TW201922933A - 硬化性組成物、硬化物以及硬化性組成物的使用方法 - Google Patents

硬化性組成物、硬化物以及硬化性組成物的使用方法 Download PDF

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Abstract

本發明為含有下述的(A)成分及(B)成分、(A)成分與(B)成分的質量比為[(A)成分：(B)成分]=100：0.3~100：90的比例之硬化性組成物、該組成物硬化而成之硬化物、以及將前述組成物作為光元件用接著劑或光元件用封裝劑使用之方法，
(A) 成分：下述式(a-1)表示之矽烷化合物聚合物，

[式中，R1 表示選自碳數1~20的烷基、碳數3~10的環烷基、及未取代或具有取代基之碳數6~20的芳基之基，Z表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子，m表示正整數，n、o各自獨立且表示0或正整數。R1 之間、Z之間可互相相同、亦可不同]，
(B) 成分：在分子內具有三聚異氰酸酯(isocyanurate)骨架之矽烷偶合劑。

Description

硬化性組成物、硬化物以及硬化性組成物的使用方法
本發明係關於能夠得到具有優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異之硬化物的硬化性組成物、該組成物硬化而成之硬化物、以及將前述組成物作為光元件用接著劑或光元件用封裝劑使用之方法。
近年來，在製造光元件封裝體時，硬化性組成物逐漸被利用作為光元件用接著劑、光元件用封裝劑等的光元件固定材用組成物。
光元件有半導體雷射(LD)等各種雷射、發光二極體(LED)等的發光元件、受光元件、複合光元件、光積體電路等。近年來，已開發發光尖峰波長更短波長的藍色光和白色光之光元件且逐漸被廣泛地使用。此種發光尖峰波長短的發光元件之高亮度化飛躍地進展，伴隨著此情形，光元件的發熱量有進一步變大之傾向。
近年來，伴隨著光元件的高亮度化，由於光元件固定材用組成物的硬化物長時間被暴露源自更高能量的光線和光元件所產生之更高溫的熱量，而造成劣化且產生龜裂、或接著力低落之問題。
為了解決該課題，在專利文獻1~3，提案揭示一種以聚倍半矽氧烷化合物(polysilsesquioxane)作為主成分之光元件固定材用組成物。
但是，在專利文獻1~3所記載之以聚倍半矽氧烷化合物作為主成分之光元件固定材用組成物的硬化物，在保持充分的接著力之同時，有難以得到耐熱性及透明性之情形。
又，近年來，伴隨著光元件之高亮度化及長壽命化，所使用的光元件固定材對溫度變化的耐久性優異係逐漸變為重要。
因而，被渴望開發一種能夠得到具有優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異的硬化物之硬化性組成物。
先前技術文獻
專利文獻
[專利文獻1] 日本特開2004-359933號公報
[專利文獻2] 日本特開2005-263869號公報
[專利文獻2] 日本特開2006-328231號公報
發明欲解決之課題
本發明係鑒於先前技術的實際情形而進行者，以提供能夠得到具有優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異之硬化物的硬化性組成物、該組成物硬化而成之硬化物、以及將前述組成物作為光元件用接著劑或光元件用封裝劑使用之方法為課題。
用以解決課題之手段
為了解決上述課題，本發明者等重複專心研究。其結果，如以下所敘述，發現以特定比例含有特定矽烷化合物聚合物、及在分子內具有三聚異氰酸酯(isocyanurate)骨架之矽烷偶合劑之組成物，能夠成為具有優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異之硬化物，而完成了本發明。
因此，依照本發明，能夠提供下述[1]~[5]的硬化性組成物，[6]、[7]的硬化物，以及[8]、[9]之硬化性組成物的使用方法。
[1] 一種硬化性組成物，其特徵在於：含有下述的(A)成分及(B)成分，(A)成分與(B)成分的質量比為[(A)成分：(B)成分]=100：0.3~100：90的比例，
(A)成分：以下述式(a-1)表示之矽烷化合物聚合物

[式中，R1 表示選自碳數1~20的烷基、碳數3~10的環烷基、及未取代或具有取代基之碳數6~20的芳基之基，Z表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子，m表示正整數，n、o各自獨立表示0或正整數，R1 之間、Z之間可互相相同、亦可不同]
(B)成分：在分子內具有三聚異氰酸酯骨架之矽烷偶合劑。
[2] 如[1]所述之硬化性組成物，其中前述(A)成分的矽烷化合物聚合物之重量平均分子量為1,000~30,000。
[3] 如[1]所述之硬化性組成物，其中前述(B)成分的矽烷偶合劑係下述式(b-1)或式(b-2)表示之化合物。

(式中，Ra 表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子，Rb 表示碳數1~6的烷基、或是未取代或具有取代基之芳基，複數個Ra 之間、Rb 之間可以各自相同亦可不同，t表示1~10的整數)。
[4] 如[1]所述之硬化性組成物，更含有(C)成分：在分子內具有脲構造之矽烷偶合劑。
[5] 如[1]所述之硬化性組成物，其係光元件固定材用組成物。
[6] 一種硬化物，係使如[1]所述之硬化性組成物硬化而成。
[7] 如[6]所述之硬化物，其係光元件固定材。
[8] 一種將如前述[1]所述之硬化性組成物作為光元件固定材用接著劑使用之方法。
[9] 一種將如前述[1]所述之硬化性組成物作為光元件固定材用封裝劑使用之方法。
發明效果
依照本發明的硬化性組成物，能夠得到具有優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異之硬化物。
本發明的硬化性組成物，能夠使用在形成光元件固定材時，特別是能夠適合使用作為光元件用接著劑、及光元件用封裝劑。
用以實施發明之形態
以下，分項為1)硬化性組成物、2)硬化物、及3)硬化性組成物的使用方法詳細地說明本發明。
本發明之硬化性組成物的特徵在於：含有下述的(A)成分及(B)成分，(A)成分與(B)成分的質量比[(A)成分：(B)成分]=100：0.3~100：90的比例。
(A)成分(矽烷化合物聚合物(A))
在本發明的硬化性組成物所使用的(A)成分，係下述式(a-1)表示之矽烷化合物聚合物(A)。
在上述式(a-1)，式：-(R1 SiO3/2 )-表示之重複單元，式：-(R1 SiZO2/2 )-表示之重複單元，式：-(R1 SiZ2 O1/2 )-表示之重複單元，係各自能夠以下述(a11)~(a13)表示。又，在(a11)~(a13)，「-O-」係表示被隣接2個Si原子共有之氧原子。
前述式(a-1)中，R1 表示選自碳數1~20的烷基、碳數3~10的環烷基、及未取代或具有取代基之碳數6~20的芳基之基，Z表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子。m表示正整數，n、o各自獨立且表示0或正整數。R1 之間、Z之間可互相相同、亦可不同。
在本發明所使用的矽烷化合物共聚物(A)，前述式(a-1)中，m、n、o各自為2個以上時，前述式(a11)~(a13)表示之重複單元之間，各自可相同亦可不同。
作為R1 的碳數1~20的烷基，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、正己基、正辛基、異辛基、正壬基、正癸基、正十二基等。
作為R1 的碳數3~10的環烷基，可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基等。
作為R1 的未取代或具有取代基之碳數6~20的芳基之芳基，可舉出苯基、1-萘基、2-萘基等。作為芳基的取代基，可舉出甲基、乙基、正丙基、第三丁基等的烷基；氟原子、氯原子等的鹵素原子；甲氧基、乙氧基等的烷氧基等。
這些之中，作為R1 ，以碳數1~20的烷基為佳，以碳數1~10的烷基為較佳。
Z表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子。
作為碳數1~10的烷氧基，可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第三丁氧基等。
作為鹵素原子，可舉出氯原子、溴原子等。
這些之中，Z以羥基或碳數1~10的烷氧基為佳，以羥基或碳數1~6的烷氧基為較佳。
m表示正整數，n、o各自獨立表示0或正整數。
矽烷化合物聚合物(A)可為同元聚合物(R1 為一種聚合物)，亦可為共聚物(R1 為二種以上的聚合物)。
矽烷化合物聚合物(A)為共聚物時，矽烷化合物聚合物(A)可為無規共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、交替共聚物等的任一種共聚物。又，矽烷化合物聚合物(A)的構造可為梯型構造、雙層結構型構造、籠型構造、部分開裂籠型構造、環狀型構造、無規型構造的任一種構造。
矽烷化合物聚合物(A)的重量平均分子量(Mw)，以1,000~30,000的範圍為佳，較佳為1,200~20,000，特佳為1,500~15,000的範圍。藉由使用具有此種範圍內的重量平均分子量之矽烷化合物聚合物(A)，能夠得到具有更優異的透明性、耐熱性、接著性之硬化性組成物。
重量平均分子量(Mw)能夠藉由例如以四氫呋喃(THF)作為溶劑之凝膠滲透層析法(GPC)，以標準聚苯乙烯換算值的方式求取。
矽烷化合物聚合物(A)的分子量分布(Mw/Mn)，沒有特別限制，通常為1.0~8.0，較佳為1.5~7.0的範圍，特佳為3.0~6.0的範圍。藉由使用具有此種範圍內的分子量分布之矽烷化合物聚合物(A)，能夠得到可得到具有更優異的透明性、耐熱性、接著性的硬化物之硬化性組成物。
矽烷化合物聚合物(A)能夠單獨一種、或組合二種以上而使用。
矽烷化合物聚合物(A)的製造方法沒有特別限定。例如，如以下藉由使以式(1)：R1 Si(OR2 )u(X1 )3-u 表示之烷化合物(1)縮合，能夠製造矽烷化合物聚合物(A)。在此，「縮合」係以包含水解及聚縮合反應之廣闊的概念而使用。
式(1)中，R1 與前述表示相同意思。R2 表示碳數1~10的烷基、X1 表示鹵素原子、u表示0~3的整數。
作為R2 之碳數1~10的烷基，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、第三丁基等。
作為X1 的鹵素原子，可舉出氯原子、溴原子等。
u為2以上時，OR2 之間可相同亦可不同。又，(3-u)為2以上時，X1 之間可相同亦可不同。
作為矽烷化合物(1)的具體例，可舉出甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、乙基三丙氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、正丙基三乙氧基矽烷、正丙基三丙氧基矽烷、正丙基三丁氧基矽烷、正丁基三甲氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、正戊基三甲氧基矽烷、正己基三甲氧基矽烷、異辛基三乙氧基矽烷等的烷基三烷氧基矽烷化合物類；
環丙基三甲氧基矽烷、環丙基三乙氧基矽烷、環丙基三丙氧基矽烷、環丁基三甲氧基矽烷、環丁基三乙氧基矽烷、環丁基三丙氧基矽烷、環戊基三甲氧基矽烷、環戊基三乙氧基矽烷、環戊基三丙氧基矽烷、環己基三甲氧基矽烷、環己基三乙氧基矽烷、環己基三丙氧基矽烷、環辛基三甲氧基矽烷、環辛基三乙氧基矽烷、環辛基三丙氧基矽烷等的環烷基三烷氧基矽烷化合物類；
苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三丙氧基矽烷、萘基三甲氧基矽烷、萘基三乙氧基矽烷、萘基三丙氧基矽烷、4-甲基苯基三甲氧基矽烷、4-甲基苯基三乙氧基矽烷、4-甲基苯基三丙氧基矽烷、2-氯苯基三甲氧基矽烷等的芳基三烷氧基矽烷化合物類；
甲基氯二甲氧基矽烷、甲基氯二乙氧基矽烷、甲基二氯甲氧基矽烷、甲基溴二甲氧基矽烷、乙基氯二甲氧基矽烷、乙基氯二乙氧基矽烷、乙基二氯甲氧基矽烷、乙基溴二甲氧基矽烷、正丙基氯二甲氧基矽烷、正丙基二氯甲氧基矽烷、正丁基氯二甲氧基矽烷、正丁基二氯甲氧基矽烷等的烷基鹵烷氧基矽烷化合物類；
環丙基氯二甲氧基矽烷、環丙基氯二乙氧基矽烷、環丙基二氯甲氧基矽烷、環丙基溴二甲氧基矽烷、環丁基氯二甲氧基矽烷、環丁基氯二乙氧基矽烷、環丁二氯甲氧基矽烷、環丁溴二甲氧基矽烷、環戊氯二甲氧基矽烷、環己氯二甲氧基矽烷、環辛基氯二甲氧基矽烷等的環烷基鹵烷氧基矽烷化合物類；
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環丙基三氯矽烷、環丙基三溴矽烷、環丁基三氯矽烷、環丁基三溴矽烷、環戊基三氯矽烷、環戊基三溴矽烷、環己基三氯矽烷、環己基三溴矽烷、環辛基三氯矽烷、環辛基三溴矽烷等的環烷基三鹵矽烷化合物類；
苯基三氯矽烷、苯基三溴矽烷、萘基三氯矽烷、萘基三溴矽烷、4-甲基苯基三氯矽烷、4-甲基苯基三溴矽烷、2-氯苯基三氯矽烷等的芳基三鹵矽烷化合物類等。
該等矽烷化合物(1)能夠單獨一種、或組合二種以上而使用。
這些之中，作為矽烷化合物(1)，由於能夠得到可得到具有更優異的接著性硬化物之硬化性組成物，以烷基三烷氧基矽烷化合物類、環烷基三烷氧基矽烷化合物類、或芳基三烷氧基矽烷化合物類為佳。
作為使前述矽烷化合物(1)縮合之方法，沒有特別限定，可舉出使矽烷化合物(1)溶解於溶劑，添加預定量的觸媒且在預定溫度下攪拌之方法。
所使用的觸媒，可為酸觸媒及鹼觸媒的任一種。
作為酸觸媒，可舉出鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸等的無機酸；甲磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、乙酸、三氟乙酸等的有機酸等。
作為鹼觸媒，可舉出氨水、三甲胺、三乙胺、鋰二異丙基醯胺、雙(三甲基矽烷基)醯胺鋰、吡啶、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯、苯胺、甲吡啶、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、咪唑等的有機鹼；氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨等的有機鹽氫氧化物；甲醇鈉、乙醇鈉、第三丁醇鈉、第三丁醇鉀等的烷醇金屬；氫化鈉、氫化鈣等的金屬氫化物；氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣等的金屬氫氧化物；碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鎂等的金屬碳酸鹽；碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等的金屬碳酸氫鹽等。
觸媒的使用量相對於矽烷化合物的總莫耳量，通常為0.1mol%~10mol%，較佳為1mol%~5mol%的範圍。
所使用的溶劑，能夠按照矽烷化合物的種類等而適當地選擇。例如，可舉出水；苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烴類；乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯等的酯類；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等的酮類；甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁醇、第三丁醇等的醇類等。這些溶劑能夠單獨一種、或混合二種以上而使用。
溶劑的使用量為，每1升溶劑，矽烷化合物的總莫耳量通常為0.1mol~10mol，較佳為0.5mol~10mol之量。
使矽烷化合物縮合(反應)時之溫度，通常為0℃至所使用溶劑的沸點為止之溫度範圍，較佳為20℃~100℃的範圍。反應溫度太低時，有縮合反應的進行變為不充分之情形。另一方面，反應溫度太高時，難以抑制凝膠化。反應係通常30分鐘至20小時完成。
反應結束後，使用酸觸媒時，藉由在反應溶液添加碳酸氫鈉等的鹼水溶液，使用鹼觸媒時，藉由在反應溶液添加鹽酸等的酸來進行中和，此時使用過濾分開或水洗等來除去鹽，能夠得到目標矽烷化合物聚合物。
使用上述方法來製造矽烷化合物聚合物(A)時，矽烷化合物(1)的OR2 或X1 之中，未被脫水及/或脫醇的部分係殘留在矽烷化合物聚合物(A)中。亦即，殘留的OR2 或X1 為1個時，在前述式(a-1)，以(CHR1 X0 -D-SiZO2/2 )的方式殘留，殘留的OR2 或X1 為2個時，在前述式(a-1)，以(CHR1 X0 -D-SiZ2 O1/2 )的方式殘留。
(B)成分(在分子內具有三聚異氰酸酯骨架之矽烷偶合劑)
本發明的硬化性組成物係在分子內含有具有三聚異氰酸酯(isocyanurate)骨架之矽烷偶合劑(以下，有稱為「矽烷偶合劑(B)」之情形)。因為本發明的硬化性組成物含有矽烷偶合劑(B)，所以其硬化物成為具有優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異者。
作為矽烷偶合劑(B)，只要在分子內具有三聚異氰酸酯骨架之矽烷偶合劑，沒有特別限制。所謂三聚異氰酸酯(isocyanurate)骨架，係指以下述式表示之骨架。
作為矽烷偶合劑(B)，可舉出以下述式(b-1)或式(b-2)表示之矽烷偶合劑。
式中，Ra 表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子。複數個Ra 之間可相同亦可不同。
作為碳數1~10的烷氧基，可舉出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第二丁氧基、異丁氧基、第三丁氧基等。
作為鹵素原子，可舉出氯原子、溴原子等。
這些之中，Ra 以碳數1~10的烷氧基為佳，以碳數1~6的烷氧基為較佳。
Rb 表示碳數1~6的烷基或是未取代或具有取代基之芳基。複數個Rb 之間可相同亦可不同。
作為碳數1~6的烷基，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基等。
作為未取代或具有取代基之芳基，可舉出苯基、4-氯苯基、4-甲基苯基等。
t係各自獨立表示1~10的整數，以1~6的整數為佳，以3為特佳。
在式：-(CH2 )t -Si(Ra )3 表示之基之間、或式：-(CH2 )t -Si(Ra )2 (Rb )表示之基之間，可以各自相同亦可不同。
作為以式(b-1)表示之化合物的具體例，可舉出1,3,5-N-參(3-三甲氧矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-三乙氧矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-三異丙氧基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-三丁氧矽烷基丙基)三聚異氰酸酯等的1,3,5-N-參[(三(碳數1~6)烷氧基)矽烷基(碳數1~10)烷基]三聚異氰酸酯等。
作為以式(b-2)表示之化合物的具體例，可舉出1,3,5-N-參(3-二甲氧基甲基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二甲氧基乙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二甲氧基異丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二甲氧基正丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二乙氧基甲基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二乙氧基乙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二乙氧基異丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二乙氧基正丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二異丙氧基甲基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二異丙氧基乙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二異丙氧基異丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二異丙氧基正丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二丁氧基甲基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二丁氧基乙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二丁氧基異丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二丁氧基正丙基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯等的1,3,5-N-參{[二(C1~6 )烷氧基][(C1~6 )烷基]矽烷基(C1~10 )烷基}三聚異氰酸酯；
1,3,5-N-參(3-二甲氧基苯基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二乙氧基苯基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二異丙氧基苯基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5-N-參(3-二丁氧基苯基矽烷基丙基)三聚異氰酸酯等的1,3,5-N-參{[二(C1~6 )烷氧基][(C6~20 )芳基]矽烷基(C1~10 )烷基}三聚異氰酸酯；
1,3,5-N-參(3-三氯矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、1,3,5,-N-參(3-三氯矽烷基丙基)三聚異氰酸酯等的1,3,5-N-參[三鹵矽烷基(C1~10 )烷基]三聚異氰酸酯等。
這些之中，作為(B)成分，以使用式(b-1)表示之化合物為佳，以使用1,3,5-N-參(3-三甲氧矽烷基丙基)三聚異氰酸酯、或1,3,5-N-參(3-三乙氧矽烷基丙基)三聚異氰酸酯為較佳。
矽烷偶合劑(B)能夠單獨1種、或組合2種以上而使用。
(A)成分與(B)成分之含有比例(質量比)[(A)成分]：[(B)成分]=100：0.3~100：90，較佳為100：2~100：55，特佳為100：5~100：20。
藉由以此種比例調配(C)成分，本發明之硬化性組成物的硬化物成為具有更優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異者。
本發明的硬化性組成物在不阻礙本發明的目的之範圍，亦可使上述成分進一步含有其他成分。
作為其他成分，可舉出下述的(C)成分(在分子內具有脲構造之矽烷偶合劑)、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光安定劑、稀釋劑等。
(C)成分係在分子內具有脲構造之矽烷偶合劑(以下，有稱為「矽烷偶合劑(C)」之情形)。
除了(B)成分以外，更含有(C)成分之硬化性組成物的硬化物，成為具有更優異的透明性、耐熱性、接著性者。
作為矽烷偶合劑(C)，只要在分子內具有脲構造之矽烷偶合劑，沒有特別限制。所謂脲構造係指式：-NH-CO-NH-表示的構造。
作為矽烷偶合劑(C)，可舉出下述式(c-1)或式(c-2)表示之矽烷偶合劑。
式中，Rc 係表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子。複數個Rc 之間可相同亦可不同。
作為碳數1~10的烷氧基和鹵素原子的具體例，可舉出與已揭示作為式(b-1)、式(b-2)中的Ra 同樣者。
這些之中，Rc 以碳數1~10的烷氧基為佳，以碳數1~6的烷氧基為較佳。
Rd 表示碳數1~6的烷基或是未取代或具有取代基之芳基。作為該等基的具體例，可舉出與已揭示作為式(b-1)、式(b-2)中的Rb 同樣者。
v係各自獨立表示1~10的整數，以1~6的整數為佳，以3為特佳。
式：-(CH2 )v -Si(Rc )3 表示之基之間、或式：-(CH2 )v -Si(Rc )2 (Rd )表示之基之間，可以各自相同亦可不同。
作為以式(c-1)表示之化合物的具體例，可舉出N,N’-雙(3-三甲氧矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(3-三乙氧矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(3-三丙氧矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(3-三丁氧矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(2-三甲氧矽烷基乙基)脲等的N,N’-雙[(三(碳數1~6)烷氧矽烷基)(碳數1~10)烷基]脲；
N,N’-雙(3-三氯矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(3-三溴矽烷基丙基)脲等的N,N’-雙[三鹵矽烷基(碳數1~10)烷基]脲等。
作為以式(c-2)表示之化合物的具體例，可舉出N,N’-雙(3-二甲氧基甲基矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(3-二甲氧基乙基矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(3-二乙氧基甲基矽烷基丙基)脲等的N,N’-雙[(二(碳數1~6)烷氧基(碳數1~6)烷基矽烷基(碳數1~10)烷基)脲；
N,N’-雙(3-二甲氧基苯基矽烷基丙基)脲、N,N’-雙(3-二乙氧基苯基矽烷基丙基)脲等的N,N’-雙[(二(碳數1~6)烷氧基(碳數6~20)芳基矽烷基(碳數1~10)烷基)脲；
N,N’-雙(3-二氯甲基矽烷基丙基)脲等的N,N’-雙[二鹵(碳數1~6)烷基矽烷基(碳數1~10)烷基)脲；
N,N’-雙(3-二氯苯基矽烷基丙基)脲等的N,N’-雙[二鹵(碳數6~20)芳基矽烷基(碳數1~10)烷基)脲等。
(C)成分能夠單獨1種、或組合2種以上而使用。
這些之中，作為(C)成分，以使用式(c-1)表示的化合物為佳，以使用N,N’-雙(3-三甲氧矽烷基丙基)脲、或N,N’-雙(3-三乙氧矽烷基丙基)脲為較佳。
使用(C)成分時，(A)成分與(C)成分的含有比例(質量比)，以[(A)成分]：[(C)成分]=100：0.3~100：30為佳，以100：5~100：20為較佳。
藉由以如此比例調配(C)成分，本發明之硬化性組成物的硬化物成為具有更優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性更優異者。
抗氧化劑係為了防止加熱時的氧化劣化而添加。作為抗氧化劑，可舉出磷系抗氧化劑、酚系抗氧化劑、硫系抗氧化劑等。
作為磷系抗氧化劑，可舉出亞磷酸酯類、氧雜磷雜菲氧化物類等。
作為酚系抗氧化劑，可舉出單酚類、雙酚類、高分子型酚類等。
作為硫系抗氧化劑，可舉出二月桂基-3,3’-硫丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3’-硫丙酸酯、二硬脂醯基-3,3’-硫丙酸酯等。
該等抗氧化劑能夠單獨一種、或組合二種以上而使用。相對於(A)成分，抗氧化劑的使用量通常為10質量%以下。
紫外線吸收劑，係為了提升所得到的硬化物的耐光性之目的而添加。
作為紫外線吸收劑，可舉出柳酸類、二苯基酮類、苯并三唑類、受阻胺類等。
紫外線吸收劑能夠單獨一種、或組合二種以上而使用。
紫外線吸收劑的使用量係，相對於(A)成分，通常為10質量%以下。
光安定劑，係為了提升所得到的硬化物的耐光性之目的而添加。
作為光安定劑，例如，可舉出聚[{6-(1,1,3,3,-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亞胺基}六亞甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亞胺基}]等的受阻胺類等。
光安定劑能夠單獨一種、或組合二種以上而使用。
光安定劑的使用量係，相對於(A)成分，通常為10質量%以下。
稀釋劑係為了調整硬化性組成物的黏度而添加。
作為稀釋劑，例如可舉出甘油二環氧丙基醚、丁二醇二環氧丙基醚、二環氧丙基苯胺、新戊四醇環氧丙基醚、環己烷二甲醇二環氧丙基醚、伸烷基二環氧丙基醚、聚乙二醇二環氧丙基醚、聚丙二醇二環氧丙基醚、三羥甲基丙烷三環氧丙基醚、甘油三環氧丙基醚、一氧化4-乙烯基環己烯、二氧化4-乙烯基環己烯、二氧化甲基化乙烯基環己烯等
本發明的硬化性組成物，例如能夠藉由以預定比例調配前述(A)、(B)成分及依照需要之其他成分，使用習知的方法進行混合、脫泡來得到。
根據以上進行而得到之本發明的硬化性組成物，能夠得到即使在被高能量的光線照射時和被放置在高溫狀態時，經過長期亦具有優異的透明性及高接著力，同時對溫度變化的耐久性亦優異的硬化物。
因而，本發明的硬化性組成物能夠作為光學部件和成形體的原料、接著劑、塗覆劑等而適合使用。特別是因為能夠解決有關於隨著光元件的高亮度化引起之光元件固定材產生劣化之問題，所以本發明的硬化性組成物係能夠適合使用作為光元件固定用組成物。
2)硬化物
本發明之第二，係使本發明的硬化性組成物硬化而成之硬化物。
作為將本發明的硬化性組成物硬化之方法，可舉出加熱硬化。硬化時的加熱溫度通常為100~200℃，加熱時間通常為10分鐘至20小時，較佳為30分鐘至10小時。
本發明的硬化物，具有優異的透明性、耐熱性、接著性且對溫度變化的耐久性亦優異者。
前述硬化物具有優異的透明性，能夠藉由測定光透射率來確認。硬化物的光線透射率(初期透射率)，例如在波長400nm、450nm的光線，以80%以上為佳。
前述硬化物具有優異的耐熱性，能夠藉由即使將硬化物放置在高溫下後，透明性變化小來確認。透明性係在150℃加熱500小時加熱之後，在波長400nm、450nm的透射率均為80%以上為佳。又，硬化物的初期透射率及加熱後之透射率，能夠使用在實施例所記載的試驗方法來測定。
本發明的硬化物係具有高接著力，例如能夠藉由如以下進行而測定接著力來確認。亦即，在矽晶片的鏡面塗布硬化性組成物，將塗布面放置在被接著物之上，壓黏且加熱處理而使其硬化。將其放置在已預先加熱至預定溫度(例如，23℃、100℃)之黏結強度試驗機(bond tester)的測定載物台上30秒鐘，從被接著物起算50μm的高度之位置，對接著面在水平方向(剪切方向)施加應力且測定試片與被接著物之接著力。
硬化物的接著力，係在23℃，以40N/2mm□以上為佳，在100℃，以20N/2mm□以上為較佳。
本發明的硬化物係對溫度變化的耐久性優異，能夠藉由使用與上述的接著力測定之試片同樣的方法製造附有試片的被接著物，使用該附有試片的被接著物進行溫度循環試驗之後，使用與上述同樣的方法測定接著力來確認。
具體而言，將在-40℃維持30分鐘後，在100℃維持30分鐘之操作設作1循環，在重複100循環之溫度循環試驗後，在23℃測定試片與被接著物之接著力時，其接著力相較於未進行溫度循環試驗的試片在23℃之接著力，以能夠維持30%以上為佳，以能夠維持60%以上為較佳。
本發明的硬化物，例如能夠適合使用作為光學部件和成形體的原料、接著劑、塗覆劑、封裝材等。特別是因為本發明的硬化物能夠解決有關隨著光元件的高亮度化引起光元件固定材產生劣化之問題，所以能夠適合使用作為光元件固定材。
3)硬化性組成物的使用方法
本發明之第三，係將本發明的硬化性組成物使用作為光元件用接著劑或光元件用封裝劑等的光元件固定材用組成物之方法。
作為光元件，可舉出LED、LD等的發光元件、受光元件、複合光元件、光積體電路等。
＜光元件用接著劑＞
本發明的硬化性組成物可作為光元件用接著劑而適宜使用。
作為將本發明的硬化性組成物使用作為光元件用接著劑之方法，可舉出將該組成物塗布在接著對象的材料(光元件及其基板等)之一方或雙方的接著面且壓黏之後，使其加熱硬化且使接著對象的材料之間堅固地接著之方法。
作為用以接著光元件之主要的基板材料，可舉出鹼石灰玻璃、耐熱性硬質玻璃等的玻璃類；陶瓷；鐵、銅、鋁、金、銀、鉑、鉻、鈦及該等金屬的合金、不鏽鋼(SUS302、SUS304、SUS304L、SUS309等)等的金屬類；聚對酞酸乙二酯、聚對酞酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯、聚碸、聚醚醚酮、聚醚碸、聚苯硫(polyphenylene sulfide)、聚醚醯亞胺、聚醯亞胺、聚醯胺、丙烯酸樹脂、降莰烯系樹脂、環烯烴樹脂、玻璃環氧樹脂等的合成樹脂等。
加熱硬化時的加熱溫度，亦取決於所使用的硬化性組成物等，通常為100~200℃。加熱時間係通常為10分鐘至20小時，較佳為30分鐘至10小時。
＜光元件用封裝劑＞
本發明的硬化性組成物可作為光元件封裝體的封裝劑而適宜使用。
作為將本發明的硬化性組成物作為光元件用封裝劑使用之方法，例如可舉出將該組成物形成所需要的形狀而得到內部包含有光元件的成形體之後，藉由使該物加熱硬化來製造光元件封裝體之方法等。
作為將本發明的硬化性組成物形成所需要的形狀之方法，沒有特別限定，可採用通常的轉移成形法、澆鑄法等習知的鑄模法。
加熱硬化時之加熱溫度，雖然亦取決於所使用的硬化性組成物等，通常為100~200℃。加熱時間係通常為10分鐘至20小時，較佳為30分鐘至10小時。
因為所得到的光元件封裝體，係使用本發明的硬化性組成物，所以即便在光元件係使用白色、藍色發光LED等發光尖峰波長為短波長之400~490nm者，也是不會因熱和光引起著色劣化之具有優異的透明性、耐熱性者。
[實施例]
其次，藉由實施例及比較例而更詳細地說明本發明，但是本發明不被下述的實施例限定。
(重量平均分子量測定)
在下述製造例所得到的矽烷化合物聚合物之重量平均分子量(Mw)，設作標準聚苯乙烯換算值，在以下的裝置及條件下測定。
裝置名：HLC-8220GPC、TOSOH公司製
管柱：將TSKgelGMHXL、TSKgelGMHXL、及TSKgel2000HXL依序連結而成者
溶劑：四氫呋喃
注入量：80μl
測定溫度：40℃
流速：1ml/分鐘
檢測器：差示折射計
(IR光譜的測定)
在製造例所得到的矽烷化合物聚合物之IR光譜，使用傅立葉轉換(Fourier transformation)紅外線分光光度計(Spectrum100、Perkinelmer公司製)而測定。
(製造例1)
在300ml的茄型燒瓶，添加甲基三乙氧基矽烷(信越化學工業公司製)71.37g (400mmol)之後，邊攪拌內容物邊在30℃添加使磷酸0.20g(2mmol)溶解在蒸餾水21.6ml而得到的磷酸水溶液。添加磷酸水溶液後，在30℃2小時，其次在70℃5小時，繼續攪拌內容物。
其次，使用純化水將有機層重複洗淨至水層的pH成為4為止之後，使用蒸發器將有機層濃縮。藉由將所得到的濃縮物真空乾燥而得到53.5g矽烷化合物聚合物1。矽烷化合物聚合物1的重量平均分子量為8780、分子量分布為5.25。
矽烷化合物聚合物1的IR光譜數據顯示如下。
Si-CH3 ：1272cm-1 ,1409cm-1 ,Si-O：1132cm-1
(製造例2)
在100ml的茄型燒瓶，添加乙基三乙氧基矽烷(東京化成工業公司製)9.62g (50mmol)之後，邊攪拌內容物邊在30℃添加使磷酸0.025g(0.25mmol)在蒸餾水2.7ml而得到的磷酸水溶液。添加磷酸水溶液後，在30℃2小時，其次在70℃5小時，繼續攪拌內容物。
其次，使用純化水將有機層重複洗淨至水層的pH成為4為止之後，使用蒸發器將有機層濃縮。藉由將所得到的濃縮物真空乾燥而得到5.9g矽烷化合物聚合物2。矽烷化合物聚合物2的重量平均分子量為2150、分子量分布為1.96。
矽烷化合物聚合物2的IR光譜數據顯示如下。
Si-CH2 -：1253cm-1 ,1415cm-1 ,-CH3 ：2882cm-1 ,2964cm-1 ,Si-O：1132cm-1
(製造例3)
在100ml的茄型燒瓶，添加丙基三乙氧基矽烷(東京化成工業公司製)10.32g (50mmol)之後，邊攪拌內容物邊在30℃添加使磷酸0.025g(0.25mmol)在蒸餾水2.7ml而得到的磷酸水溶液。添加磷酸水溶液後，在30℃2小時，其次在70℃5小時，繼續攪拌內容物。
其次，使用純化水將有機層重複洗淨至水層的pH成為4為止之後，使用蒸發器將有機層濃縮。藉由將所得到的濃縮物真空乾燥而得到6.2g矽烷化合物聚合物3。矽烷化合物聚合物3的重量平均分子量為2560、分子量分布為1.85。
矽烷化合物聚合物3的IR光譜數據顯示如下。
Si-CH2 -：1253cm-1 ,1415cm-1 ,-CH3 ：2958cm-1 ,2872cm-1 ,-CH2 -：2931cm-1 ,Si-O：1132cm-1
(實施例1)
在製造例1所得到的矽烷化合物聚合物1 100份(質量份、以下相同)，添加作為(B)成分的1,3,5-N-參[3-(三甲氧矽烷基)丙基]三聚異氰酸酯1份，藉由將全內容物充分地混合、脫泡而得到硬化性組成物1。
(實施例2~18、比較例1~5)
除了以在第1表所顯示的比例使用各成分以外，與實施例1同樣地進行而得到實施例2~18、比較例1~5的硬化性組成物2~18、1r~5r。
第1表中的(A1)~(A3)、(B1)、(C1)如下所示。
(A1)：矽烷化合物聚合物1
(A2)：矽烷化合物聚合物2
(A3)：矽烷化合物聚合物3
(B1)：1,3,5-N-參[3-(三甲氧矽烷基)丙基]三聚異氰酸酯
(C1)：N,N’-雙[3-(三甲氧矽烷基丙基)]脲
[表1]
針對在實施例1~18及比較例1~5所得到的硬化性組成物1~18、1r~5r之硬化物，如下述進行而測定接著力、溫度循環試驗後的接著力、初期透射率、加熱後透射率，來確認接著性、對溫度變化的耐久性、初期透明性、耐熱性(加熱後透明性)。將測定結果及評價顯示在下表2。
(接著力試驗)
在2mm四方形的矽晶片之鏡面，將在實施例1~18及比較例1~5所得到的硬化性組成物1~18、1r~5r，各自以成為厚度約2μm的方式塗布，而且使塗布面載置且壓黏在被接著物(鍍銀銅板)之上。隨後，在170℃加熱處理2小時使其硬化而得到附有試片的被接著物。將該附有試片的被接著物放置在已預先加熱至預定溫度(23℃、100℃)之黏結強度試驗機(Series 4000、Dage公司製)的測定載物台上30秒鐘，從被接著物起算50μm的高度之位置，以速度200μm/s對接著面在水平方法(剪切方向)施加應力，來測定在23℃及100℃之試片與被接著物之接著力(N/2mm□)。
(對溫度變化的耐久性評價)
製造與在上述的接著力測定所使用之附有試片的被接著物同樣之附有試片的被接著物，使用該附有試片的被接著物而在冷熱衝擊裝置(TSA-71S、ESPEC公司製)於-40℃保持30分鐘維持後，將於100℃維持30分鐘之操作重複100循環。前述溫度循環試驗後，使用與上述同樣的方法於23℃測定試片與被接著物之接著力。
溫度循環試驗後的試片與被接著物之接著力，將在上述的接著力試驗所得到之在23℃之接著力作為基準，將60%以上時評定為「A」，將30%以上且小於60%時評定為「B」，將小於30%時評定為「C」。
(初期透射率的測定)
將在實施例1~18及比較例1~5所得到的硬化性組成物1~18、1r~5r，各自以成為長度25mm、寬度20mm、厚度1mm之方式流入澆鑄模，在140℃加熱6小時使其硬化來各自製造試片。針對所得到的試片，使用分光光度計(MPC-3100島津製作所公司製)測定波長400nm、450nm的初期透射率(%)。
(加熱後的透射率之測定)
將測定初期透射率後的各試片，在150℃的烘箱中靜置500小時且再次測定波長400nm、450nm的透射率(%)。將其設為加熱後透射率。
[表2]
硬化性 組成物 接著力(N/2mm□) 對溫度變化的耐久性評價 初期透射率(%) 加熱後透射率(%)
23℃ 100℃ 400nm 450nm 400nm 450nm
實施例1 1 53.07 52.65 A 90.27 92.55 86.94 92.64
實施例2 2 80.86 61.28 A 88.94 92.36 86.17 92.01
實施例3 3 103.19 62.22 A 89.36 91.94 86.75 91.54
實施例4 4 128.24 39.50 A 88.82 91.23 87.29 91.66
實施例5 5 105.80 47.49 A 88.11 90.78 86.24 91.07
實施例6 6 107.40 42.56 A 88.06 90.22 82.14 87.04
實施例7 7 68.63 21.21 A 87.01 89.26 79.05 85.16
實施例8 8 42.16 15.23 A 86.14 88.45 77.19 83.94
實施例9 9 103.64 98.16 A 89.24 91.39 87.18 90.07
實施例10 10 129.10 101.22 A 87.69 90.97 85.96 90.39
實施例11 11 155.89 104.07 A 87.14 90.36 85.24 90.44
實施例12 12 157.96 126.47 A 87.06 89.95 85.49 89.26
實施例13 13 159.57 137.01 A 87.43 88.26 85.36 89.14
實施例14 14 161.12 110.63 A 86.04 88.07 84.06 88.42
實施例15 15 84.95 50.76 A 87.47 92.26 85.26 91.91
實施例16 16 106.27 86.17 A 88.22 93.41 85.94 92.17
實施例17 17 82.11 52.38 A 88.94 93.55 85.02 92.64
實施例18 18 98.46 78.62 A 87.19 92.63 85.67 91.14
比較例1 1r 39.97 33.65 C 89.26 93.87 87.15 93.55
比較例2 2r 40.19 27.10 C 88.29 93.14 85.11 92.37
比較例3 3r 42.67 22.09 C 88.67 93.44 85.17 92.46
比較例4 4r 0.37 1.24 C 88.29 92.37 85.14 91.07
比較例5 5r 0.51 1.63 C 88.66 91.45 85.02 90.55
從表2得知以下的情形。
在實施例1~18所得到之硬化性組成物的硬化物，具有優異的接著力、對溫度變化的耐久性、初期透明性、加熱後透明性。特別是如在實施例9~14、16、18所顯示，藉由除了(B)成分以外，進一步使用(C)成分，成為具有更優異的接著力者。
另一方面，在比較例1~3所得到之僅(A)成分硬化而得到之硬化物，接著力低，而且對溫度變化的耐久性亦差。
又，如比較例4、5所顯示，不含有(B)成分而含有(A)成分及(C)成分之硬化性組成物硬化時，不僅是無法得到本申請發明的效果，硬化物的接著力反而大大地低落。
無。
無。

Claims (6)

  1. 一種光元件固定材用組成物，含有下述的(A)成分及(B)成分，(A)成分與(B)成分的質量比[(A)成分：(B)成分]=100：0.3~100：90的比例，(A)成分：以下述式(a-1)表示之重量平均分子量為1,000~20,000之矽烷化合物聚合物：[化1][式中，R1 表示選自碳數1~20的烷基、碳數3~10的環烷基、及未取代或具有取代基之碳數6~20的芳基之基，Z表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子，m表示正整數，n、o各自獨立表示0或正整數，R1 之間、Z之間可互相相同、亦可不同]；(B)成分：以下述式(b-1)或式(b-2)表示之化合物： (式中，Ra 表示羥基、碳數1~10的烷氧基或鹵素原子、Rb 表示碳數1~6的烷基、或是未取代或具有取代基之芳基，複數個Ra 之間、Rb 之間可以各自相同亦可不同，t表示1~10的整數)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光元件固定材用組成物，進一步由含有下述(C)成分之硬化性組成物所構成：(C)成分：在分子內具有脲構造之矽烷偶合劑。
  3. 一種硬化物，係使如申請專利範圍第1或2項所述之光元件固定材用組成物硬化而成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之硬化物，其係光元件固定材。
  5. 一種將如申請專利範圍第1或2項所述之光元件固定材用組成物作為光元件固定材用接著劑使用之方法。
  6. 一種將如申請專利範圍第1或2項所述之光元件固定材用組成物作為光元件固定材用封裝劑使用之方法。
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