TW201620995A - 縮合硬化性矽氧樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明所要解決的問題在於提供一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其能夠快速獲得硬化物,且能夠獲得一種硬化物,其可發揮較高的耐熱性和耐光性。
本發明的解決手段是提供一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其是由下述所構成:(A)下述平均組成式(1)所示的聚有機矽氧烷的1種以上:100質量份,(R3SiO1/2)x(R2SiO2/2)y(RSiO3/2)w(SiO4/2)u (1);(B)聚有機矽氧烷,其具有1個以上的與矽原子鍵結的氫原子且在分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的-OX所示的基,並且具有1個以上的特定矽原子,該特定矽原子是在同一個矽原子上具有1個以上的氫原子及1個以上的-OX所示的基:0.1~500質量份。
Description
本發明是有關一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物。
到今天為止,縮合硬化性聚有機矽氧烷,已廣泛利用在黏著劑、防水防濕塗佈材料、電絕緣膜、建築用密封材料等用途中。另外,近年來,從其較高的耐熱性和耐光性、透明性等的觀點來看,利用該縮合硬化性聚有機矽氧烷來作為光二極體(發光二極體(LED))的密封材料,正受到矚目。然而,這樣的工業用途中,重要的是樹脂的硬化速度,而縮合硬化性聚有機矽氧烷的反應性較加成硬化性聚有機矽氧烷更低,而生產性差,如果為了提高反應性而使用大量的縮合催化劑,就也會加速矽氧樹脂的劣化,所以有無法發揮矽氧樹脂原本具有的較高的耐熱性和耐光性的問題。另外,也有很多催化劑不適合透明性很重要的領域,該催化劑是像下述這樣:催化劑本身帶有顏色、或會因劣化而呈現出顏色。
關於對縮合硬化性聚有機矽氧烷進行改良、實用化,目前為止已進行各種嘗試。例如專利文獻1
中,正想要藉由下述方式來一邊謀求提高硬化速度一邊將樹脂劣化抑制在最小限度:在1分子內具有2個以上的矽烷醇基的聚有機矽氧烷及1分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的烷氧基的聚有機矽氧烷中,加入鋁或鋅的金屬催化劑,並加入磷酸酯或硼化合物的縮合催化劑。另外,也正在嘗試像專利文獻2這樣,使具有烯基及羥基的加成硬化性的聚有機矽氧烷組成物中也具有矽烷醇基及烷氧基,而將加成硬化與縮合硬化併用,來彌補彼此的缺點。進一步,也正在嘗試像專利文獻3這樣,預先使縮合性聚有機聚矽氧烷高分子量化,而以較少的反應次數來達成凝膠化。
專利文獻1:日本特開2011-219729號公報
專利文獻2:日本專利4,788,837號公報
專利文獻3:日本專利4,781,780號公報
然而,上述這樣的縮合性聚有機矽氧烷組成物,在要求較高的耐熱性和耐光性的領域中還無法讓人滿意。
本發明是鑒於上述問題點而研創,目的在於提供一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其能夠快速獲得硬化物,且能夠獲得一種硬化物,其可發揮較高的耐熱性和耐光性。
為了解決上述問題,本發明提供一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其是由下述所構成:(A)下述平均組成式(1)所示的聚有機矽氧烷的1種以上:100質量份,(R3SiO1/2)x(R2SiO2/2)y(RSiO3/2)w(SiO4/2)u (1)
式(1)中,R互相獨立地是碳數1~18的一價烴基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,R中的2個以上是-OX所示的基,且式中X分別是氫原子、碳數1~10的烷基、或碳數2~10的烷氧基烷基,x、y、w及u互相獨立地是0~1000的整數,且2≦x+y+w≦3000;(B)聚有機矽氧烷,其具有1個以上的與矽原子鍵結的氫原子且在分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的-OX所示的基,並且具有1個以上的特定矽原子,該特定矽原子是在同一個矽原子上具有1個以上的氫原子及1個以上的-OX所示的基,且式中X與上述相同:0.1~500質量份。
如果是這樣的縮合硬化性矽氧樹脂組成物,就能夠快速獲得硬化物,且能夠獲得一種硬化物,其可發揮較高的耐熱性和耐光性。
這時,前述縮合硬化性矽氧樹脂組成物,較佳是不含縮合催化劑。
如果是使用這樣的縮合硬化性矽氧樹脂組成物而得的硬化物,因為不含縮合催化劑,所以能夠防止發生樹脂因催化劑而著色和催化劑劣化等的情況,而能夠發揮矽氧樹脂原本具有的較高的耐熱性和耐光性等。
另外,這時,較佳是:前述(B)成分是從下述通式(2)、下述通式(3)及下述通式(5)所示的聚有機矽氧烷中選出的至少1種:
式(2)中,X與上述相同,R1互相獨立地是碳數1~18的一價烴基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,R2互相獨立地是碳數1~18的一價烴基或-OX’所示的基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,且式中X’分別獨立地是碳數1~10的烷基或碳數2~10的烷氧基烷基;d是1~300的整數,e是0或1,且當e=0時d’=0,當e=1時d’=d;p是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽
氧烷可具有無規結構或嵌段結構;
式(3)中,R1、R2及X互相獨立地與上述相同,Q互相獨立地是碳數1~18的一價烴基、-OX’所示的基或下述通式(4)所示的基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,且式中X’與上述相同;但是,Q中的1個以上是下述通式(4)所示的基;d1是1~300的整數,e1是1,d3=d1;p’是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽氧烷可具有無規結構或嵌段結構;
式(4)中,R1、R2及X互相獨立地與上述相同;d2是1~300的整數,e2是0或1;p”是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽氧烷可具有無規結構或嵌段結構;
式(5)中,R1、R2及X互相獨立地與上述相同,R3互相獨立地是氫原子、甲基、苯基、碳數2~10的烯基或3-縮水甘油氧基丙基;但是,與末端的矽原子鍵結的R2中的1個以上是-OX’所示的基時,與R2所鍵結的矽原子同一個矽原子鍵結的R3不是氫原子,且式中X’與上述相同;t是0或1,s是0~300的整數,且當t=0時s’=0,當t=1時s’=s;q是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽氧烷可具有無規結構或嵌段結構。
如果(B)成分是從上述通式(2)、上述通式(3)及上述通式(5)所示的聚有機矽氧烷之中選出,即使不使用縮合催化劑也能夠獲得充分的硬化性。
另外,這時,前述縮合硬化性矽氧樹脂組成物,較佳是在150℃的凝膠時間是在4小時以內。
如果是這樣的縮合硬化性矽氧樹脂組成物,就能夠快速獲得硬化物,所以較佳。
本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物,即使不含縮合催化劑,也能夠快速硬化,進一步,使用本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物而得的硬化物,因為不含縮合催化劑,所以能夠防止發生樹脂因催化劑而著色和劣化及催化劑劣化等的情況,而能夠發揮矽氧樹脂原本具有的較高的耐熱性和耐光性等。
像上述這樣,目前為止一直在尋求一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其能夠快速獲得硬化物,且能夠獲得一種硬化物,其可發揮較高的耐熱性和耐光性。
本發明人們為了解決上述問題而致力進行研究後,結果發現以特定方法就能夠獲得一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其雖然無催化劑仍具有快速硬化性,且能夠獲得一種硬化物,其可發揮較高的耐熱性和耐光性,而完成本發明,該方法是使分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的烷氧基或羥基的聚有機矽氧烷的一種以上與特定聚有機矽氧烷的一種以上進行縮合硬化,該特定聚有機矽氧烷具有1個以上的與矽原子鍵結的氫原子且在分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的烷氧基或羥基,並且具有1個以上的特定矽原子,該特定矽原子是在同一個矽原子上具有1個以上的氫原子及1個以上的烷氧基或羥基。
以下詳細說明本發明,但是本發明並不受這些說明所限定。
而且,本發明中,Ph表示苯基,Me表示甲基。
本發明是一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其是由下述所構成:
(A)下述平均組成式(1)所示的聚有機矽氧烷的1種以上:100質量份,(R3SiO1/2)x(R2SiO2/2)y(RSiO3/2)w(SiO4/2)u (1)
式(1)中,R互相獨立地是碳數1~18的一價烴基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,R中的2個以上是-OX所示的基,且式中X分別是氫原子、碳數1~10的烷基、或碳數2~10的烷氧基烷基,x、y、w及u互相獨立地是0~1000的整數,且2≦x+y+w≦3000;(B)聚有機矽氧烷,其具有1個以上的與矽原子鍵結的氫原子且在分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的-OX所示的基,並且具有1個以上的特定矽原子,該特定矽原子是在同一個矽原子上具有1個以上的氫原子及1個以上的-OX所示的基,且式中X與上述相同:0.1~500質量份。
[(A)成分]
(A)成分的聚有機矽氧烷,是下述通式(1)所示的聚有機矽氧烷的1種以上。
(R3SiO1/2)x(R2SiO2/2)y(RSiO3/2)w(SiO4/2)u (1)
式(1)中,R互相獨立地是碳數1~18的一價烴基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,R中的2個以上是-OX所示的基,且式中X與上述
相同,x、y、w及u互相獨立地是0~1000的整數,且2≦x+y+w≦3000。
上述x、y、w及u的較佳範圍是:x是0~300的整數,y是0~500的整數,w是0~800的整數,u是0~500的整數。另外,x+y+w的較佳範圍是2≦x+y+w≦2000,更佳是20≦x+y+w≦1000。
這樣的(A)成分的聚有機矽氧烷,能夠藉由已知方法藉由對鹵矽烷或烷氧基矽烷進行水解縮合來合成,也可使用市售物。
[(B)成分]
(B)成分的聚有機矽氧烷,具有1個以上的與矽原子鍵結的氫原子且在分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的-OX所示的基,並且具有1個以上的特定矽原子,該特定矽原子是在同一個矽原子上具有1個以上的氫原子及1個以上的-OX所示的基,且式中X與上述相同。
本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物中,(B)成分的聚有機矽氧烷,較佳是後述的通式(2)、通式(3)及通式(5)所示的聚有機矽氧烷中選出的至少1種,當(B)成分是這樣的聚有機矽氧烷時,即使不使用縮合催化劑也能夠獲得充分的硬化性。
首先,(B)成分的聚有機矽氧烷,較佳是下述通式(2)所示的聚有機矽氧烷。
式(2)中,X與上述相同,R1互相獨立地是碳數1~18的一價烴基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,R2互相獨立地是碳數1~18的一價烴基或-OX’所示的基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,且式中X’分別獨立地是碳數1~10的烷基或碳數2~10的烷氧基烷基;d是1~300的整數,e是0或1,且當e=0時d’=0,當e=1時d’=d;p是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽氧烷可具有無規結構或嵌段結構。
前述通式(2)所示的化合物的一例,可舉例如像下述這樣的化合物。
另外,前述通式(2)所示的化合物的一例,可舉例如像下述這樣的化合物。
式中,d與上述相同。
另外,本發明中,也能夠較佳使用下述通式(3)所示的具有分枝結構的化合物,來作為(B)成分的聚有機矽氧烷。
式(3)中,R1、R2及X互相獨立地與上述相同,Q互相獨立地是碳數1~18的一價烴基、-OX’所示的基或下述通式(4)所示的基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,且式中X’與上述相同;但是,Q中的1個以上是下述通式(4)所示的基;d1是1~300的整數,e1是1,d3=d1;p’是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽氧烷可具有無規結構或嵌段結構;
式(4)中,R1、R2及X互相獨立地與上述相同;d2是1~300的整數,e2是0或1;p”是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽氧烷可具有無規結構或嵌段結構。
前述通式(3)所示的化合物的一例,可舉例如像下述這樣的化合物。
式中,d1、d2及d3與上述相同。
進一步,本發明中,也能夠較佳使用下述通式(5)所示的化合物,來作為(B)成分的聚有機矽氧烷。使用這樣的化合物,就能夠適當調節硬化性。
式(5)中,R1、R2及X互相獨立地與上述相同,R3互相獨立地是氫原子、甲基、苯基、碳數2~10的烯基或3-縮水甘油氧基丙基;但是,與末端的矽原子鍵結的R2中的1個以上是-OX’所示的基時,與R2所鍵結的矽原子同一個矽原子鍵結的R3不是氫原子,且式中X’與上述相同;t是0或1,s是0~300的整數,且當t=0時s’=0,當t=1時s’=s;q是1以上的整數;而且,〔 〕內的矽氧烷可具有無規結構或嵌段結構。
前述通式(5)所示的化合物的一例,可舉例如像下述這樣的化合物。
式中,s與上述相同。
而且,本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物中,(A)成分及(B)成分的調配量是下述量:相對於(A)成分的合計100質量份,(B)成分是成為0.1~500質量份,(B)成分較佳是成為0.5~500質量份、更佳是成為1~500質量份。
[其它成分]
進一步,本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物中,可含有其它成分。其它成分的一例可舉例如:白色顏
料;氧化矽、螢光體等無機填充材料;和稀釋劑、pH調整劑、抗老化劑等。
無機填充材料的例子可舉例如:氧化物、硫化物、各種複合氧化物、或這些的複合化合物等,其包含Si、Al、Ti、Zr、Fe、Ca、Mg、Sr、Ba、Y、Zn、Cu、Cr、Nb、Ce、Mn、Sn、Cd、Se、Li、Co、Eu等金屬元素或非金屬元素。
稀釋劑的例子可舉例如:甲苯、二甲苯、環己酮、聚乙二醇單甲基醚、甲基異丁基酮等溶劑;和非反應性的短鏈矽氧油等。
pH調整劑的例子可舉例如:乙酸、檸檬酸等有機酸類;吡啶和N,N-二甲基苯胺等有機鹼類等。
抗老化劑的例子可舉例如:苯甲酸、異丙基甲基苯酚、乙基己二醇、氯化溶菌酵素、氯己定(chlorhexidine)鹽酸鹽、辛基苯氧基乙醇、鄰苯基苯酚等。
另外,本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物,較佳是不含縮合催化劑。如果是使用這樣的縮合硬化性矽氧樹脂組成物而得的硬化物,就能夠防止發生樹脂因催化劑而著色和催化劑劣化等的情況,而能夠發揮矽氧樹脂原本具有的較高的耐熱性和耐光性等。但是,能夠因應目的來加入少量的縮合催化劑。
<縮合硬化性矽氧樹脂組成物的調製>
本發明中,縮合硬化性矽氧樹脂組成物的調製,能夠藉由已知方法來進行。也就是,能夠藉由自轉公轉式混合機或行星式混合機、三輥研磨機等,來將各成分攪拌/混合,而調製縮合硬化性矽氧樹脂組成物。
本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物,能夠以使其能夠在期望的硬化時間內硬化的方式來調節硬化溫度。硬化溫度較佳是在20℃~200℃之間,更佳是在60℃~180℃之間。另外,為了抑制由揮發成分所造成的發泡的目的,縮合硬化性矽氧樹脂組成物的硬化,更佳是在多階段的硬化溫度進行。
另外,本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物,較佳是在150℃的凝膠時間是在4小時以內。
本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物,例如即使不使用縮合催化劑,仍能夠在短時間內硬化,所以在工業上會較有利。另外,使用本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物而得的硬化物,因為耐熱性和耐光性優異,所以在半導體和LED、太陽能電池的密封材料等會暴露在嚴苛狀況下的用途中非常有用。
以下,列舉實施例來更詳細說明本發明,但是本發明並不受這些實施例所限制。
實施例及比較例中使用的(A)成分是如下所示。
(A-1)由T單元所構成的甲基苯基系矽氧樹脂(信越化學工業股份有限公司製,SiOH量=1.5重量%,SiOCH3量=3.0重量%,50重量%二甲苯溶液)
(A-2)由M單元及Q單元所構成的甲基系矽氧樹脂(信越化學工業股份有限公司製,SiOH量=1.2重量%,60重量%甲苯溶液)
(A-3)兩末端羥基甲基苯基矽氧油(信越化學工業股份有限公司製,下述平均式)
式中,n平均是12。
實施例及比較例中使用的(B)成分的結構是如下所示。
式中,n1平均是4,n2平均是20,n3平均是200,n4平均是6,m平均是32。
[實施例1~10]
像表1中所記載這樣將各成分混合後,在減壓下在80℃將溶劑蒸餾去除,而調製縮合硬化性矽氧樹脂組成物。而且,表1中所記載的(A)成分的量,是將溶劑去除後的量。另外,表1中所記載的(A)成分、(B)成分及後述的催化劑的量,是表示質量份。
[凝膠時間的測定]
依照JIS K 6910中所記載的方法,將約0.5g的上述調製的縮合硬化性矽氧樹脂組成物放置在加熱至150℃的加熱板上,並同時啟動碼錶。另外,將樣品放置在加熱板上後,快速以金屬鏟(長度約10cm,寬度約1.25cm)的前端來使樣品快速來回移動,並使其以使面積成為4cm×7.5cm左右的方式均勻展開後,一
邊輕壓一邊在3秒內來回移動1次,來進行來回運動。將樣品不會拉出絲的時間點設為終點,並記錄這時的時間。進行3次上述測定後,將其平均值表示在表1。
[耐熱性及耐龜裂性評估]
以將180μm厚的Teflon(註冊商標,鐵弗龍)膠帶重疊6片(1.08mm厚)而成的堰堤,來將26mm×76mm×1mm厚的載玻片的4個邊圍住,並在堰堤內注入實施例中調製的縮合硬化性矽氧樹脂組成物後,藉由依在60℃ 1小時、在100℃ 1小時、在150℃ 4小時的順序階段加熱,來製作厚度1mm的縮合硬化性矽氧樹脂組成物的硬化物。所得的縮合硬化性矽氧樹脂組成物的硬化物有無龜裂後,使用可見光-紫外光分光光度計來測定波長450nm的光的初期穿透率。然後,在200℃的烘箱中靜置2000小時後,再次測定波長450nm的光的穿透率。另外,以肉眼來確認在200℃、2000小時後的縮合硬化性矽氧樹脂組成物的硬化物的有無龜裂及色調。其結果是如表1所示。
[耐光性評估]
使用附有溫度調節機能的雷射照射裝置(光源:日亞化學股份有限公司製UV-LED,烘箱:ESPECSTH-120(型號),偵測器:ADVANTEST R8240(型號)),來在180℃對上述耐熱性評估中製作的縮合硬化性矽氧樹脂組成物的硬化物照射440nm的雷射光(輸出:250mW/mm2)1000小時。將初期(0小時)的
440nm的穿透率設為100%,來與照射雷射1000小時後的穿透率進行比較。另外,以肉眼來確認1000小時後的縮合硬化性矽氧樹脂組成物的硬化物的有無龜裂及色調。其結果是如表1所示。
[比較例1]
只使用(A-1)來調製縮合硬化性矽氧樹脂組成物,並與實施例1~10同樣地進行評估。其結果是如表1所示。
[比較例2]
加入(B-9)來取代實施例9的(B-7)而調製縮合硬化性矽氧樹脂組成物,並與實施例1~10同樣地進行評估。其結果是如表1所示。
[比較例3]
在比較例2的縮合硬化性矽氧樹脂組成物中加入作為縮合催化劑(催化劑1)的Aluminum Chelate D(商品名稱,Kawaken Fine Chemicals股份有限公司製),而調製縮合硬化性矽氧樹脂組成物,並與實施例1~10同樣地進行評估。其結果是如表1所示。
像表1所示這樣,本發明的縮合硬化性矽氧樹脂組成物的實施例1~10,儘管不含縮合催化劑,仍在150℃在4小時內硬化,且所得的硬化物的耐熱性和耐光性良好。
另一方面,不具有(B)成分的比較例1、和(B)成分與本發明不同的比較例2,未在150℃在4小時內硬化。另外,在比較例2中添加縮合催化劑的比較例3,雖然硬化,但是耐熱性和耐光性不良。
另外,將實施例2的(B-1)的量設為0.5質量份的縮合硬化性矽氧樹脂組成物設為實施例11,將實施例2的(B-1)的量設為0.1質量份的縮合硬化性矽氧樹脂組成物設為實施例12,而進行評估。結果明顯可知,實施例11的縮合硬化性矽氧樹脂組成物在2小時
內硬化,實施例12的縮合硬化性矽氧樹脂組成物在4小時內硬化。
而且,本發明並不受上述實施形態所限定。上述實施形態只是例示,只要具有與本發明的申請專利範圍中所記載的技術思想實質上相同的構成且產生相同作用效果,不論是何種,都包含在本發明的技術範圍內。
Claims (5)
- 一種縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其特徵在於,其是由下述所構成:(A)下述平均組成式(1)所示的聚有機矽氧烷的1種以上:100質量份,(R3SiO1/2)x(R2SiO2/2)y(RSiO3/2)w(SiO4/2)u (1)式(1)中,R互相獨立地是碳數1~18的一價烴基且該一價烴基可含有氧原子、鹵素原子、氮原子或硫原子,R中的2個以上是-OX所示的基,且式中X分別是氫原子、碳數1~10的烷基、或碳數2~10的烷氧基烷基,x、y、w及u互相獨立地是0~1000的整數,且2≦x+y+w≦3000;(B)聚有機矽氧烷,其具有1個以上的與矽原子鍵結的氫原子且在分子內具有2個以上的與矽原子鍵結的-OX所示的基,並且具有1個以上的特定矽原子,該特定矽原子是在同一個矽原子上具有1個以上的氫原子及1個以上的-OX所示的基,且式中X與上述相同:0.1~500質量份。
- 如請求項1所述之縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其中,前述縮合硬化性矽氧樹脂組成物不含縮合催化劑。
- 如請求項1所述之縮合硬化性矽氧樹脂組成 物,其中,前述(B)成分是從下述通式(2)、下述通式(3)及下述通式(5)所示的聚有機矽氧烷中選出的至少1種:
- 如請求項2所述之縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其中,前述(B)成分是從下述通式(2)、下述通式(3)及下述通式(5)所示的聚有機矽氧烷中選出的至少1種:
- 如請求項1至4中任一項所述之縮合硬化性矽氧樹脂組成物,其中,前述縮合硬化性矽氧樹脂組成物在150℃的凝膠時間是在4小時以內。
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