JP2009185226A - 加熱硬化性シリコーン組成物とそれを用いた光学部材用成形物 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高硬度且つ高透明であり、硬化時の熱時強度が高い硬化物を与える加熱硬化性シリコーン組成物を提供する。
【解決手段】 (イ)下記平均組成式(1)
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の30〜90モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
で示されるオルガノポリシロキサン、
(ロ)下記平均組成式(2)
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.1、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
で示される珪素原子と結合する水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:組成物中の全珪素原子結合アルケニル基に対する組成物中の珪素原子結合水素原子の合計のモル比が0.5〜4.0となる量、及び
(ハ)付加反応用触媒、
を含有する組成物であって、キュラストメーターで測定した場合、成形温度において、測定直後から1dNmのトルクに達するまでの時間が5秒以上であり、且つ成形温度において1dNmのトルクから20dNmのトルクに達するまでの時間が2分以内であることを特徴とする加熱硬化性シリコーン組成物。
【選択図】 なし
【解決手段】 (イ)下記平均組成式(1)
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の30〜90モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
で示されるオルガノポリシロキサン、
(ロ)下記平均組成式(2)
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.1、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
で示される珪素原子と結合する水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:組成物中の全珪素原子結合アルケニル基に対する組成物中の珪素原子結合水素原子の合計のモル比が0.5〜4.0となる量、及び
(ハ)付加反応用触媒、
を含有する組成物であって、キュラストメーターで測定した場合、成形温度において、測定直後から1dNmのトルクに達するまでの時間が5秒以上であり、且つ成形温度において1dNmのトルクから20dNmのトルクに達するまでの時間が2分以内であることを特徴とする加熱硬化性シリコーン組成物。
【選択図】 なし
Description
本発明は、高硬度且つ高透明であり、発光ダイオード(LED)封止材や光学レンズ材料等、光学部材に好適なシリコーン組成物、及びそれを用いてなる光学部材用成形物に関するものであり、特に射出成形等の加熱成形後に金型から脱型しやすく、熱時強度の高い加熱硬化性シリコーン組成物に関する。
シリコーン樹脂は、耐熱・耐寒性、電気絶縁性、耐候性、撥水性、透明性等に優れた樹脂として広く知られており、電気・電子機器、OA機器、自動車、精密機器、建築材料等の各種分野で使用されている。
近年、特に透明な有機材料は加工性、軽量化、低コスト、耐衝撃性等の点から、例えば光学用レンズ等の分野で無機ガラス材料に代わる材料として期待されている。
更に、光学部品の小型化や光源の高輝度化に伴い、有機樹脂材料が高温、高光度に曝されるために、耐熱性・耐光性に優れた透明有機樹脂材料の開発が求められている。この中でシリコーン樹脂は、耐熱性、透明性に優れていることに加え、変色しにくく、物理的な劣化もしにくいという性質において、他の有機樹脂材料より優れているので、光学部品材料としての利用が期待されている。
シリコーン樹脂のなかでも、特許文献1に開示された付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は無溶剤型であり、溶剤型の縮合硬化型シリコーンワニス等に比べて成形性がよいこと、溶剤をほとんど含まないことから、環境にやさしい等の長所を備えている。このシリコーン樹脂組成物は、硬化後に高硬度・高透明な樹脂となり、成形性の良さからキートップ用組成物としても使用されている。また、特許文献2に開示されたシリコーン樹脂組成物は、シロキサンの架橋密度を増大させること、及び、芳香環同士のπ−π相互作用が硬化物の強度、特に曲げ強度、及び硬度を向上させるのに重要であることから、フェニル基及びアルケニル基を有する特定のオルガノポリシロキサンと、フェニル基を有する特定のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを付加硬化させて高硬度・高透明な樹脂を得ている。
しかしながら、これらの高硬度・高透明なシリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性は良好であるものの、短時間で成形品を得るために射出成形等で加熱硬化させた場合、熱時強度が小さいために金型から脱型する際、割れや欠けが生じてしまうという欠点があった。
そこで、成形温度においても熱時強度が高く、射出成形等の金型成形に適用できる高硬度・高透明シリコーン樹脂の開発が望まれていた。
そこで、成形温度においても熱時強度が高く、射出成形等の金型成形に適用できる高硬度・高透明シリコーン樹脂の開発が望まれていた。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高硬度且つ高透明であり、硬化時の熱時強度が高い硬化物を与える加熱硬化性シリコーン組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポリシロキサン、及び硬化触媒からなる付加反応硬化型シリコーン組成物において、分岐状及び/又は三次元網状構造のアルケニル基含有オルガノポリシロキサンとして高フェニル基含量でかつD単位(R2SiO2/2)の一部又は全部に、2個の一価炭化水素基のうち少なくとも1個がアルケニル基であるものを使用した、キュラストメーターで測定した場合、成形温度において測定直後から1dNmのトルクに達するまでの時間が5秒以上であり、且つ1dNmのトルクから20dNmのトルクに達するまでの時間が2分以内である加熱硬化型シリコーン樹脂は、射出成形後に成形物を金型から脱型しやすいものとなることを見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は、下記の加熱硬化性シリコーン組成物、及びそれを硬化してなる光学部材用成形物を提供する。
(イ)下記平均組成式(1)
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の30〜90モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
で示されるオルガノポリシロキサン、
(ロ)下記平均組成式(2)
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.1、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
で示される珪素原子と結合する水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:組成物中の全珪素原子結合アルケニル基に対する組成物中の珪素原子結合水素原子の合計のモル比が0.5〜4.0となる量、及び
(ハ)付加反応用触媒、
を含有する組成物であって、キュラストメーターで測定した場合、成形温度において、測定直後から1dNmのトルクに達するまでの時間が5秒以上であり、且つ成形温度において1dNmのトルクから20dNmのトルクに達するまでの時間が2分以内であることを特徴とする加熱硬化性シリコーン組成物。
(イ)下記平均組成式(1)
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の30〜90モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
で示されるオルガノポリシロキサン、
(ロ)下記平均組成式(2)
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.1、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
で示される珪素原子と結合する水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:組成物中の全珪素原子結合アルケニル基に対する組成物中の珪素原子結合水素原子の合計のモル比が0.5〜4.0となる量、及び
(ハ)付加反応用触媒、
を含有する組成物であって、キュラストメーターで測定した場合、成形温度において、測定直後から1dNmのトルクに達するまでの時間が5秒以上であり、且つ成形温度において1dNmのトルクから20dNmのトルクに達するまでの時間が2分以内であることを特徴とする加熱硬化性シリコーン組成物。
本発明の加熱硬化性シリコーン組成物は、高硬度且つ高透明であり、かつ熱時強度が高いため、射出成形等の加熱成形後に金型から脱型する際、割れや欠けが生じないものである。このため、該組成物は発光ダイオード(LED)封止材や光学レンズ材料等の光学部材用成形物として好適である。
[(イ)成分]
本発明において、(イ)成分は、下記平均組成式(1):
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、フェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の30〜90モル%、好ましくは30〜80モル%、更に好ましくは40〜60モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95、好ましくは1.1≦n+m≦1.9、且つ0.30≦m/(n+m)≦0.90、より好ましくは1.25≦n+m≦1.75、且つ0.40≦m/(n+m)≦0.70を満たす正数である。〕
で示されるオルガノポリシロキサンである。
本発明において、(イ)成分は、下記平均組成式(1):
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、フェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の30〜90モル%、好ましくは30〜80モル%、更に好ましくは40〜60モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95、好ましくは1.1≦n+m≦1.9、且つ0.30≦m/(n+m)≦0.90、より好ましくは1.25≦n+m≦1.75、且つ0.40≦m/(n+m)≦0.70を満たす正数である。〕
で示されるオルガノポリシロキサンである。
このオルガノポリシロキサンは、平均組成式(1)において、1≦n+m<2であることから理解されるように、分子中にR1SiO3/2単位、(C6H5)SiO3/2単位及びSiO4/2単位の1種又は2種以上を含有する分岐状あるいは三次元網状構造のものである。平均組成式(1)中のn及びmは、0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。n及びmがこの範囲外であると、得られる組成物の硬化物はいずれも強度が低く、脆くなるため、本発明の目的を達成し得ない。
上記オルガノポリシロキサンは固体であっても液体であってもよいが、後述する(ロ)及び(ハ)成分を加えた場合、上限が1,000Pa・s(即ち、1,000,000mPa・s)程度の液体となるものが注型成形・射出成形等の点から好ましい。
平均組成式(1)中のR1のうち、非置換又は置換の一価炭化水素基としては、通常、炭素原子数1〜12、好ましくは1〜9程度のものが挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基等が挙げられる。但し、全R1の少なくとも1個、好ましくは2個以上がアルケニル基であり、この場合、全R1の30〜90モル%、好ましくは30〜80モル%、より好ましくは40〜60モル%がアルケニル基である。(イ)成分中に含まれるアルケニル基は1分子中に0.01〜1.0mol/100g、特に0.1〜0.5mol/100gであることが好ましい。アルケニル基としては、ビニル基又はアリル基が好ましく、特にビニル基が好ましい。
上記R1のうち、アルコキシ基としては、炭素原子数1〜6、好ましくは1〜4のものが挙げられ、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基等が挙げられる。
また、上記R1の中には、原料となるオルガノシランの加水分解反応時にできる水酸基を含んでもよい。この水酸基の量は、(イ)成分のオルガノポリシロキサン中0.1〜10質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜8質量%、更に好ましくは1.5〜4質量%である。水酸基の量が少ない場合、硬化物の親水性の部分が少なくなり、例えば85℃/85%RHのような高温高湿状態に放置された場合、後に硬化物中の少ない親水性部分に吸収された水が集まることで、硬化物が白濁してしまうことがある。逆に水酸基の量が多い場合、加熱硬化時に水酸基同士が反応して脱水反応を起こし、泡が発生したり、凝縮した水が硬化物の中に残ってしまうおそれがある。このような(イ)成分中の水酸基量の調整は、オルガノシランを加水分解条件や、加水分解後の縮(重)合条件によって変化させることができる。
上記式(1)の分岐状及び/又は三次元網状構造のオルガノポリシロキサンは、室温(25℃)で高粘稠な液体であり、GPCによるポリスチレン換算の分子量で数平均分子量Mnが、通常、1,500〜20,000程度のものが好ましい。Mnがこの範囲より高くても低くても、以下に記載する(ロ)〜(ニ)成分を添加した後の組成物の粘度が高すぎたり低すぎたりして、加工作業性が悪くなる場合がある。
上記式(1)のオルガノポリシロキサンは、加水分解性基(例えばハロゲン原子、アルコキシ基等)を有するオルガノシランの1種又は2種以上を加水分解することによって得ることができる。加水分解等に用いるオルガノシラン類としては、例えば、R11R12SiX2、又はR13SiX3構造をとるものが挙げられる。ここで、Xは加水分解性基で、塩素等のハロゲン原子、アルコキシ基等が挙げられる。R11、R12、R13は非置換又は置換の一価炭化水素基で、通常、炭素原子数1〜12、好ましくは1〜9程度のものが挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基等が挙げられる。
上記のR11、R12、及びR13は、これらの基のうちフェニル基を20〜95モル%、好ましくは30〜90モル%、より好ましくは40〜70モル%含む。フェニル基がこの範囲よりも多くなれば、高屈折率材料が得られるが、(イ)成分の粘度が高くなりすぎて扱いにくくなるおそれがある。また、フェニル基がこの範囲よりも少ない場合は、高屈折率材料が得られなかったり、目標とする強度が得られない場合がある。
また、R11、R12、及びR13は、これらの基のうち1.5〜80モル%、好ましくは2.5〜70モル%、より好ましくは5〜60モル%のアルケニル基を含む。(イ)成分全体に含まれるアルケニル基がこの範囲よりも多くなれば、添加するオルガノハイドロジェンポリシロキサン量を増量する必要がでてくるため、仕上がり粘度が低くなりすぎるおそれがある。オルガノハイドロジェンポリシロキサン量を増量せず、結果として組成物中のアルケニル基の割合が珪素原子に直結する水素原子のモル数より大きく上回った場合、硬化物の耐熱性が悪くなり、変色の原因となる。また、(イ)成分全体に含まれるアルケニル基がこの範囲よりも少なくなれば、(イ)成分の粘度が高くなりすぎて扱いにくくなるおそれがある。
また、(イ)成分の平均組成式(1)のオルガノポリシロキサンにおいて、全構成単位中、D単位[R3 2SiO2/2](R3は前記R11、R12に由来する非置換又は置換の一価炭化水素基)を、加水分解仕込み比で、通常0〜65モル%、好ましくは10〜60モル%
、より好ましくは25〜55モル%程度含有することが望ましく、この場合、特に[R3 2SiO2/2]で示されるD単位中に存在する、2個のR3のうち少なくとも1個(即ち、1個又は2個)がアルケニル基であるD単位が(イ)成分中の全D単位当たり50モル%以上(50〜100モル%)、特に70モル%以上(70〜100モル%)であることが望ましい。一方、2個のR3がいずれもアルケニル基以外の一価炭化水素基(例えばアルキル基等)であるD単位は、(イ)成分の全構成単位中、加水分解仕込み比で、20モル%以下(0〜20モル%)、特に15モル%以下(0〜15モル%)であることが望ましく、0モル%であることが最も好ましい。即ち、二官能性の加水分解性シランR11R12SiX2としては、R3に相当するR11、R12のいずれか一方あるいは両方がアルケニル基である場合が望ましく、R11、R12がともにアルケニル基でない場合(例えば加水分解性ジアルキルシランなどの場合)には、R3 2SiO2/2単位がスペーサーとして組み込まれると、得られる組成物の硬化物は熱された時に柔らかくなり、脱型時に変形・欠け等が生じやすくなる。
、より好ましくは25〜55モル%程度含有することが望ましく、この場合、特に[R3 2SiO2/2]で示されるD単位中に存在する、2個のR3のうち少なくとも1個(即ち、1個又は2個)がアルケニル基であるD単位が(イ)成分中の全D単位当たり50モル%以上(50〜100モル%)、特に70モル%以上(70〜100モル%)であることが望ましい。一方、2個のR3がいずれもアルケニル基以外の一価炭化水素基(例えばアルキル基等)であるD単位は、(イ)成分の全構成単位中、加水分解仕込み比で、20モル%以下(0〜20モル%)、特に15モル%以下(0〜15モル%)であることが望ましく、0モル%であることが最も好ましい。即ち、二官能性の加水分解性シランR11R12SiX2としては、R3に相当するR11、R12のいずれか一方あるいは両方がアルケニル基である場合が望ましく、R11、R12がともにアルケニル基でない場合(例えば加水分解性ジアルキルシランなどの場合)には、R3 2SiO2/2単位がスペーサーとして組み込まれると、得られる組成物の硬化物は熱された時に柔らかくなり、脱型時に変形・欠け等が生じやすくなる。
また、(イ)成分の平均組成式(1)のオルガノポリシロキサンにおいて、全構成単位中、T単位[R4SiO3/2](R4は前記R13に由来する非置換又は置換の一価炭化水素基)を、加水分解仕込み比で、通常30〜100モル%、好ましくは40〜75モル%、より好ましくは45〜70モル%含有することが望ましく、また、R4としては、フェニル基又はアルケニル基、特にフェニル基であることが望ましい。
[(ロ)成分]
(ロ)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、下記平均組成式(2):
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は独立に脂肪族不飽和結合を除く非置換又は置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)の一価炭化水素基を表し、aは0.7≦a≦2.1の正数、bは0.01≦b≦1.0の正数、且つa及びbは0.8≦a+b≦3.0を満たす正数であり、好ましくはa及びbは1≦a≦2、0.02≦b≦1.0、且つ2≦a+b≦2.7を満たす正数である。〕
で示され、珪素原子と結合する水素原子(即ち、SiH基)を1分子中に少なくとも2個(通常、2〜200個)、好ましくは3個以上(例えば3〜100個)含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。該SiHの含有量は0.001〜0.02mol/gの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.005〜0.017mol/gである。(ロ)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、直鎖状、環状、分岐状及び/又は三次元網状構造等、いずれの分子構造のものであってもよい。また、該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、分子中の全R2基に対してフェニル基を10〜60モル%含むのが好ましい。
(ロ)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、下記平均組成式(2):
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は独立に脂肪族不飽和結合を除く非置換又は置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)の一価炭化水素基を表し、aは0.7≦a≦2.1の正数、bは0.01≦b≦1.0の正数、且つa及びbは0.8≦a+b≦3.0を満たす正数であり、好ましくはa及びbは1≦a≦2、0.02≦b≦1.0、且つ2≦a+b≦2.7を満たす正数である。〕
で示され、珪素原子と結合する水素原子(即ち、SiH基)を1分子中に少なくとも2個(通常、2〜200個)、好ましくは3個以上(例えば3〜100個)含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。該SiHの含有量は0.001〜0.02mol/gの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.005〜0.017mol/gである。(ロ)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、直鎖状、環状、分岐状及び/又は三次元網状構造等、いずれの分子構造のものであってもよい。また、該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、分子中の全R2基に対してフェニル基を10〜60モル%含むのが好ましい。
(ロ)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、(イ)成分中のアルケニル基とヒドロシリル化反応により架橋する架橋剤として働くと共に、組成物を希釈して用途に適した粘度にする反応性希釈剤としても働く成分である。
この(ロ)成分中の一価の基R2は、上述したように脂肪族不飽和炭化水素基を除く非置換又は置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)の一価炭化水素基であり、非置換若しくは置換(エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)の、炭素原子数1〜12、特に1〜8のアルキル基、アリール基等が挙げられ、より好ましくは非置換の、メチル基若しくはフェニル基である。本発明においては、(ロ)成分の屈折率は、(イ)成分の屈折率と近いものであることが好ましく、特に両成分の屈折率差が±0.200以内であるのが好ましい。(イ)成分と(ロ)成分の屈折率が大きく異なる場合、混合後白濁し、透明な組成物が得られない場合がある。
(ロ)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、25℃における粘度が、回転粘度計による測定で、好ましくは1,000mPa・s以下(通常、1〜1,000mPa・s)、より好ましくは5〜200mPa・sであり、また通常、分子中の珪素原子数が2〜300個、好ましくは3〜200個、より好ましくは3〜100個程度のものを使用することができる。
(ロ)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)フェニルシラン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン、これらの例示化合物においてメチル基の一部又は全部がエチル基、プロピル基等の他のアルキル基、又は3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基に置き換わったもの、下記一般式(3)又は(4):
(式中、R2は式(2)で定義した通りであり、cは2〜25、好ましくは2〜20の整数であり、dは4〜8の整数である。)
で表されるもの、及び下記一般式:
で表されるもの、及び下記一般式:
(式中、R2は式(2)で定義した通りであり、eは5〜40の整数、fは5〜20の整数、そしてgは2〜30の整数である。)
で表されるものが例示される。
で表されるものが例示される。
(ロ)成分の具体例としては、下記構造式:
で表されるものが挙げられるが、もちろんこれに限定されるものではない。
(ロ)成分の配合量は、組成物中の全珪素原子結合アルケニル基(特に(イ)成分中の全珪素原子結合アルケニル基であるが、他にアルケニル基を有する任意的成分が存在する場合は(イ)成分とその任意的成分中のアルケニル基の合計)に対して、組成物中の珪素原子に結合した水素原子(特に(ロ)成分中の珪素原子に結合した水素原子であるが、後述する(ニ)成分のような珪素原子結合水素原子を有する成分が存在する場合には、それらの成分中の珪素原子結合水素原子の合計)のモル比が0.5〜4.0となる量範囲が好ましく、より好ましくは0.7〜1.5、特に好ましくは0.7〜1.2となる量範囲である。
組成物中の全珪素原子アルケニル基に対して、組成物中、特に(ロ)成分中の珪素原子に結合した水素原子の合計のモル比が上記範囲よりも高すぎる場合、硬化樹脂が基材等への接着に有利に働く場合があるが、脆くなる傾向があり、上記範囲よりも低すぎる場合、硬化後の樹脂の耐熱性が特に悪くなり、変色してしまう。
(ロ)成分は1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
[(ハ)成分]
(ハ)成分の付加反応用触媒としては、通常ヒドロシリル化反応を促進させる作用を有するものとして知られる触媒であればいずれも使用することができ、代表的なものとして白金系、ロジウム系、又はパラジウム系の白金族金属触媒を使用することができる。一般的には塩化白金酸及びその変性品が使用される。特に、エレクトロニクス用途である場合は低塩素触媒が好ましく、例えば塩素分を取り除いたジビニルテトラメチルジシロキサン、又はジビニルジフェニルジメチルジシロキサンで変性された白金化合物触媒を使用することが好ましい。
(ハ)成分の付加反応用触媒としては、通常ヒドロシリル化反応を促進させる作用を有するものとして知られる触媒であればいずれも使用することができ、代表的なものとして白金系、ロジウム系、又はパラジウム系の白金族金属触媒を使用することができる。一般的には塩化白金酸及びその変性品が使用される。特に、エレクトロニクス用途である場合は低塩素触媒が好ましく、例えば塩素分を取り除いたジビニルテトラメチルジシロキサン、又はジビニルジフェニルジメチルジシロキサンで変性された白金化合物触媒を使用することが好ましい。
(ハ)成分の添加量は、白金族金属触媒を使用する場合は、(イ)及び(ロ)成分の合計量に対して白金族金属の重量換算で触媒有効量であり、一般的に100ppm以下(通常、0.1〜100ppm)、特に50ppm以下(例えば0.5〜50ppm)が望ましい。添加量がそれより多い場合、より短時間で硬化させることができるが、本発明で得られる透明硬化物の場合、硬化物を150℃のような高温に放置させると黄変の原因となることがある。
[(ニ)成分]
本発明においては、成形品を単独で硬化するだけでなく、プラスチック基板や金属リードフレームを成形金型内にインサートし、シリコーン樹脂を射出成形して基板/シリコーン樹脂の一体成形物を成形することもできる。その場合、上記(イ)、(ロ)及び(ハ)成分に加え、(ニ)成分としてエポキシ基及び/又はアルコキシ基を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、エポキシ基及び/又はアルコキシ基を含有するオルガノシラン、又はエポキシ基を含有する化合物の1種または2種以上添加することが望ましい。
本発明においては、成形品を単独で硬化するだけでなく、プラスチック基板や金属リードフレームを成形金型内にインサートし、シリコーン樹脂を射出成形して基板/シリコーン樹脂の一体成形物を成形することもできる。その場合、上記(イ)、(ロ)及び(ハ)成分に加え、(ニ)成分としてエポキシ基及び/又はアルコキシ基を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、エポキシ基及び/又はアルコキシ基を含有するオルガノシラン、又はエポキシ基を含有する化合物の1種または2種以上添加することが望ましい。
(ニ)成分のエポキシ基及び/又はアルコキシ基を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、珪素原子に結合した水素原子(SiH基)を1個以上、通常、1〜20個、好ましくは2〜10個、有し、かつ珪素原子に直接又は炭化水素基、好ましくはアルキレン基、を介して結合したアルコキシ基及び/又はエポキシ基を含有する有機基を含む。該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、通常、珪素原子数2〜30個、好ましくは4〜20個程度の、直鎖状又は環状のシロキサン構造を有するものが好ましい。
上記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等の炭素原子数1〜4のものが挙げられ、該アルコキシ基はシロキサン構造(Si−O−Si)を構成する珪素原子に直接結合していてもよく、またシロキサン構造を構成する珪素原子に炭素原子数1〜6、特には2〜4のアルキレン基を介して結合したアルコキシシリル基であってもよい。上記エポキシ基含有有機基は炭化水素基、特に炭素原子数1〜6のアルキレン基(エーテル性酸素原子を含んでいてもよい)を介してエポキシ基が珪素原子に結合した基であり、例えば、下記の基が挙げられる。
なお、上記SiH基、エポキシ基及びアルコキシ基以外の、珪素原子に結合する基としては、炭素原子数1〜12、特に1〜8の一価炭化水素基、特にアルキル基、アリール基及びアラルキル基が挙げられる。
(ニ)成分のオルガノハイロドジェンポリシロキサンの具体例としては、下記の化合物が挙げられる(下記式中、Meはメチル基を示す)。
(ニ)成分はエポキシ基及び/又はアルコキシ基を有するオルガノシランでも、或いは非珪素系エポキシ化合物でもよい。
上記オルガノシランとしては、例えば、グリシドキシアルキルトリアルコキシシラン、グリシドキシアルキルジアルコキシオルガノシラン、3,4−エポキシシクロヘキシルアルキルトリアルコキシシラン等のエポキシ基含有オルガノアルコキシシラン;アルケニルトリアルコキシシラン、アルケニルジアルコキシオルガノシラン等のアルケニル基含有アルコキシシラン;アルキルトリアルコキシシラン、アルキルジアルコキシオルガノシラン等のアルキル基含有アルコキシシラン;アリールトリアルコキシシラン、アリールジアルコキシオルガノシラン等のアリール基含有アルコキシシランが挙げられる。
上記非珪素系エポキシ化合物としては、例えば、アリルグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル等の分子中に珪素原子を含有しない炭化水素系エポキシ化合物が挙げられる。この場合、エポキシ基は上記の通りである。
(ニ)成分のオルガノハイロドジェンポリシロキサンで、エポキシ基及びアルコキシ基以外の珪素原子に結合する基としては、炭素原子数1〜12、特に1〜8の一価炭化水素基が挙げられ、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基等が挙げられる。
上記エポキシ基及び/又はアルコキシ基含有オルガノシラン、及び非珪素系エポキシ化合物の具体例としては、下記のものが挙げられる。
(ニ)成分の配合量は、特に指定されないが、上記(イ)、(ロ)及び(ハ)と混合した後、ならびに加熱硬化後に透明性を維持するような量でなければならない。
なお、(ニ)成分を添加する場合、全組成物中の全珪素原子結合アルケニル基に対して全組成物中の珪素原子結合水素原子のモル比が0.5〜4.0、特に0.7〜1.5、とりわけ0.7〜1.2となるように(イ)、(ロ)及び(ニ)成分を配合することが望ましい。
なお、(ニ)成分を添加する場合、全組成物中の全珪素原子結合アルケニル基に対して全組成物中の珪素原子結合水素原子のモル比が0.5〜4.0、特に0.7〜1.5、とりわけ0.7〜1.2となるように(イ)、(ロ)及び(ニ)成分を配合することが望ましい。
[その他の成分]
また、本発明の組成物には、必要に応じて他の成分を添加することができる。例えば、硬化性を抑制しポットライフを与えるための付加反応制御剤、直鎖状若しくは環状のアルケニル基を含有する付加反応遅延剤などを本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。
また、本発明の組成物には、必要に応じて他の成分を添加することができる。例えば、硬化性を抑制しポットライフを与えるための付加反応制御剤、直鎖状若しくは環状のアルケニル基を含有する付加反応遅延剤などを本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。
また、透明性に影響を与えない範囲で、強度を向上させるためにヒュームドシリカ等の無機質充填剤を配合してもよいし、必要に応じて波長調整剤、染料、顔料、難燃剤、耐熱剤、耐酸化劣化剤などを添加してもよい。
[加熱硬化性]
未加硫シリコーン樹脂の加熱硬化性について評価するには、広くキュラストメータが使用されている。キュラストメータは、未硬化樹脂を加熱された熱板に挟み込み、周期的にずり応力をかけてトルクを検出する装置であるが、試験により求めることの出来る加硫/硬化曲線より、ゲルタイム、最適硬化時間、硬化速度、硬化度、応力緩和等の測定ができる。
未加硫シリコーン樹脂の加熱硬化性について評価するには、広くキュラストメータが使用されている。キュラストメータは、未硬化樹脂を加熱された熱板に挟み込み、周期的にずり応力をかけてトルクを検出する装置であるが、試験により求めることの出来る加硫/硬化曲線より、ゲルタイム、最適硬化時間、硬化速度、硬化度、応力緩和等の測定ができる。
キュラストメーターで測定した場合、成形温度において測定直後から1dNmのトルクに達するまでの時間がゲル化タイムであり、射出成形においてはこのゲル化タイムまでに射出が完了していることが必要とされる。ゲル化タイムは好ましくは5秒以上で60秒以下、より好ましくはが5秒以上で30秒以下である。1dNmのトルクに達するまでの時間(ゲルタイム)がこの範囲よりも短いと充填完了までにゲル化が始まるので問題となり、この範囲よりも長いと成形サイクル性に劣る結果となる。
本発明のシリコーン組成物は、金型内で加熱硬化して成形することができる。成形品を金型から脱型する際には、硬化が進んでおり、ある程度の材料強度に達していることが必要である。特に本発明のシリコーン組成物はフェニル基を含み、加熱硬化後室温で高硬度の硬化物でも40℃以上で軟化する傾向がある。すなわち、このようなシリコーン組成物の加熱硬化反応は、「硬化」と「熱可塑化」の両方が起こっていると考えられる。実際、フェニル基を含むシリコーン組成物のキュラストメータによる硬化性の評価を行うと、硬化が進んでいるにもかかわらずトルク値がほとんど上らない、すなわち加熱された状態では軟化して材料強度がないのに、その時点で硬化物を室温に戻すと高硬度となる、という場合に遭遇することがある。
射出成形後、加熱された金型から加熱後(例えば60秒後)の成形品を脱型するには、成形品の形状にもよるが、所定の成形温度及び成形時間におけるキュラストメータによるトルク値が少なくとも20dNm、より好ましくは30dNm以上あることが好ましい。トルク値が20dNmより低い場合、強度が低く、脱型時に割れ・欠けが生じたり、軟化による成形品の変形が生じる恐れがある。
また、成形温度における1dNmのトルクから20dNmのトルクに達するまでの時間は2分以内、好ましくは60秒以内であることが、成形サイクルの点で好ましい。
成形温度は特に定めないが、加熱硬化性材料の硬化サイクル性、ならびに加熱による軟化性を考えれば、120℃〜200℃、より好ましくは140℃〜160℃である。
本発明の加熱硬化性シリコーン組成物は、特に射出成形やトランスファー成形による短時間でのシリコーン硬化物の成形を目的としており、金型内での硬化時間が10分以下、好ましくは5分以下、より好ましくは2分以下となることが成形サイクルの面で好ましい。
本発明の加熱硬化性シリコーン組成物は硬化後も加熱された状態では多少軟らかい材料となることから、脱型性を良好とするために、金属金型は表面をクロムめっき等の離型処理を行ったものを使用し、さらには離型材の塗布/コーティングを行うことが好ましい。また、本発明のシリコーン組成物は150℃程度に加温されると粘度が常温での粘度の1/3〜1/5となることから、金型(特にパーティングライン)は数ミクロン単位の精度のものを使用し、型締め力は出来る限り高くすることが、バリを出さない、という点で好ましい。射出速度が大きすぎる(速すぎる)とバリ・漏れが発生し、小さすぎる(遅すぎる)とショートとなるので注意が必要である。射出圧力も高くしすぎると漏れ・バリが発生しやすい。硬化条件は通常、1次硬化(射出成形やインサート成形)が140〜160℃で30秒〜10分、2次硬化(ポストキュア)が130〜160℃で30分〜4時間である。
本発明のシリコーン組成物の粘度については、上記成形方法を鑑みれば1,000mPa・s〜1,000Pa・s(即ち、1,000〜1,000,000mPa・s)であることが好ましい。
本発明の加熱硬化性シリコーン組成物は、これを硬化させることにより、透明で、高硬度且つ高強度の硬化物が得られるが、この場合、特に発光ダイオード(LED)封止材又は光学レンズ材等の光学材料として使用されるため、「傷付き防止」、あるいはタック感からくるゴミ付着防止の観点から、150℃で1時間硬化させた後の硬度がデュロメーター(ショアーD)で50以上であることが好ましい。また、該シリコーン組成物の硬化物は、450nmの光の透過率が85%以上であることが好ましい。
以下、実施例及び比較例にて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、キュラストメータはALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にて組成物のトルクを測定した。硬化物については、硬度をJIS K7060に準じてバーコル硬度計を用いてショアーDで、光透過率は2mm厚の硬化物を作製し、分光光度計(日立U−3310)を用いて測定した。また、硬化物の金型からの脱型性は、アーブルグ社製射出成形機(ALLROUNDER)を使用して板状成形物を150℃/60秒〜120秒硬化にて成形し、取り出しやすさから判定した。
[実施例1]
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.62(CH2=CH)0.38(CH3)0.38SiO1.31とした。即ち、ビニルメチルジクロロシラン45.8g、フェニルトリクロロシラン111.0g(モル比で38:62)及びトルエン20gの混合物を、フラスコ内で撹拌したトルエン120g及び水320gの混合物に、フラスコ内が60℃を超えないようゆっくりと滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合して、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基量がオルガノポリシロキサン分の3.0質量%である三次元網状(レジン状)構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.335mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部(組成物中の総SiH基/総珪素原子結合ビニル基のモル比(以下、H/Viと記載する)=0.74)を添加した。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を、白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が75である無色透明樹脂が得られた。
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.62(CH2=CH)0.38(CH3)0.38SiO1.31とした。即ち、ビニルメチルジクロロシラン45.8g、フェニルトリクロロシラン111.0g(モル比で38:62)及びトルエン20gの混合物を、フラスコ内で撹拌したトルエン120g及び水320gの混合物に、フラスコ内が60℃を超えないようゆっくりと滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合して、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基量がオルガノポリシロキサン分の3.0質量%である三次元網状(レジン状)構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.335mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部(組成物中の総SiH基/総珪素原子結合ビニル基のモル比(以下、H/Viと記載する)=0.74)を添加した。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を、白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が75である無色透明樹脂が得られた。
[実施例2]
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.62(CH2=CH)0.38(CH3)0.76SiO1.12)とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルジメチルクロロシラン及びフェニルトリクロロシランをモル比で38:62となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合した後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対し0.04質量部の50%KOH水溶液を添加し、110℃で還流下にて5時間縮合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%でオルガノポリシロキサン分に水酸基がない(0質量%)三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.335mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して、透明な液体を得た(H/Vi=0.78)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.62(CH2=CH)0.38(CH3)0.76SiO1.12)とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルジメチルクロロシラン及びフェニルトリクロロシランをモル比で38:62となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合した後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対し0.04質量部の50%KOH水溶液を添加し、110℃で還流下にて5時間縮合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%でオルガノポリシロキサン分に水酸基がない(0質量%)三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.335mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して、透明な液体を得た(H/Vi=0.78)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
[実施例3]
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.65(CH2=CH)0.35(CH3)0.35SiO1.15とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン及びフェニルトリクロロシランをモル比で35:65となる量で、系内が60℃以下となるようゆっくりと滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合して、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基量がオルガノポリシロキサン分の2.8質量%である三次元網状(レジン状)構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.306mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部、及び下記構造式Aで示されるメトキシ基を含むハイドロジェンシロキサン0.5質量部を添加して、透明な液体を得た(H/Vi=0.87)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
この組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.65(CH2=CH)0.35(CH3)0.35SiO1.15とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン及びフェニルトリクロロシランをモル比で35:65となる量で、系内が60℃以下となるようゆっくりと滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合して、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基量がオルガノポリシロキサン分の2.8質量%である三次元網状(レジン状)構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.306mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部、及び下記構造式Aで示されるメトキシ基を含むハイドロジェンシロキサン0.5質量部を添加して、透明な液体を得た(H/Vi=0.87)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
この組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
[実施例4]
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.65(CH2=CH)0.35(CH3)0.35SiO1.15とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン及びフェニルトリクロロシランをモル比で35:65となる量で、系内が60℃以下となるようゆっくりと滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合して、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基量がオルガノポリシロキサン分の2.8質量%である三次元網状(レジン状)構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.306mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)フェニルシラン28.6質量部を添加して、やや白濁した液体を得た(H/Vi=0.85)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.65(CH2=CH)0.35(CH3)0.35SiO1.15とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン及びフェニルトリクロロシランをモル比で35:65となる量で、系内が60℃以下となるようゆっくりと滴下・共加水分解し、更に70℃以下で2時間縮重合して、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基量がオルガノポリシロキサン分の2.8質量%である三次元網状(レジン状)構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.306mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)フェニルシラン28.6質量部を添加して、やや白濁した液体を得た(H/Vi=0.85)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
[比較例1]
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.45(CH2=CH)0.40(CH3)0.70SiO1.23とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン及びジメチルジクロロシランをモル比で40:45:15となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、70℃以下で2時間縮重合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基の量がオルガノポリシロキサン分の3.4質量%である三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.403mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して、透明な液体を得た(H/Vi=0.81)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.45(CH2=CH)0.40(CH3)0.70SiO1.23とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン及びジメチルジクロロシランをモル比で40:45:15となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、70℃以下で2時間縮重合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基の量がオルガノポリシロキサン分の3.4質量%である三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.403mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して、透明な液体を得た(H/Vi=0.81)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
[比較例2]
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.75(CH2=CH)0.40(CH3)0.40SiO1.23とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン及びジフェニルジクロロシランをモル比で40:45:15となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、70℃以下で2時間縮重合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基の量がオルガノポリシロキサン分の3.4質量%である三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.330mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して透明な液体を得た(H/Vi=0.80)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.75(CH2=CH)0.40(CH3)0.40SiO1.23とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン及びジフェニルジクロロシランをモル比で40:45:15となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、70℃以下で2時間縮重合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基の量がオルガノポリシロキサン分の3.4質量%である三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.330mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して透明な液体を得た(H/Vi=0.80)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として38ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
[比較例3]
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.75(CH2=CH)0.40(CH3)0.40SiO1.23とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン及びジフェニルジクロロシランをモル比で40:45:15となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、70℃以下で2時間縮重合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基の量がオルガノポリシロキサン分の3.4質量%である三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.330mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して透明な液体を得た(H/Vi=0.80)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として80ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
(イ)成分の仕込み組成を(C6H5)0.75(CH2=CH)0.40(CH3)0.40SiO1.23とした。即ち、トルエン/水の混合物に、ビニルメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン及びジフェニルジクロロシランをモル比で40:45:15となる量で、系内が60℃以下となるよう滴下・共加水分解し、70℃以下で2時間縮重合することにより、150℃で30分間加熱した際の不揮発分が70%で水酸基の量がオルガノポリシロキサン分の3.4質量%である三次元網状構造のオルガノポリシロキサン(レジン固形分のビニル価:0.330mol/100g)のトルエン溶液を調製した。このオルガノポリシロキサン溶液を80℃,2kPa(15mmHg)以下で1時間ストリップした後、オルガノポリシロキサン分100質量部に対して、1分子中の珪素原子に対してフェニル基を15モル%含有し、水素ガス発生量が137ml/gであり、粘度が2×10-6m2/s(2cSt)のメチルハイドロジェンポリシロキサン架橋剤43質量部を添加して透明な液体を得た(H/Vi=0.80)。これにジビニルテトラメチルジシロキサンを配位子にもつ白金触媒を白金原子として80ppm添加し、均一に混合した。
得られた組成物について、キュラストメータ(ALPHA TECHNOLOGIES社製 RHEOMETER MDR2000)を使用し、測定温度150℃、ダイの振れ角1度にてトルクを測定した。また、該組成物を100℃で1時間、更に150℃で1時間曝し、硬化させると、ショアーD硬度が76である無色透明樹脂が得られた。
以下に、実施例1〜4及び比較例1〜3の組成物について、100℃/1時間および150℃/1時間硬化させたときの硬化物の450nm光の光透過率、150℃におけるキュラストメータによるトルク値、及び金型からの脱型性を表1及び表2に示す。
表1及び2より、実施例1〜4の硬化物は、比較例1〜3の硬化物と比べて、キュラストメータによるトルク値が高く、従って成形品の取り出し性が良好となることが分かる。
Claims (8)
- (イ)下記平均組成式(1)
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の30〜90モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
で示されるオルガノポリシロキサン、
(ロ)下記平均組成式(2)
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.1、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
で示される珪素原子と結合する水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:組成物中の全珪素原子結合アルケニル基に対する組成物中の珪素原子結合水素原子の合計のモル比が0.5〜4.0となる量、及び
(ハ)付加反応用触媒、
を含有する組成物であって、キュラストメーターで測定した場合、成形温度において、測定直後から1dNmのトルクに達するまでの時間が5秒以上であり、且つ成形温度において1dNmのトルクから20dNmのトルクに達するまでの時間が2分以内であることを特徴とする加熱硬化性シリコーン組成物。 - (イ)成分が加水分解性基を有するシラン化合物の1種又は2種以上を加水分解縮合することによって得られたものであり、(イ)成分中に下記D単位
R3 2SiO2/2
(式中、R3は非置換又は置換の一価炭化水素基を示す。)
を有し、このD単位の一部又は全部は、2個のR3のうち少なくとも1個がアルケニル基であることを特徴とする請求項1記載のシリコーン組成物。 - (ロ)成分が、全R2基に対してフェニル基を10〜60モル%含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである、請求項1又は2記載のシリコーン組成物。
- 150℃で1時間硬化させた後の硬度が、デュロメータ(ショアーD)で50以上である請求項1、2又は3記載のシリコーン組成物。
- 硬化物の450nmの直線光の透過率が85%以上である請求項1〜4のいずれか1項記載のシリコーン組成物。
- 金型内で加熱硬化により成形されるものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のシリコーン組成物。
- 発光ダイオード(LED)封止用又は光学レンズ成形用である請求項1〜6のいずれか1項記載のシリコーン組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載の組成物を硬化してなる光学部材用成形物。
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