TWI515246B - Addition hardening type silicone oxygen composition and optical element - Google Patents
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Description
本發明係關於加成硬化型聚矽氧組成物及光學元件,尤其關於可賦予橡膠性質及強度特性良好且具有低折射率之硬化物之加成硬化型聚矽氧組成物,以及由該組成物的硬化物所封止之光學元件。
加成硬化型聚矽氧組成物,為包含含有烯基等之脂肪族不飽和基之聚有機矽氧烷,並藉由氫矽烷化反應硬化而賦予硬化物。如此得到之硬化物,其耐熱性、耐寒性、電絕緣性佳,並且為透明,所以被使用在各種光學用途的封止材料。
被使用在光學用途之聚有機矽氧烷組成物以及由該組成物所構成之光學元件用封止材料,係要求高透明性及高折射率,為了達成此要求,一般係採用將二甲基矽氧烷-二苯基矽氧烷共聚物或聚甲基苯基矽氧烷使用在主骨架之方法。
然而,可賦予折射率1.54以上的硬化物之上述聚矽氧烷,乃難以合成出。此外,將聚矽氧烷構成為分枝狀並導入苯基之聚矽氧烷的硬化物,可將折射率構成約
1.53~1.54,但所得到之硬化物為硬樹脂狀而不具彈性。因此,亦有人提出一種組合分枝狀的有機聚矽氧烷與直鏈狀的有機聚矽氧烷之組成物,但仍未充分地滿足透明性、折射率、彈性等特性(專利文獻1~7)。
因此,專利文獻8中,係提出一種可賦予具有高透明性及高折射率且強度特性良好之硬化物之加成硬化型聚矽氧組成物,以及由該組成物所構成之光學元件用封止材料,但所賦予之光學元件性能仍無法令人充分滿足,尤其在25℃時之波長400nm的光穿透率較差。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-307015號公報
[專利文獻2]日本特開2004-143361號公報
[專利文獻3]日本特開2004-186168號公報
[專利文獻4]日本特開2004-292807號公報
[專利文獻5]日本特開2004-359756號公報
[專利文獻6]日本特開2005-076003號公報
[專利文獻7]日本特開2005-105217號公報
[專利文獻8]日本特開2010-132795號公報
本發明係鑒於上述情形而創作出,該目的在
於提供一種藉由特定的組成物使硬化物達到低折射率化,藉此賦予具有特高的透明性,取光效率亦優異,並且強度特性良好,尤其光學元件性能優異之硬化物之加成硬化型聚矽氧組成物。此外,該目的在於提供一種可滿足原先期望之LED等之光學元件的性能,尤其可提升在25℃時之波長400nm的光穿透率之加成硬化型聚矽氧組成物。
為了解決上述課題,本發明係提供一種加成硬化型聚矽氧組成物,其特徵為至少包含:(A)於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基之直鏈狀的有機聚矽氧烷(惟y為0以上的整數,z為1以上的整數):100質量份,(B)於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基,並且具有以SiO4/2及/或RSiO3/2表示之矽氧烷單位的分枝結構之有機聚矽氧烷(惟y及z與上述相同,R為取代或非取代的一價烴基):1~100質量份,(C)以下列一般式(1)表示之有機矽化合物:前述(A)成分、前述(B)成分的合計脂肪族不飽和基與(C)成分的SiH基之莫耳比成為0.2≦SiH基/脂肪族不飽和基≦5.0之量,
(式中的R1為1價之取代或非取代且可相同或相異之碳數1~10的有機基,x為0以上的整數,且以1≦w≦2、0≦m≦1、2≦n≦3表示之整數),以及(D)鉑族金屬系觸媒:有效量。
如此之本發明之加成硬化型聚矽氧組成物,可賦予低折射率,具有高透明性,且橡膠性質及強度特性亦良好之硬化物,在用作為LED封止材料時,取光效率亦優異,所以適合於光學用途。
此外,尤其在25℃時之波長400nm的光穿透率亦優異。
此外,在將本發明之組成物適用在光學元件封止材料時,前述加成硬化型聚矽氧組成物,較佳可賦予進行硬化而使在25℃時之波長300~800nm的光穿透率於厚度2mm的層狀態下為80%以上之硬化物。
此外,同樣地,前述加成硬化型聚矽氧組成物,較佳可賦予進行硬化而在可見光(589nm)中的折射率(25℃)為1.40以下之硬化物。
如此,若硬化物的折射率為1.40以下,則可使在25℃時之波長400nm的光穿透率變得更優異,並且
使取光效率變得更優異。
為了滿足此特性,必須極力地排除會導致光穿透性等的降低之任意成分的添加。
再者,本發明係提供一種光學元件,其係藉由前述組成物的硬化物所封止者。
本發明之光學元件,其可靠度優異。
如以上所說明,使本發明之加成硬化型聚矽氧組成物硬化所得到之硬化物,其為高透明、低折射率,且強度特性良好。尤其使用在LED等之光學元件用封止材料時,可使被期望作為光學元件性能之在25℃時之波長400nm的光穿透率達到優異。亦即,藉由將本發明之加成硬化型聚矽氧組成物用作為光學元件用封止材料,使來自光學元件的發光可藉由高透明、低折射率之前述硬化物的表面來抑制全反射,所以可進一步提升LED的亮度。
以下更詳細地說明本發明。
如上述般,以往使用在光學用途之聚有機矽氧烷組成物,係有許多種組成物被提出,但均無法賦予令人充分滿足之光學元件性能。
本發明者們係進行精心探討,結果發現並非如以往所知之去企圖加成硬化型聚矽氧組成物的高折射率
化,而是企圖低折射率化,藉此可得到光學性能優異之組成物。
具體而言,係發現到於一分子中具有經矽鍵結的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基(惟y為0以上的整數,z為1以上的整數)之有機聚矽氧烷中,併用直鏈狀者與分枝狀者,並藉由併用下列一般式(1),
(式中的R1為1價之取代或非取代且可相同或相異之碳數1~10的有機基,x為0以上的整數,且以1≦w≦2、0≦m≦1、2≦n≦3表示之整數)
可得知愈使加成硬化型聚矽氧組成物達到低折射率化,愈可提升在25℃時之波長300~800nm的光穿透率,尤其可提升在25℃時之波長400nm的光穿透率,並且可得到高透明且強度特性良好之加成硬化型聚矽氧硬化物,因而完成本發明。
因此,本發明,第一,係提供一種加成硬化型聚矽氧組成物,其特徵為至少包含:(A)於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基之直鏈狀的有機聚矽氧烷(惟y為0以上的整數,z為1
以上的整數):100質量份,(B)於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基,並且具有以SiO4/2及/或RSiO3/2表示之矽氧烷單位的分枝結構之有機聚矽氧烷(惟y及z與上述相同,R為取代或非取代的一價烴基):1~100質量份,(C)以下列一般式(1)表示之有機矽化合物:前述(A)成分、前述(B)成分的合計脂肪族不飽和基與(C)成分的SiH基之莫耳比成為0.2≦SiH基/脂肪族不飽和基≦5.0之量,
(式中的R1為1價之取代或非取代且可相同或相異之碳數1~10的有機基,x為0以上的整數,且以1≦w≦2、0≦m≦1、2≦n≦3表示之整數)
以及(D)鉑族金屬系觸媒:有效量。
此外,本發明,第二,係提供一種藉由本發明之加成硬化型聚矽氧組成物的硬化物所封止之光學元件。
以下詳細說明本發明。
〈(A)成分〉
(A)成分,為於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基之直鏈狀的有機聚矽氧烷(惟y為0以上的整數,z為1以上的整數)。
(A)成分的有機聚矽氧烷為基質聚合物,較佳例如為以下列一般式(2)表示之有機聚矽氧烷。
(式中,R11為脂肪族不飽和基,R12為可相同或相異之脂肪族不飽和基以外之碳數1~8之取代或非取代的一價烴基,Rf1為CF3-(CF2)y-(CH2)z-基(惟y及z與上述相同,a為1~3的整數,e、f、g分別為e≧0、f≧1、g≧0之整數)
上述一般式(2)中,R11的脂肪族不飽和基較佳為烯基,較佳為乙烯基、烯丙基、乙炔基等之碳數2~10,更佳為2~6之烯基,特佳為乙烯基。
R12之脂肪族不飽和基以外之碳數1~8之取代或非取代的一價烴基,可例示出甲基、乙基、丙基、丁基等之烷基;環己基、環戊基等之環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基等之芳基;苄基、苯基乙基等之芳烷基;氯甲基、氯丙
基、氯環己基等之鹵化烴基等。較佳為非取代之碳數1~6的一價烴基,特佳為甲基。
Rf1是由CF3-(CF2)y-(CH2)z-基(y及z與上述相同)所定義,y較佳為滿足0≦y≦9之整數,z較佳為滿足1≦z≦10之整數。Rf1,當具有複數個(f為2以上)時,可分別為相同的基或相異的基。
作為本發明,從合成面來看特佳者,為CF3-(CH2)2-、CF3-(CF2)3-(CH2)2-、CF3-(CF2)5-(CH2)2-基。
此外,上述一般式(2)中,e為0以上的整數,較佳為0~50的整數,f為1以上的整數,較佳為2~5,000,尤佳為5~1,000的整數。g為0以上的整數,較佳為0~10,000,尤佳為0~5,000的整數。e+f+g較佳為5~10,000,尤佳為10~3,000,特佳為20~500。此外,f/(e+f+g)之值較佳為1/50~1/1,尤佳為1/10~1/1,特佳為1/5~1/1的範圍。
(A)成分的有機聚矽氧烷,在25℃時的黏度較佳位於100~10,000,000mPa‧s,特佳位於200~500,000mPa‧s的範圍,此等有機聚矽氧烷可單獨使用1種或組合2種以上使用。黏度為藉由旋轉黏度計所測定之黏度。
(A)成分的有機聚矽氧烷,可藉由其本身一般所知的方法來製造。例如可在鹼或酸觸媒的存在下,使以下列一般式(i)表示之環三矽氧烷與以下列一般式(ii)表示之環三矽氧烷與以下列一般式(iii)表示之有機矽氧烷,及因應必要之以下列一般式(iv)表示之環三矽氧烷共聚合而得到。
(式中,R11、R12、Rf1、a如前述所示)
〈(B)成分〉
(B)成分,為於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基,並且具有以SiO4/2及/或RSiO3/2表示之矽氧烷單位的分枝結構之有機聚矽氧烷(惟y為0以上之
整數,z為1以上之整數,R為取代或非取代的一價烴基,可例示出上述R11及R12)。當具有R之矽氧烷單位存在複數個時,R可分別為相同的基或相異的基。
鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基,可例示出與(A)成分中所記載者為相同者。
(B)成分的有機聚矽氧烷,具有分枝結構。(B)成分的有機聚矽氧烷,係以由SiO4/2及/或RSiO3/2單位所構成之分枝結構為必要,且可進一步含有甲基乙烯基矽氧烷基單位、二甲基矽氧烷基單位等之R2SiO2/2、二甲基乙烯基矽氧烷基單位、三甲基矽氧烷基單位等之R3SiO1/2單位(式中,R如前述所示)。SiO4/2及/或RSiO3/2單位的含量,較佳為(B)成分的有機聚矽氧烷樹脂中之全矽氧烷單位的5莫耳%以上,尤佳為10莫耳%~95莫耳%,特佳為25莫耳%~80莫耳%。
此外,該有機聚矽氧烷,從單離的方面來看,其重量平均分子量較佳位於500~100,000的範圍。
再者,由於(B)成分亦具有由上述(A)成分中的CF3-(CF2)y-(CH2)z-(y與z與上述相同)所定義之取代基,所以可達到進一步的低折射率化。作為本發明,從合成面來看特佳者,與(A)成分相同,為CF3-(CH2)2-、CF3-(CF2)3-(CH2)2-、CF3-(CF2)5-(CH2)2-基。
如此的樹脂結構之有機聚矽氧烷的合成,係以使生成單位成為所需的比率之方式,組合成為各單位源之化合物,並例如在酸的存在下進行(共)水解而容易進行。
該(B)成分之具有分枝結構之有機聚矽氧烷的併用,可在不提升折射率下使所得之硬化物的硬度或機械強度達到優異程度。該(B)成分,相對於前述(A)成分100質量份,為1~100質量份,較佳為2~50質量份。當(B)成分的調配量未達1質量份時,硬化物的硬度或強度有時會不足,超過100質量份時,硬化物變脆,有時使封止性能降低。
〈(C)成分〉
(C)成分,為以下列一般式(1)表示之有機矽化合物。此係用以達到組成物的低折射率化,以及提升與(A)、(B)成分之相溶性、透明性、交聯反應率而經氟改質之有機矽化合物,較佳為不具有脂肪族不飽和基之有機矽化合物(含SiH基有機矽化合物)。(C)成分與(A)、(B)成分進行氫矽烷化反應而作用為交聯劑。(C)成分可單獨使用1種或併用2種以上。
為滿足(式中的R1為1價之取代或非取代且可相同或相異之碳數1~10的有機基,x為0以上的整數,且以1≦
w≦2、0≦m≦1、2≦n≦3表示之整數)之有機矽化合物。
上述一般式(1)中,R1可列舉出取代或非取代之碳數1~10,較佳為碳數1~8的1價烴基。
上述R1的例子,可列舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、庚基、1-乙基戊基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基等之碳數1~10,較佳為碳數1~8,尤佳為1~6的烷基;環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基等之碳數3~10,較佳為碳數4~7,尤佳為5~6的環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲基苯基、萘基等之碳數6~10,較佳為碳數6~9,尤佳為6~8的芳基;苄基、苯乙基、苯丙基、苯丁基等之碳數7~10,較佳為碳數7~9,尤佳為7~8的芳烷基;或是鍵結於此等烴基的碳原子之氫原子的一部分或全部由鹵素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基等所取代之基,例如可列舉出氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、對氯苯基等。
此等當中,從本發明之有機矽化合物的合成容易度、及經濟性之觀點來看,較佳為甲基、乙基、丙基、苯基,特佳為甲基。
以上述一般式(1)表示之有機矽化合物的具體例,可列舉出下列化合物,但並不限定於此等。
所得到之本發明之有機矽化合物,可藉由水洗、蒸餾、濃縮等之一般所知的方法來精製。
(C)成分中之鍵結於矽之有機基,較佳係不具有脂肪族不飽和基,可例示出非取代之一價烴基,或是經鹵素原子(例如氯原子、溴原子、氟原子)、含環氧基的基(例如環氧基、縮水甘油基、環氧丙氧基)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基)等所取代之一價烴基。如此之取代或非取代的一價烴基,可例示出碳數1~6的烷基、碳數6~10的芳基,尤佳為甲基或乙基,或是此等基
經上述例示的取代基所取代之基。此外,當具有含環氧基的基及/或烷氧基作為該一價烴基的取代基時,可將黏著性賦予至本發明之加成硬化型聚矽氧組成物的硬化物。
此外,將上述(A)、(B)成分中之由CF3-(CF2)y-(CH2)z-(y為0以上的整數,z為1以上的整數)所定義之取代基導入於(C)成分,可達到組成物之進一步的低折射率化,以及進一步提升與(A)、(B)成分之相溶性、透明性、交聯反應率,故尤佳。作為本發明,從合成面來看特佳者,為CF3-(CH2)2-、CF3-(CF2)3-(CH2)2-、CF3-(CF2)5-(CH2)2-基。
(C)成分的調配量,為(C)成分中的SiH基相對於(A)、(B)成分中的脂肪族不飽和基之莫耳比成為0.2≦SiH基/脂肪族不飽和基≦5.0之量,較佳係成為0.5≦SiH基/脂肪族不飽和基≦2.0之量。
〈(D)成分〉
(D)成分,為促進(A)、(B)成分與(C)成分之氫矽烷化加成反應之鉑族金屬系觸媒。
(D)成分的鉑族金屬系觸媒,只要是可促進(A)、(B)成分中之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基、與(C)成分中的SiH基之氫矽烷化加成反應者,任何觸媒均可使用。(D)成分可單獨使用一種或併用兩種以上。(D)成分例如可列舉出鉑、鈀、銠等之鉑族金屬或氯鉑酸、經醇改質的氯鉑酸、氯鉑酸與烯烴類、乙烯基矽氧烷或乙炔化合物之配位化合物、四(三苯基膦)鈀、氯三(三苯基膦)銠等之鉑族金屬化合物,但特佳為鉑化合物。
(D)成分的調配量,為作為氫矽烷化觸媒的有效量即可,較佳係相對於(A)、(B)及(C)成分的合計質量,以鉑族金屬元素的質量換算計為0.1~1000ppm的範圍,尤佳為1~500ppm的範圍。
〈其他成分〉
本發明之加成硬化型聚矽氧組成物中,除了前述(A)~(D)成分以外,亦可調配其他任意成分。該具體例可列舉出下列者。此等其他成分可分別單獨使用一種或併用兩種以上。
《(A)、(B)成分以外之含脂肪族不飽和基化合物》
本發明之加成硬化型聚矽氧組成物中,除了(A)、(B)成分以外,亦可調配與(C)成分進行加成反應之含脂肪族不飽和基化合物。(A)、(B)成分以外之該含脂肪族不飽和基化合物,較佳係有益於硬化物的形成者,因此,較佳係於每一分子中具有至少2個脂肪族不飽和基。(A)、(B)成分以外之該聚有機矽氧烷的分子結構,例如可列舉出環狀結構。
(A)、(B)成分以外之含脂肪族不飽和基化合物的具體例,可列舉出丁二烯、由多官能醇所衍生之二丙烯酸酯等之單體;聚乙烯、聚丙烯或苯乙烯與其他乙烯性不飽和化合物(例如丙烯腈或丁二烯)之共聚物等之聚烯烴;丙烯酸、甲基丙烯酸、或順丁烯二酸的酯類等之由經官能性取代的有機化合物所衍生之低聚物或聚合物。(A)、(B)
成分以外之含脂肪族不飽和基化合物,於室溫中可為液體或固體。
《加成反應抑制劑》
為了確保使用期限,可將加成反應抑制劑調配於本發明之加成硬化型聚矽氧組成物。加成反應抑制劑,只要是對上述(D)成分的氫矽烷化觸媒具有硬化抑制效果之化合物即可,並無特別限定,可使用以往所知者。該具體例可列舉出三苯基膦等之含磷化合物;三丁胺、四甲基乙二胺、苯并三唑等之含氮化合物;含硫化合物;乙炔醇類(例如1-乙炔環己醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇)等之乙炔系化合物;含有2個以上的烯基之化合物;過氧化氫化合物;順丁烯二酸衍生物等。
由加成反應抑制劑所帶來之硬化抑制效果的程度,係因該加成反應抑制劑之化學結構的不同而不同。因此,對於所使用之各種加成反應抑制劑,較佳係將該添加量調整為最適量。藉由添加最適量的加成反應抑制劑,組成物於室溫中的長期貯藏穩定性及加熱硬化性優異。
《其他任意成分》
為了抑制硬化物的著色、白濁、氧化劣化等之產生,可將2,6-二(三級丁基)-4-甲基酚等之以往所知的抗氧化劑調配於本發明之加成硬化型聚矽氧組成物。此外,為了賦予抗光劣化性,亦可將受阻胺系穩定劑等之光穩定劑調配於本發明之加成硬化型聚矽氧組成物。再者,在不會對由
本發明之加成硬化型聚矽氧組成物所得之硬化物的透明性造成影響之範圍內,為了提升強度,可將發煙二氧化矽等之無機質填充劑調配於本發明之加成硬化型聚矽氧組成物,亦可因應必要,將染料、顏料、難燃劑等調配於本發明之加成硬化型聚矽氧組成物。
[硬化物]
本發明之加成硬化型聚矽氧組成物,可在一般所知的硬化條件下,藉由一般所知的硬化方法來硬化。具體而言,通常可在室溫~200℃,較佳為80~160℃加熱以使該組成物硬化。加熱時間可約為0.5分鐘~5小時,尤佳約為1分鐘~3小時,在要求LED封止用等之精度時,較佳為增長硬化時間。所得之硬化物的型態並無特別限定,例如可為凝膠硬化物、彈性體硬化物及樹脂硬化物中的任一種。該硬化物,當使用在光學元件封止用時,特佳為無色透明且為低折射率(通常約為1.41以下),且在25℃時之波長300~800nm的光穿透率,於厚度2mm的層狀態下為80%以上。
為了提升原先所期望之LED等的光學元件性能,尤其在25℃時之波長400nm的光穿透率,硬化物於可見光(589nm)中的折射率(25℃)較佳為1.40以下,特佳為1.30~1.39。
使本發明之加成硬化型聚矽氧組成物硬化所得之硬化物,與通常之加成硬化型聚矽氧組成物的硬化物相同,其耐熱性、耐寒性、電絕緣性亦佳。
[光學元件封止材]
如上述般,使本組成物硬化所得之硬化物,可得到彈性體狀,例如凝膠狀或柔軟的橡膠狀,至具有彈性之樹脂狀。
如此之本發明之加成硬化型聚矽氧組成物,尤其是硬化物的光穿透率高,在將光學元件予以封止時,取光效率亦優異,所以適合用在光學用途,尤其最適合用作為光學元件封止材。
[光學元件]
此外,本發明中,可將本發明之加成硬化型聚矽氧組成物塗佈於例如LED、半導體雷射、光電二極體、光電晶體、太陽能電池、CCD等,並在一般所知的硬化條件下,藉由一般所知的硬化方法,具體而言如以上所述般使塗佈後之封止材硬化,藉此可提供經封止後之光學元件。
[實施例]
以下係顯示合成例、調製例、實施例及比較例來更具體地說明本發明。但本發明並不限定於此等實施例。
下列例子中,黏度為使用旋轉黏度計並於23℃測定之值。
折射率係使用ATAGO公司製的數位折射計RX-5000並在25℃測定589nm的折射率,硬度、切斷時伸長率、
拉伸強度係依據JIS-K6249並藉由2號啞鈴來測定。
光穿透率,係對於將組成物成形為厚度2mm的薄片狀並硬化而成者,藉由分光光度計,在25℃測定相對於波長400nm的光之穿透率。
此外,下列例子中,顯示出直鏈狀的有機聚矽氧烷或具有分枝結構之有機聚矽氧烷的平均組成之記號,係顯示如下所示之單位。
再者,各直鏈狀或具有分枝結構之有機聚矽氧烷、有機氫聚矽氧烷的莫耳數,係顯示各成分中所含有之乙烯基或SiH基的平均莫耳數。
MVi:(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2
D:(CH3)2SiO2/2
DVi:(CH2=CH)(CH3)SiO2/2
DF1:(CF3-CH2-CH2)(CH3)SiO2/2
TF1:(CF3-CH2-CH2)SiO3/2
DF2:[CF3-(CF2)5-(CH2)2](CH3)SiO2/2
TF2:[CF3-(CF2)5-(CH2)2]SiO3/2
DΦ:(C6H5)2SiO2/2
[合成例1]將1,1,3,3-四甲基二矽氧烷66.3g(0.50mol)、濃鹽酸13.4g、水9.8g裝入於具備有攪拌裝置、蛇形冷凝管、滴入漏斗、及溫度計之500mL的四頸燒瓶,一邊攪拌一邊使用水浴調整至10~15℃。溫度調整後,將3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基三甲氧矽烷138.7g(0.30mol),一邊調整至15℃以下一邊滴入。滴入結束後,於10~15℃攪拌1小時後,進行廢酸分離並重
複水洗至中和為止,在100℃/8mmHg的條件下進行1小時的濃縮後,以NA-500進行過濾,而得到目的的3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基-三(二甲基矽氧基)矽烷159.5g(粗產率:89%)。
上述化合物,係藉由氫氣產生量118ml/g(理論量:112ml/g)來鑑定。
[合成例2]將1,1,3,3-四甲基二矽氧烷66.3g(0.50mol)、濃鹽酸13.4g、水9.8g裝入於具備有攪拌裝置、蛇形冷凝管、滴入漏斗、及溫度計之500mL的四頸燒瓶,一邊攪拌一邊使用水浴調整至10~15℃。溫度調整後,將3,3,3-三氟丙基三甲氧矽烷64.9g(0.30mol),一邊調整至15℃以下一邊滴入。滴入結束後,於10~15℃攪拌1小時後,進行廢酸分離並重複水洗至中和為止,進行減壓蒸餾(主餾份:58-63℃/8mmHg),而得到目的的3,3,3-三氟丙基-三(二甲基矽氧基)矽烷82.9g(單離產率:79%)。
上述化合物,係藉由氫氣產生量200ml/g(理論量:192ml/g)來鑑定。
[調製例1]鉑觸媒(觸媒A)的調製
以使鉑含量成為1.0質量%之方式,以甲苯來稀釋六氯鉑酸與對稱-四甲基二乙烯基二矽氧烷之反應生成物,而調製出本實施例及比較例所使用之鉑觸媒(觸媒A)。
[調製例2]以DVi/TF2=2/8表示之分枝結構之有機聚矽
氧烷的合成
將六氟間二甲苯160g、水290g、濃鹽酸323g加入於2L的燒瓶,一邊攪拌一邊升溫至70℃。升溫後,滴入全氟辛基三甲氧矽烷375g(0.8mol)、甲基乙烯基二甲氧矽烷26g(0.2mol)、六氟間二甲苯40g。滴入後,於75℃熟化2小時。熟化後,在去除位於上層的鹽酸水後,以水洗淨有機層,並重複進行至洗淨後的水成為中性為止。將氫氧化鉀0.1g加入於洗淨後的有機層,升溫至120℃以進行脫水縮合反應。反應結束後,加入乙酸鉀1g及氯三甲基矽烷0.23g以進行中和反應。中和後進行過濾,在100℃/5mmHg下進行1小時的濃縮,而得到以DVi/TF2=2/8表示之分枝結構之有機聚矽氧烷。
[調製例3]以DVi/TF1=2/8表示之分枝結構之有機聚矽氧烷的合成
將六氟間二甲苯160g、水290g、濃鹽酸323g加入於2L的燒瓶,一邊攪拌一邊升溫至70℃。升溫後,滴入三氟丙基三甲氧矽烷175g(0.8mol)、甲基乙烯基二甲氧矽烷26g(0.2mol)、六氟間二甲苯40g。滴入後,於75℃熟化2小時。熟化後,在去除位於上層的鹽酸水後,以水洗淨有機層,並重複進行至洗淨後的水成為中性為止。將氫氧化鉀0.1g加入於洗淨後的有機層,升溫至120℃以進行脫水縮合反應。反應結束後,加入乙酸鉀1g及氯三甲基矽烷0.23g以進行中和反應。中和後進行過濾,在100℃/5mmHg下進行1小時的濃縮,而得到無色透明的以
DVi/TF1=2/8表示之分枝結構之有機聚矽氧烷。
[調製例4]平均組成式:MVi 2DΦ 2.8之直鏈狀有機聚矽氧烷的合成
將水1000g、及甲苯585g加入於2L的燒瓶,加溫至75℃,將二氯二苯基矽烷500g滴入於此,於80℃持續攪拌5小時。冷卻至室溫後,分離水相。以無水硫酸鈉50g將有機相乾燥並過濾,而得到二氯二苯基矽烷水解低聚物的甲苯溶液。將氯二甲基乙烯基矽烷357g、三乙胺300g、及甲苯650g加入於5L的燒瓶,冷卻至10℃,並滴入先前所得之二氯二苯基矽烷水解低聚物的甲苯溶液,然後於80℃持續攪拌5小時。冷卻至室溫後,混合稀鹽酸2250g以分離水相。對有機相進行蘇打水洗淨及水洗淨,然後藉由減壓濃縮來去除甲苯。進行活性碳處理而得到無色透明之平均組成式:MVi 2DΦ 2.8之直鏈狀有機聚矽氧烷。
[實施例1]
將經由酸平衡所調整後之黏度2.0Pa‧s之平均組成式:MVi 2DF1 27.3之直鏈狀有機聚矽氧烷95.0g(0.035莫耳)、以DVi/TF1=2/8表示之分枝結構之有機聚矽氧烷(於調製例3所合成者)5.0g(0.002莫耳)、及以合成例2表示之有機氫聚矽氧烷4.7g(0.040莫耳)之混合物,與作為控制劑的乙炔基環己醇0.075g、及觸媒A 0.15g混合而得到聚矽氧組成物。於150℃將該組成物加熱2小時使其硬化,
並測定所得之彈性體的物性。各測定結果如第1表所示。
[實施例2]
將經由酸平衡所調整後之黏度5.2Pa‧s之平均組成式:MVi 2DF2 27.3之直鏈狀有機聚矽氧烷95.0g(0.018莫耳)、以DVi/TF2=2/8表示之分枝結構之有機聚矽氧烷(於調製例2所合成者)5.0g(0.001莫耳)、及以合成例1表示之有機氫聚矽氧烷4.2g(0.021莫耳)之混合物,與作為控制劑的乙炔基環己醇0.075g、及觸媒A 0.15g混合而得到聚矽氧組成物。於150℃將該組成物加熱2小時使其硬化,並測定所得之彈性體的物性。各測定結果如第1表所示。
[比較例1]
將經由酸平衡所調整後之黏度2.0Pa‧s之平均組成式:MVi 2DF1 27.3之直鏈狀有機聚矽氧烷95.0g(0.035莫耳)、以DVi/TF1=2/8表示之分枝結構之有機聚矽氧烷(於調製例3所合成者)5.0g(0.002莫耳)、及下列式(v)4.7g(0.040莫耳)之混合物,與作為控制劑的乙炔基環己醇0.075g、及觸媒A 0.15g混合而得到聚矽氧組成物。於150℃將該組成物加熱2小時使其硬化,並測定所得之彈性體的物性。各測定結果如第1表所示。
[比較例2]
將經由酸平衡所調整後之黏度5.2Pa‧s之平均組成式:MVi 2DF2 27.3之直鏈狀有機聚矽氧烷95.0g(0.018莫耳)、以DVi/TF2=2/8表示之分枝結構之有機聚矽氧烷(於調製例2所合成者)5.0g(0.001莫耳)、及上述式(v)2.5g(0.021莫耳)之混合物,與作為控制劑的乙炔基環己醇0.075g、及觸媒A 0.15g混合而得到聚矽氧組成物。於150℃將該組成物加熱2小時使其硬化,並測定所得之彈性體的物性。各測定結果如第1表所示。
[比較例3]
將經由鹼平衡所調整後之黏度0.4Pa‧s之平均組成式:MVi 2D146之直鏈狀有機聚矽氧烷100.0g(0.019莫耳)、及上述式(v)2.5g(0.021莫耳)之混合物,與作為控制劑的乙炔基環己醇0.075g、及觸媒A 0.15g混合而得到聚矽氧組成物。於150℃將該組成物加熱2小時使其硬化,並測定所得之彈性體的物性。各測定結果如第1表所示。
[比較例4]
將黏度0.4Pa‧s之平均組成式:MVi 2DΦ 2.8之直鏈狀有機聚矽氧烷(於調製例4所合成者)100.0g(0.22莫耳)、及上述式(v)28.5g(0.24莫耳)之混合物,與作為控制劑的乙炔基環己醇0.075g、及觸媒A 0.15g混合而得到聚矽氧組成物。於150℃將該組成物加熱2小時使其硬化,並測定所得之彈性體的物性。各測定結果如第1表所示。
如第1表所示,可確認到本發明之使用了有機矽化合物之加成硬化型聚矽氧組成物(實施例1、2),該組成物之硬化物的透明性高,尤其是拉伸強度強,作為彈性體的強度特性良好,與比較例1~4相比,全體可得到良好結果。
此外,亦可確認到折射率愈降低,愈可提升在25℃時之波長400nm的光穿透率。
本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態僅為例示,具有實質上與本發明之申請專利範圍所記載之技術思想為相同構成且可得到同樣的作用效果者,不論何種內容,均包含於本發明之技術範圍。
Claims (4)
- 一種加成硬化型聚矽氧組成物,其特徵為至少包含:(A)於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基之直鏈狀的有機聚矽氧烷(惟y為0以上的整數,z為1以上的整數):100質量份,(B)於一分子中具有2個以上之鍵結有矽原子的脂肪族不飽和基以及1個以上之鍵結有矽原子的CF3-(CF2)y-(CH2)z-基,並且具有以SiO4/2及/或RSiO3/2表示之矽氧烷單位的分枝結構之有機聚矽氧烷(惟y及z與上述相同,R為取代或非取代的一價烴基):1~100質量份,(C)以下列一般式(1)表示之有機矽化合物:前述(A)成分、前述(B)成分的合計脂肪族不飽和基與(C)成分的SiH基之莫耳比成為0.2≦SiH基/脂肪族不飽和基≦5.0之量,
- 如請求項1之加成硬化型聚矽氧組成物,其中前述加成硬化型聚矽氧組成物可賦予進行硬化而使在25℃時之波長300~800nm的光穿透率於厚度2mm的層狀態下為80%以上之硬化物。
- 如請求項1或2之加成硬化型聚矽氧組成物,其中前述加成硬化型聚矽氧組成物可賦予進行硬化而在可見光(589nm)中的折射率(25℃)為1.40以下之硬化物。
- 一種光學元件,其係藉由如請求項1至3中任一項之加成硬化型聚矽氧組成物的硬化物所封止者。
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