JP6867203B2 - 硬化性組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、硬化性組成物に関する。
シリコーン変性に基づく材料設計技術を用いた、硬化性材料が知られている。
例えば、特許文献1には、特に短波長領域での光透過性に優れた硬化物を与えることができる硬化性組成物を提供することを目的として、付加反応性炭素−炭素二重結合を2つ以上有する多環式炭化水素化合物を原料に用いた反応生成物を含む硬化性組成物が開示されており、ヒンダートフェノール系の酸化防止剤を用いることが開示されている。
また、特許文献2には、鎖状シリコーンにヒンダートアミン骨格を導入した骨格により、硬化物に耐候性を付与できるとされている。
特開2005−133073号公報 国際公開2012/105103号パンフレット
しかし、上記反応生成物を発光ダイオード(LED)パッケージに封止したものは、長時間光照射及び加熱後に封止樹脂が黒変し、LEDを点灯させたとき光が暗くなるという問題がある。例えば、LEDの加速試験として、高温連続通電試験が知られているが、高温連続通電試験を行った際に長時間経過すると樹脂の黒変が起こることが問題となっている。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、長時間、高温で連続通電した後の耐黒変性に優れる硬化性組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、硬化樹脂に結合することができる、特定の構造を有するヒンダートアミン系化合物を含む硬化性組成物は、耐黒変性があることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、以下のとおりである。
[1]
下記式(12)で表される化合物(E):
Figure 0006867203
(式(12)中、Rは、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のヒドロキシアルキル基、又は、炭素数2〜30のアルケニル基を表し、
Lは、単結合を表すか、直鎖又は分岐の炭素数1〜30のアルキレン基を表す。)と、
ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有する化合物(B)と、
シロキサン(S)と、
を含む、硬化性組成物。
[2]
前記化合物(B)が、環状シロキサン;環状シロキサンのケイ素原子に結合する1以上の水素原子に代えてノルボルネン骨格又はノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基を有する化合物;及び、環状シロキサンのケイ素原子に結合する1以上の水素原子に代えて下記式(5)で表される置換基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、[1]に記載の硬化性組成物。
Figure 0006867203
(式(5)中、R1は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6アルコキシ基であり、
Aは、各々独立して、下記式(2)で表される基、又は、フェニレン基であり、
1は、炭素−炭素二重結合を1つ以上有する、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
2は、各々独立して、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
pは0以上の整数である。
Figure 0006867203
(式(2)中、R2は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である。))
[3]
前記シロキサン(S)が、下記式(1)で表される化合物(A):
Figure 0006867203
(式(1)中、R1は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6アルコキシ基であり、
Aは、各々独立して、下記式(2)で表される基、又は、フェニレン基であり、
1は、各々独立して、炭素−炭素二重結合を1つ以上有する、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
2は、各々独立して、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
pは0以上の整数である。
Figure 0006867203
(式(2)中、R2は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である。))
であり、
前記式(1)で表される化合物(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおける、前記式(1)中p≧1である化合物の面積が、前記式(1)中p=0である化合物及び前記式(1)中p≧1である化合物の面積の総面積に対して、0%以上50%未満でである、
[1]又は[2]に記載の硬化性組成物。
[4]
前記化合物(A)が、前記式(1)中のR1がメチルであり、且つ、前記式(2)で表される基中のR2がメチルである化合物を含む、[3]に記載の硬化性組成物。
[5]
前記式(1)中のB1が、ノルボルネン骨格若しくはノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基、及び/又は、B2が、ノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基である、[3]又は[4]に記載の硬化性組成物。
[6]
ヒドロシリル化反応触媒(C)をさらに含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7]
密着性改良剤(D)をさらに含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[硬化性組成物]
本実施形態の硬化性組成物は、下記式(12)で表される化合物(E):
Figure 0006867203
(式(12)中、Rは、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のヒドロキシアルキル基、又は、炭素数2〜30のアルケニル基を表し、
Lは、単結合を表すか、直鎖又は分岐の炭素数1〜30のアルキレン基を表す。)と、
ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有する化合物(B)と、
シロキサン(S)と、
を含む、硬化性組成物。
シロキサン(S)としては、シロキサン結合を有する化合物であれば特に制限されない。
〔化合物(E)〕
本実施形態の硬化性組成物は、下記式(12)で表される化合物(E)を含む。
Figure 0006867203
(式(12)中、Rは、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のヒドロキシアルキル基、又は、炭素数2〜30のアルケニル基を表し、
Lは、単結合を表すか、直鎖又は分岐の炭素数1〜30のアルキレン基を表す。)
下記式(12)で表される化合物(E)は、硬化時にSiH化合物とのヒドロシリル化反応により下記の様式の結合を生成することで、ヒンダートアミン部位が架橋ポリマー中に取り込まれる。
Figure 0006867203
原因は定かではないが、非結合性ヒンダートアミン化合物を用いた場合、樹脂内でヒンダートアミンのブリードアウトが起こり、黒変が加速することが考えられる。一方、本発明のように、結合性ヒンダートアミン化合物である化合物(E)を用いた場合、樹脂を封止後のLEDパッケージについて高温連続通電試験を行った際、長時間経過後の樹脂の耐黒変性に、より効果が見られる。
SiH化合物とのヒドロシリル化反応の反応性の観点から、式(12)におけるLは、直鎖又は分岐の炭素数1以上のアルキレン基であることが好ましい。
また、化合物(E)が、鎖状シリコーン化合物に結合した場合、Lの炭素数に依存せず、耐黒変性がみられる。
化合物(E)が、環状構造を有するシリコーン化合物に結合した場合、ヒンダートアミン部位の運動性が顕著に向上する。これは環状構造を有するシリコーンはより立体的に拘束されるため、ヒンダートアミン部位の運動性が向上することで、耐黒変性に違いを生じると考えられる。
以上の観点から、酸化防止硬化を得ることができる観点から、1以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。
式(12)のRにおける炭素数1〜30のアルキル基としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、sec−ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデデシル基、イコシル基、トリアコンチル基等が挙げられる。
式(12)のRにおける炭素数1〜30のヒドロキシアルキル基としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシイソプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシ−tert−ブチル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキシイソペンチル基、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシ−sec−ヘキシル基、ヒドロキシヘプチル基、ヒドロキシオクチル基、ヒドロキシノニル基、ヒドロキシデシル基、ヒドロキシウンデシル基、ヒドロキシラウリル基、ヒドロキシトリデシル基、ヒドロキシテトラデシル基、ヒドロキシペンタデシル基、ヒドロキシヘキサデシル基、ヒドロキシヘプタデシル基、ヒドロキシオクタデデシル基、ヒドロキシイコシル基、ヒドロキシトリアコンチル基等が挙げられる。これらのヒドロキシアルキル基は、ヒドロキシ基の置換位置が異なる構造異性体を含む。
式(12)のRにおける炭素数2〜30のアルケニル基としては、特に限定されないが、例えば、エテニル基、プロぺニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、イコセニル基、トリアコンテニル基等が挙げられる。これらのアルケニル基は、二重結合の位置が異なる構造異性体を含み、シス体及びトランス体の幾何異性体も含む。
式(12)中のLにおける、直鎖又は分岐の炭素数1〜30のアルキレン基としては、特に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基等が挙げられる。
〔化合物(E)の製造方法〕
化合物(E)は、有機合成手法を用いて調製することによって、得ることができる。
化合物(E)は、例えば、4−ヒドロキシ−1−オキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンに、R−COO−OOC−Rで表されるペルオキシド化合物(式中、Rは、式(12)におけるRと同義である。)を反応させ、4−ヒドロキシ−1−(RO)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンを得る工程(以下、1段階目ともいう)と、
上記4−ヒドロキシ−1−(RO)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン中のヒドロキシ基に、CH2=CH2−L−基を導入する工程(以下、2段階目ともいう)と、
を含む製造方法によって製造することができる。
(1段階目)
1段階目においては、4−ヒドロキシ−1−オキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンと、R−COO−OOC−Rで表されるペルオキシド化合物とを反応させる。
R−COO−OOC−Rで表されるペルオキシド化合物としては、上記4−ヒドロキシ−1−オキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン中のオキシ基と反応して式(12)中のORを形成するものであれば特に制限されず、例えば、ジヘキサノイルペルオキシド、ジヘプタノイルペルオキシド、ジオクタノイルペルオキシド、ジヘノナイルペルオキシド、ジデカノイルペルオキシド、ジウンデカノイルペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、ジトリデカノイルペルオキシド、ジテトラデカノイルペルオキシド、ジペンタデカノイルペルオキシド、ジヘキサデカノイルペルオキシド、ジヘプタデカノイルペルオキシド、ジオクタデカノイルペルオキシド、ジイコサノイルペルオキシド等を挙げることができる。
4−ヒドロキシ−1−オキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンと、R−COO−OOC−Rで表されるペルオキシド化合物との反応条件は、特に制限されない。化合物の使用量、反応温度、溶媒の使用、精製の方法等については、特に限定されず通常行われる方法を適宜選択すればよい。
(2段階目)
CH2=CH2−L−基を導入するためには、例えば、CH2=CH2−L−X(式中、Lは、式(12)におけるLと同義である。式中、Xは、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子である。)で表されるハロゲン化アルケン等を使用することができる。
上記ハロゲン化アルケンとしては、具体的には、ビニルブロマイド、アリルブロマイド、4−ブロモ−1−ブテン、6−ブロモ−1−ヘキセン等を挙げることができる。
4−ヒドロキシ−1−(RO)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンと、CH2=CH2−L−Xで表されるハロゲン化アルケンとの反応条件は、特に制限されない。化合物の使用量、反応温度、溶媒の使用、精製の方法等については、特に限定されず通常行われる方法を適宜選択すればよい。
本実施形態における化合物(E)の含有量は、特に制限されないが、化合物(B)及びシロキサン(S)の合計質量に対して、好ましくは0.1〜100,000質量ppmであり、より好ましくは1〜50,000質量ppmであり、さらに好ましくは10〜10,000質量ppmである。化合物(E)の含有量が上記範囲内であることにより、得られる硬化物は耐黒変性がみられる。
〔化合物(A)〕
本実施形態の硬化性組成物は、式(1)で表される化合物(A)をさらに含むことが好ましい。すなわち、本実施形態の硬化性組成物におけるシロキサン(S)は、式(1)で表される化合物(A)であることが好ましい。
化合物(A)は、前記式(1)で表される化合物であり、下記式(3)で表される構成単位と、B2で表される構成単位とを有する直鎖構造を有し、その両末端がB1で封鎖されている。化合物(A)は、上記式(1)で表される化合物の1種又は2種以上を含む。
Figure 0006867203
式(1)中のR1は、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基であり、非置換若しくは置換の炭素数1〜6の炭化水素基であることが好ましい。炭素数1〜12の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、sec−ヘキシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基等のアリール基;ベンジル基、2−フェニルエチル基等のアラルキル基;ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基等のアルケニル基;p−ビニルフェニル基等のアルケニルアリール基が挙げられる。
非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基における置換としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、エポキシ環含有基等の置換基による置換が挙げられる。
置換の炭素数1〜12の炭化水素基としては、特に限定されないが、具体的には、クロロメチル基、3−クロロプロピル基、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;2−シアノエチル基;3−グリシドキシプロピル基等が挙げられる。
また、式(1)中のR1は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、非置換若しくは置換の炭素数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。炭素数1〜6のアルコキシ基としては、特に限定されないが、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−ブトキシ基等が挙げられる。非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基における置換としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、エポキシ環含有基等の置換基による置換が挙げられる。
上記R1の中でも、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が好ましい。また、工業的に製造することが容易で、入手容易性の観点から、式(1)中のR1が、全てメチル基であることが好ましい。
式(1)中のAは、各々独立して、上記式(2)で表される基、又は、フェニレン基である。
式(2)におけるR2は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、その具体例としては、上記R1と同様のものが挙げられる。R2はR1と同様の基であっても異なる基であってもよい。
式(2)におけるnは、0〜100の整数であり、0〜50の整数であることが好ましく、0〜10の整数であることがより好ましく、0〜5の整数であることがさらに好ましい。また、式(1)におけるAがフェニレン基である場合、隣接するケイ素原子への2つの置換位置は、1位と2位、1位と3位、1位と4位のいずれであってもよい。
化合物(A)は、式(1)中のR1がメチルであり、且つ、式(2)で表される基中のR2がメチルである化合物を含むことが好ましい。すなわち、前記式(3)で表される構成単位が下記式(4)で表される構成単位であることが好ましい。式(4)で表される構成単位を有することにより、得られる硬化物の引張弾性率、引張伸度、及び破断エネルギーがより向上する傾向にある。
Figure 0006867203
1は、炭素−炭素二重結合を1つ以上有する、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であれば特に限定されないが、例えば、下記式(NB11)〜(NB16)で表されるノルボルネン骨格又はノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基、及び、下記式(DCP11)〜(DCP17)で表されるジシクロペンタジエン由来骨格を有する多環式炭化水素基が挙げられる。式(1)中のB1は、ノルボルネン骨格又はノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基であることが好ましい。
上記の多環式炭化水素基を有することにより、得られる硬化物の引張弾性率、引張伸度、及び破断エネルギーがより向上する傾向にある。なお、以下のノルボルネン骨格又はノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基をまとめて、「NB1基」と略記し、ジシクロペンタジエン由来骨格を有する多環式炭化水素基をまとめて、「DCP1基」と略記することがある。
Figure 0006867203
2は、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であれば特に限定されないが、例えば、下記式(NB21)〜(NB24)で表されるノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基、及び、下記式(DCP21)〜(DCP26)で表されるジシクロペンタジエン由来骨格を有する多環式炭化水素基が挙げられる。式(1)中のB2は、ノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基であることが好ましい。
上記の多環式炭化水素基を有することにより、得られる硬化物の引張弾性率、引張伸度、及び破断エネルギーがより向上する傾向にある。なお、以下のノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基をまとめて、「NB2基」と略記し、ジシクロペンタジエン由来骨格を有する多環式炭化水素基をまとめて、「DCP2基」と略記することがある。なお、B2は、炭素−炭素二重結合を有していてもよい。
Figure 0006867203
なお、上記式で表されるNB2基、DCP2基は、その左右方向が上記記載のとおりに限定されるものではなく、上記構造式は、実質上、個々の上記構造を紙面上で180度回転させた構造であってもよい。
式(1)で表される化合物における、1分子あたりの炭素−炭素二重結合の数は、2個以上であり、2〜6個であることが好ましく、2個であることがより好ましい。炭素−炭素二重結合の数が2個以上であることにより、得られる硬化物の引張弾性率、引張伸度、及び破断エネルギーがより向上する。また、炭素−炭素二重結合の数が6個以下であることにより、得られる硬化物が割れやすくなることをより抑制できる傾向にある。式(1)で表される化合物が有する炭素−炭素二重結合は、B1に由来するものであり、炭素−炭素二重結合を、式(3)で表される構成単位と、B2で表される構成単位とを有する直鎖構造の末端に、又は、側鎖として有していてもよい。
前記式(1)で表される化合物(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおける、前記式(1)中p≧1である化合物(以下、化合物(A2)とも称す)の面積は、前記式(1)中p=0である化合物(以下、化合物(A1)とも称す)及び前記式(1)中p≧1である化合物の面積の総面積に対して、0%以上50%未満である。上記化合物(A2)及び化合物(A1)の面積比率は、それぞれ、化合物(A)中の化合物(A2)及び化合物(A1)の含有量に相当する。
上記化合物(A2)の面積は、好ましくは0%以上40%以下であり、より好ましくは0%以上35%以下であり、さらに好ましくは1%以上35%以下である。
化合物(A2)の面積が50%未満であることにより、得られる硬化物の引張弾性率、引張伸度、及び破断エネルギーがより向上する。化合物(A2)の面積が1%以上であることにより、耐リフロー性がより向上する。また、化合物(A2)の面積が25%以下であることにより、ガスバリア性がより向上する傾向にある。さらに、化合物(A2)の面積が5%以上20%以下であることにより、破断エネルギーがさらに向上する傾向にある。
なお、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで得られる化合物(A1)及び化合物(A2)の総面積に対する化合物(A2)の面積比率(含有量)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
化合物(A2)における式(1)中のpは、1以上であり、1〜100であることが好ましく、1〜10の整数であることがより好ましい。化合物(A2)における式(1)中のpが上記範囲内であることにより、耐リフロー性、ガスバリア性、破断エネルギーがより向上する傾向にある。
式(1)中のpの値は、後述する化合物(A)の製造方法において、水素原子が結合したケイ素原子を1分子中に2個有する化合物(a)1molに対して、反応する、炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素化合物(b)の量を増大させることにより、減少させることができる。すなわち、化合物(b)の量を増大させることにより、化合物(A1)の含有量がより増加し、化合物(A2)の含有量がより減少する傾向にある。
上述した化合物(A1)としては、特に限定されないが、例えば、以下に記載するものが挙げられる。なお、「NB」及び「DCP」の意味するところは、上記のとおりである。化合物(A1)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。
NB−Me2SiOSiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)SiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)4SiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)8SiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)12SiMe2−NB
NB−Me2Si−p−C64−SiMe2−NB
NB−Me2Si−m−C64−SiMe2−NB
DCP−Me2SiOSiMe2−DCP
DCP−Me2SiO(Me2SiO)SiMe2−DCP
DCP−Me2SiO(Me2SiO)4SiMe2−DCP
DCP−Me2SiO(Me2SiO)8SiMe2−DCP
DCP−Me2SiO(Me2SiO)12SiMe2−DCP
DCP−Me2Si−p−C64−SiMe2−DCP
DCP−Me2Si−m−C64−SiMe2−DCP
上述した化合物(A2)としては、特に限定されないが、例えば、以下に記載するものが挙げられる。なお、「NB」及び「DCP」の意味するところは、上記のとおりである。また、下記式中、pは1以上の整数である。化合物(A2)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。
Figure 0006867203
〔化合物(A)の製造方法〕
化合物(A)は、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する化合物(a)と、炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素化合物(b)と、を付加反応させることにより得ることができる。
(化合物(a))
化合物(a)としては、特に限定されないが、例えば、下記式(6)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006867203
(式(6)中、R1は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6アルコキシ基であり、
Aは、下記式(2)で表される基、又は、フェニレン基である。
Figure 0006867203
(式(2)中、R2は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である。))
前記式(6)におけるAが、上記式(2)で表される基である化合物は、下記式(7)で表される。
Figure 0006867203
(式(7)中、R1及びR2は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である。)
式(6)、(2)、及び(7)における炭化水素基の炭素数は、1〜12であり、1〜6であることが好ましい。上記炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、sec−ヘキシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基等のアリール基;ベンジル基、2−フェニルエチル基等のアラルキル基;ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基等のアルケニル基;p−ビニルフェニル基等のアルケニルアリール基が挙げられる。
式(6)、(2)、及び(7)中の、「非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基」における置換としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、エポキシ環含有基等の置換基による置換が挙げられる。
置換の炭素数1〜12の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、クロロメチル基、3−クロロプロピル基、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;2−シアノエチル基;3−グリシドキシプロピル基等が挙げられる。
また、式(6)、(2)、及び(7)におけるアルコキシ基の炭素原子数は、1〜6であり、1〜4であることが好ましい。炭素数1〜6のアルコキシ基としては、特に限定されないが、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−ブトキシ基等が挙げられる。非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基における置換基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、エポキシ環含有基等が挙げられる。
式(6)、(2)、及び(7)における上記R1及びR2の中でも、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が好ましい。また、工業的に製造することが容易で、入手容易性の観点から、R1及びR2が全てメチル基である化合物が好ましい。
また、式(2)及び(7)におけるnは、0〜100の整数であり、0〜50の整数であることが好ましく、0〜10の整数であることがより好ましく、0〜5の整数であることがさらに好ましい。
式(7)で表される化合物としては、特に限定されないが、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。なお、以下、「Me」はメチル基を意味する。なお、式(7)で表される化合物(a)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。
HMe2SiOSiMe2
HMe2SiO(Me2SiO)SiMe2
HMe2SiO(Me2SiO)4SiMe2
HMe2SiO(Me2SiO)8SiMe2
HMe2SiO(Me2SiO)12SiMe2
前記式(6)におけるAがフェニレン基である化合物は、例えば、下記式(8)で表される。−Si(R12H基は、オルト位、メタ位、パラ位のいずれであってもよい。
Figure 0006867203
(式中、R1は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6アルコキシ基である。)
上記式(8)中のR1としては、式(6)、(2)、及び(7)におけるR1と同様の基を挙げることができる。式(8)中のR1は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が好ましく、全てメチル基であることがより好ましい。
上記式(8)で表される化合物としては、特に限定されないが、例えば、下記式で表されるシルフェニレン化合物が挙げられる。なお、この式(8)で表される化合物は、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。
HMe2Si−p−C64−SiMe2H:1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン
HMe2Si−m−C64−SiMe2H:1,3−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン
化合物(a)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。化合物(a)としては、本実施形態の硬化性組成物の硬化物の耐光黄変性の観点から、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。
(化合物(b))
化合物(b)は、炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素化合物である。炭素−炭素二重結合は付加反応性を有することが好ましい。なお、本実施形態において「付加反応性」とは、ヒドロシランの付加(ヒドロシリル化反応として周知)を受け得る性質を意味する。
化合物(b)としては、特に限定されないが、例えば、(i)多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子のうち、隣接する2つの炭素原子間に炭素−炭素二重結合が形成されているもの;(ii)多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子に結合した水素原子が、炭素−炭素二重結合含有基によって置換されているもの;又は、(iii)多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子のうち、隣接する2つの炭素原子間に炭素−炭素二重結合が形成されており、かつ、多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子に結合した水素原子が炭素−炭素二重結合含有基によって置換されているものが挙げられる。
化合物(b)としては、例えば、下記式(x)で表される5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン;下記式(y)で表される6−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、これら両者の組み合わせ(以下、これら3者を区別する必要がない場合は、「ビニルノルボルネン」と総称することがある);下記式(z)で表されるジシクロペンタジエン等が挙げられる。
なお、ビニルノルボルネンのビニル基の立体配置は、シス配置(エキソ型)又はトランス配置(エンド型)のいずれであってもよく、現在工業的入手できるビニルノルボルネンは、これら両配置の異性体の混合物であるため、これら量は異性体の組み合わせであっても差し支えない。
Figure 0006867203
(付加反応条件)
化合物(a)と化合物(b)の付加反応の条件は、SiH基が、炭素−炭素二重結合にヒドロシリル化反応する条件であれば特に制限されない。以下、本実施形態における好適な反応条件について記載するが、反応条件は以下に限定されない。
化合物(b)の使用量は、化合物(a)1molに対して、好ましくは10mol超過30mol以下であり、より好ましくは15mol以上25mol以下である。化合物(b)の使用量を化合物(a)の使用量に対して過剰とすることにより、(b)成分の構造に由来する炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する化合物(A)を得ることができる。得られる化合物(A)は、上記(a)成分に由来する残基を有する。その残基は、上記(b)成分の構造に由来し、炭素−炭素二重結合を有しない多環式炭化水素の残基に結合している構造を含むものであってもよい。
化合物(a)と化合物(b)の付加反応においては、必要に応じてヒドロシリル化反応触媒を用いてもよい。ヒドロシリル化反応触媒としては、従来から公知のものを全て使用することができる。例えば、白金金属を担持したカーボン粉末、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応生成物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒;パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等の白金族金属系触媒が挙げられる。また、その他の付加反応条件、溶媒の使用等については、特に限定されず通常のとおりとすればよい。
〔化合物(B)〕
本実施形態の硬化性組成物は、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有する化合物(B)(化合物(B)とも称す)を含む。化合物(B)が有するSiHと、化合物(E)及び化合物(A)が有する炭素−炭素二重結合とがヒドロシリル化反応することにより、化合物(E)及び化合物(A)に対して化合物(B)が付加することができる。この際、SiHを3個以上有する化合物(B)は3分岐以上の架橋点として機能する。これにより、3次元網状構造の硬化物を与えることができる。
前記化合物(B)としては、特に限定されないが、例えば、下記式(9)で表される環状シロキサン系化合物や、HMS991(Gelest社製)等のような鎖状シロキサン系化合物等が挙げられる。
Figure 0006867203
(式(9)中、R3は、独立して、水素原子、又は、アルケニル基以外の非置換若しくは置換の炭素数1〜12、好ましくは1〜6の炭化水素基であり、qは3〜10、好ましくは3〜8の整数、rは0〜7、好ましくは0〜2の整数であり、かつq及びrの和は3〜10、好ましくは3〜6の整数である。)
上記式(9)中のR3がアルケニル基以外の非置換若しくは置換の炭化水素基である場合、かかる炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、sec−ヘキシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基等のアリール基;ベンジル基、2−フェニルエチル基等のアラルキル基;ビニルフェニル基等のアルケニルアリール基;及びこれらの基中の炭素原子に結合した1個以上の水素原子が、ハロゲン原子、シアノ基、エポキシ環含有基等で置換された、例えば、クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハゲン化アルキル基;2−シアノエチル基;3−グリシドキシプロピル基等が挙げられる。
上記の中でも、前記R3は、全てメチル基であるが、工業的に製造することが容易であり、入手しやすいことから好ましい。
また、化合物(B)としては、本実施形態の硬化性組成物の硬化時に、式(9)で表される環状シロキサン系化合物である、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの揮発を抑える観点から、例えば、上記ビニルノルボルネンの一種又は二種と1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとをヒドロシリル化反応させて得られるSiHを1分子中に3個以上有する付加反応生成物、例えば、下記式(10)で表される化合物が好適に挙げられる。
Figure 0006867203
(式(10)中、sは1〜100、好ましくは1〜10の整数である。)
また、該化合物(B)としては、本発明の硬化性組成物の硬化時に、式(9)で表される環状シロキサン系化合物である、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの揮発を抑える観点から、例えば、前記化合物(A)と1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとをヒドロシリル化反応させて得られるSiHを1分子中に3個以上有する付加反応生成物、例えば、下記式(11)で表される化合物が好適に挙げられる。
Figure 0006867203
(式中、tは1〜100、好ましくは1〜10の整数である)
その他の化合物(B)としては、例えば、Gelest社のHMS−013、HMS−031、HMS−064、HMS−071、HMS−082、HMS−151、HMS−301、HMS−H271,HMS−991,HMS−993,HES−992,HDP−111,HMP−502,HAM−302,HAM−3012,HQM105,HQM107等のハイドロシロキサン等が挙げられる。
耐リフロー性及びガスバリア性の観点から、上記化合物(B)として、好適な具体例は以下の化合物である。好適な具体例は、これに限定されるものではない。
(HMeSiO)3
(HMeSiO)4
(HMeSiO)5
(HMeSiO)3(Me2SiO)
(HMeSiO)4(Me2SiO)
Figure 0006867203
前記化合物(B)は、環状シロキサン;環状シロキサンのケイ素原子に結合する1以上の水素原子に代えてノルボルネン骨格又はノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基を有する化合物;及び、環状シロキサンのケイ素原子に結合する1以上の水素原子に代えて下記式(5)で表される置換基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。
このような化合物(B)を用いることにより、得られる硬化物の引張弾性率、引張伸度、及び破断エネルギーが非環状シロキサン骨格を有するSiH化合物を用いた場合に比べ、不連続に向上する傾向にある。環状シロキサンとしては、特に限定されないが、例えば、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
Figure 0006867203
(式(5)中、R1は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、
Aは、各々独立して、下記式(2)で表される基、又は、フェニレン基であり、
1は、炭素−炭素二重結合を1つ以上有する、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
2は、各々独立して、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
pは0以上の整数である。
Figure 0006867203
(式(2)中、R2は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である。))
化合物(B)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。
上記環状シロキサンとしては、例えば、前記式(9)で表される環状シロキサン系化合物が挙げられる。
上記環状シロキサンのケイ素原子に結合する1以上の水素原子に代えてノルボルネン骨格又はノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基を有する化合物としては、例えば、式(10)で表される化合物及び式(11)で表される化合物が挙げられる。
化合物(B)中のケイ素原子に結合した水素原子の量は、化合物(A)中の炭素−炭素二重結合1molに対して、好ましくは0.1〜2.0molであり、より好ましくは0.5〜2.0molであり、さらに好ましくは0.8〜1.5molである。化合物(B)中のケイ素原子に結合した水素原子の量が上記範囲内であることにより、得られる硬化物の硬度がより向上し、コーティング材料等の用途に、より好適に用いることができる傾向にある。
また、本実施形態の硬化性組成物が、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に1〜2個有する化合物(B’)を含む場合、化合物(B)及び化合物(B’)中のケイ素原子に結合した水素原子の総量は、化合物(A)中の炭素−炭素二重結合1molに対して、好ましくは0.5〜2.0molであり、より好ましくは0.8〜1.5molである。化合物(B)及び化合物(B’)中のケイ素原子に結合した水素原子の量が上記範囲内であることにより、得られる硬化物の硬度がより向上し、コーティング材料等の用途に、より好適に用いることができる傾向にある。
なお、本実施形態の硬化性組成物がケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に1〜2個有する化合物(B’)を含む場合、化合物(B)中のケイ素原子に結合した水素原子の量は、化合物(B)及び化合物(B’)中のケイ素原子に結合した水素原子の量100mol%に対して、好ましくは20〜100mol%であり、より好ましくは40〜100mol%である。
また、本実施形態の硬化性組成物が化合物(A)以外の炭素−炭素二重結合を有する化合物(A’)と、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に1〜2個有する化合物(B’)を含む場合、化合物(B)及び化合物(B’)中のケイ素原子に結合した水素原子の総量は、化合物(A)及び化合物(A’)中の付加反応性炭素−炭素二重結合1molに対して、好ましくは0.5〜2.0molであり、より好ましくは0.8〜1.5molである。化合物(B)及び化合物(B’)中のケイ素原子に結合した水素原子の量が上記範囲内であることにより、得られる硬化物の硬度がより向上し、コーティング材料等の用途により好適に用いることができる傾向にある。
なお、本実施形態の硬化性組成物が化合物(A)以外の炭素−炭素二重結合を有する化合物(A’)を含む場合、化合物(A)中の炭素−炭素二重結合の量は、化合物(A)及び化合物(A’)中の炭素−炭素二重結合の量100mol%に対して、好ましくは20〜100mol%であり、より好ましくは40〜100mol%である。
上記化合物(A’)としては、例えば、2,4,6,8−テトラメチル−2,4,6,8−テトラビニルシクロテトラシロキサン、オクタビニルシルセスキオキサン等を挙げることができる。
〔ヒドロシリル化反応触媒(C)〕
本実施形態の硬化性組成物は、ヒドロシリル化反応触媒(C)をさらに含んでもよい。ヒドロシリル化反応触媒(C)としては、特に限定されないが、例えば、上記「化合物(A)の製造方法」で記載したものと同様のものを例示することができる。
本実施形態の硬化性組成物は、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有する化合物(B)と、ヒドロシリル化反応触媒(C)と、をさらに含むことが好ましい。
ヒドロシリル化反応触媒(C)の含有量は、触媒としての有効量であればよく、特に制限されないが、上記化合物(B)とシロキサン(S)との合計質量に対して、白金族金属原子基準で、好ましくは0.1〜500ppmであり、より好ましくは1〜100ppmである。ヒドロシリル化反応触媒(C)の含有量が上記範囲内であることにより、硬化反応に要する時間が適度のものとなり、硬化物の着色がより抑制される傾向にある。
〔密着性改良剤(D)〕
本実施形態の硬化性組成物は、密着性改良剤(D)をさらに含むことが好ましい。密着性改良剤(D)をさらに含むことにより、基材への密着性がより向上する傾向にある。
密着性改良剤(D)としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系シランカップリング剤(例えば、メタクリロプロピルトリメトキシシラン、メタクリロプロピルジメトキシシラン、メタクリロプロピルトリエトキシシラン、メタクリロプロピルジエトキシシラン、アクリロプロピルトリメトキシシラン、アクリロプロピルジメトキシシラン、アクリロプロピルトリエトキシシラン、アクリロプロピルジエトキシシラン等);エポキシ系シランカップリング剤(グリシジルプロピルトリメトキシシラン、グリシジルプロピルトリエトキシシラン等);ノルボルニル基を有するシランカップリング剤(ノルボルニルエチルトリメトキシシラン、ノルボルニルエチルジメトキシシラン、ノルボルニルエチルトリエトキシシラン、ノルボルニルエチルジエトキシシラン等)等を用いることができる。このなかでも、密着強度向上の観点から、グリシジルプロピルトリメトキシシランが好ましい。
密着性改良剤(D)の含有量は、特に制限されないが、上記化合物(B)とシロキサン(S)との合計質量に対して、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは1〜5質量%である。密着性改良剤(D)の含有量が上記範囲内であることにより、得られる硬化物の基材への密着性がより向上する傾向にある。
〔他の配合成分〕
本実施形態の硬化性組成物には、上記成分に加えて、必要に応じて他の成分を配合することができる。
(酸化防止剤)
本実施形態の硬化性組成物の硬化物が大気中の酸素により酸化されると、熱や光により硬化物が着色する原因となる。特に熱や光が同時にかかる場合は、より硬化物の着色が顕著になる。そこで、本実施形態の硬化性組成物に、必要に応じ、酸化防止剤を配合することにより着色を未然に防止することができる。
この酸化防止剤としては、従来から公知のものが全て使用することができ、例えば、ヒンダートフェノール型の酸化防止剤を使用することができる。より具体的には、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,5−ジ−t−アミルヒドロキノン、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、Irganox1010、Irganox1035、Irganox3114等が挙げられる。これらは、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。2種類以上を組み合わせる場合、1種類目に2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを選択するとLEDを点灯させた場合に、光及び熱の同時に暴露される際の耐黒変性が向上するという顕著な効果が見られるため、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールに加えて、もう1種類として、Irganox1010、Irganox3114等のヒンダートフェノール型の酸化防止剤を選択することが好ましい。
酸化防止剤の含有量は、酸化防止剤としての有効量であればよく、特に制限されないが、上記化合物(B)とシロキサン(S)との合計質量に対して、1種類の酸化防止剤につき、好ましくは10〜10,000ppmであり、より好ましくは100〜5,000ppmである。前記範囲内の含有量とすることによって、酸化防止能力が十分発揮され、着色、白濁、酸化劣化等の発生がなく光学的特性に優れた硬化物が得られる。
(粘度調整剤及び硬度調整剤)
本実施形態の硬化性組成物の粘度又は本実施形態の硬化性組成物から得られる硬化物の硬度等を調整するために、ケイ素原子に結合したアルケニル基又はSiHを有する直鎖状ジオルガノポリシロキサン若しくは網状オルガノポリシロキサン;非反応性の(即ち、ケイ素原子に結合したアルケニル基及びSiHを有しない)直鎖状若しくは環状ジオルガノポリシロキサン、シルフェニレン系化合物等を、粘度調整剤及び/又は硬度調整剤として配合してもよい。
本実施形態の硬化性組成物に、ケイ素原子に結合したアルケニル基を有する種々の構造のオルガノポリシロキサンを配合する場合、その含有量は、上記アルケニル基と前記化合物(A)が有する炭素−炭素二重結合との合計量1molに対する、前記化合物(B)中のSiHが、通常、0.5〜2.0mol、好ましくは0.8〜1.5molとなる量とするのがよい。また、SiHを有する種々の構造のオルガノポリシロキサンを配合する場合、その含有量は、前記SiHと前記化合物(B)が有するSiHとの合計量が、前記(a)成分が有する炭素−炭素二重結合1molに対して、通常、0.5〜2.0mol、好ましくは0.8〜1.5molとなる量とするのがよい。
(その他の添加剤)
また、ポットライフを確保するために、1−エチニルシクロヘキサノール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール等の付加反応制御剤を配合することができる。更に、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、染料、顔料、難燃剤等を配合してもよい。
更に、太陽光線、蛍光灯等の光エネルギーによる光劣化に対する抵抗性を付与するため光安定剤を用いることも可能である。この光安定剤としては、光酸化劣化で生成するラジカルを補足するヒンダードアミン系安定剤が適しており、酸化防止剤と併用することで、酸化防止効果はより向上する。光安定剤の具体例としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等が挙げられる。また、クラック防止のため可塑剤を添加してもよい。なお、本実施形態の硬化性組成物の硬化条件については、その量により異なり、特に制限されないが、通常、60〜180℃、5〜600分の条件とすることが好ましい。
〔硬化性組成物の製造方法〕
本実施形態の硬化性組成物は、例えば、シロキサン(S)、化合物(E)、化合物(B)、必要に応じて、密着性改良剤(D)、他の配合成分を混合して製造することができる。
本実施形態の硬化性組成物は、例えば、化合物(A)、化合物(B)、及び、化合物(E)、必要に応じて、ヒドロシリル化触媒(C)、密着性改良剤(D)、他の成分を混合後、加熱による硬化反応を行うことで硬化物とすることができる。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。本発明及び以下の実施例、比較例における物性の測定方法、評価方法は以下のとおりである。
[化合物(A)のビニル基割合及び内部二重結合割合の算出]
化合物(A)の合成において、化合物(b)としてビニルノルボルネンを用いた場合、化合物(A)を1wt%含む重クロロホルム溶液を調製し、日本電子(株)核磁気共鳴装置ECZ−400Sを用いて、1H−NMR測定を行った。
得られたNMRチャートにおいて、クロロホルムのピークを7.24ppmとし、−0.25〜0.25ppmのSi−CH3を12Hとして積分し、5.3〜6.4ppmの二重結合由来の積分値をaとし、4.75〜5.3ppmの二重結合由来の積分値をbとした場合、下記構造式:
Figure 0006867203
で表されるビニル基、及び、下記構造式:
Figure 0006867203
で表される内部二重結合のモル比を以下の式より算出した。
内部二重結合2H=a−b/2
ビニル基2H=b
内部二重結合割合(%)=(内部二重結合2H/(内部二重結合2H+ビニル基2H))×100
ビニル割合(%)=(ビニル基2H/(内部ビニル2H+ビニル基2H))×100
[化合物(A)の平均分子量の算出]
例えば、合成例1〜11の化合物(A)の平均分子量は以下の式により求めた。
化合物(A)を1wt%含む重クロロホルム溶液を調製し、日本電子(株)核磁気共鳴装置ECZ−400Sを用いて、1H−NMR測定を行った。得られたNMRチャートにおいて、クロロホルムのピークを7.24ppmとし、−0.25〜0.25ppmのSi−CH3を12Hとして積分し、5.3〜6.4ppmの二重結合由来の積分値をaとし、4.75−5.3ppmの二重結合由来の積分値をbとした。
二重結合4H= ((a−b/2)/2−b/2))×2
n=(4/二重結合4H)−1
化合物(A)の平均分子量=374.7+254.4×n
なお、上記数式において、「374.7」は、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの両末端にビニルノルボルネンが付加した構造の分子量であり、「254.4」は1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの片末端にビニルノルボルネンが付加した構造の分子量である。
[化合物(B)の配合比の算出]
上記化合物(A)で求めた平均分子量を元に、所定の前記化合物(B)中の合計のSiH/前記化合物(A)中の合計の炭素−炭素二重結合(モル比)に合わせ、添加する化合物(B)の配合比を算出した。
[化合物(A1)及び化合物(A2)のGPCによる面積%の測定]
化合物(A)0.1gに対して、2mlの割合でクロロホルム溶媒に溶解した溶液を測定試料とした。この測定試料を用いて、東ソー社製LC−8020で測定した。カラムは東ソー社製のTSKガードカラムHHR−H、TSKgel G5000HHR、TSKgel G3000HHR、TSKgel G1000HHRを直列に連結して使用し、クロロホルムを移動相として1ml/分の速度で分析した。検出器はRIディテクターを使用し、Polymer Laboratories製Easy Cal PS−2(分子量:377400、96000、19720、4490、1180、188700、46500、9920、2360、580)のポリスチレン、及びスチレンモノマー(分子量104)を標準物質として数平均分子量及び重量平均分子量を求め、p=0及び、p≧1のピークを特定し、それぞれのピークの面積比を算出した。
分子量詳細:377400、96000、19720、4490、1180、188700、46500、9920、2360、580
[LED封止]
巨貿精密工業製505010−8R(2L)(パッケージ)に、ジェネライツ製B4545ECI1(LED)を信越化学製KER−3000−M2(ダイボンド材)を用いて、ダイボンド硬化を行った。田中貴金属製金SR−30(金線)でワイヤーボンドを行った後、LEDフレームからLEDの小片を1つずつ取り出した。このLEDをスター基盤にLパラ製5050PowerLEDアルミ基板実装後、化合物(A)、化合物(B)、ヒドロシリル化反応触媒(C)、化合物(D)、及び化合物(E)を所定量混合した組成物を撹拌脱泡後、針先をシリコーン栓で塞いだシリンジに移し減圧脱気を行った後、シリコーン栓を取り、前記パッケージに注入し、封止を行った。
[樹脂を封止したLEDパッケージの高温連続通電試験]
樹脂を封止したLEDパッケージを85℃環境下で100mA、180mA、200mA、280mAの電流を印加し、500時間後のLEDパッケージに封止を行った樹脂の全放射束測定を行った。全放射束測定により測定された輝度から着色度合を評価した。輝度が、初期値(通電試験前)に対して、20%以下となった場合を×、20%を超えて50%以下となった場合を△、50%を超えて80%以下となった場合を○、80%を超えた場合を◎とした。
ジャンクション温度、及び通電時の電力はそれぞれ100mAの場合は95℃、0.3Wであり、180mAの場合は106℃、0.5Wであり、200mAの場合は110℃、0.6Wであり、280mAの場合は、それぞれ124℃、0.8W相当であった。
[化合物(A)の合成]
(合成例1)
攪拌装置、冷却管、滴下ロート及び温度計を備えた4つ口フラスコに、最終精製物に対して2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールが1500ppmとなるように、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを添加したビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成社製;5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンと6−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンとの等モル量の異性体混合物。以下、「VNB」ともいう。)1321g(11mol)を加え、オイルバスを用いて90℃に加熱した。これに、白金原子30ppm相当になるようにトルエンで希釈した白金原子3%相当カルステッド触媒キシレン溶液を22g添加し、攪拌しながら1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(以下、「TMDS」ともいう。)73.87g(0.55mol)を60分間かけて滴下した。滴下終了後、更に98℃で加熱攪拌を20時間行った後、SiH基に由来するピークの消失をNMRで確認後、室温まで冷却した。その後、過剰のVNBを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物を得た。
反応生成物を、NMR、GPCより分析した。反応生成物の各種特性は、以下のとおりであった。
GPCの面積比は、化合物(A1):化合物(A2)=85:15であった。
GPCから算出した化合物(A1)及び化合物(A2)の総量に対する、化合物(A2)の割合は、15%であった。
NMRより算出した内部ビニルと外部ビニルとの比(内部ビニル:外部ビニル)は、49:51であった。
NMRからの想定分子量は、411g/molであった。
全ビニルモル数は、487mmolであった。
[化合物Eの合成]
(合成例2)
(1段階目)
4−ヒドロキシ−1−オキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン17.0g(98.1mmol)をクロロベンゼン40.0gに溶解し、70℃でジラウロイルパーオキシド31.3g(78.5mmol)をクロロベンゼン125gに溶解した溶液を、3時間かけて滴下した。さらに6時間、同温度で反応した。得られた反応液をガスクロマトグラフィーにより分析して、原料の消失を確認した。得られた反応液は、4−ヒドロキシ−1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オンおよびラウリン酸と溶媒の混合物であった。
上記混合物にヘキサン50gを加え、7.3%水酸化ナトリウム水溶液53.9g(98mmol)、メタノール25gを加えて洗浄し、さらに水30gで2回洗浄してラウリン酸を除去した。無水硫酸マグネシウムで乾燥して、ろ過により硫酸マグネシウムを除去し、エバポレーターで減圧脱溶媒した。濃縮物にエタノール70mlを加え、水素化ホウ素ナトリウム0.57g(15mmol)のエタノール20ml溶液を、室温下、20分かけて滴下した。さらに1時間反応して1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オンの消失を確認し、減圧脱溶媒してトルエン50mlを加え、水30mlで5回洗浄を繰り返した。その後、40℃で減圧還流脱水、減圧脱溶媒を行いガスクロマトグラフでの面積比で純度96.1%の4−ヒドロキシ−1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン23.0g(収率68.8%)を無色液体として得た。
(2段階目)
水酸化ナトリウム(110mmol)を窒素雰囲気下で4−ヒドロキシ−1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン(30g、105mmol)をテトラヒドロフラン150mLに溶解させた溶液に添加し、反応液を3時間加熱還流後、反応液を35℃に冷却し、アリルブロマイド(12.7g、110mmol)を添加し、1時間還流した。反応液を酢酸エチル(150mL)及び水(50mL)で分液処理を行い、有機層を飽和食塩水(100mL)で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させた。濾過後減圧濃縮した化合物をヘプタン(50mL)に溶解し、シリカゲルカラムで精製した。合成例2で得られた化合物を、合成HALS1ともいう。
(合成例3)
(1段階目)
合成例2の(1段階目)と同じ操作により、4−ヒドロキシ−1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンを合成した。
(2段階目)
水酸化ナトリウム(110mmol)を窒素雰囲気下で4−ヒドロキシ−1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン(30g、105mmol)をテトラヒドロフラン150mLに溶解させた溶液に添加し、反応液を3時間加熱還流後、反応液を35℃に冷却し、4−ブロモ−1―ブテン(1.8g、4110mmol)を添加し、1時間還流した。反応液を酢酸エチル(150mL)及び水(50mL)で分液処理を行い、有機層を飽和食塩水(100mL)で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させた。濾過後減圧濃縮した化合物をヘプタン(50mL)に溶解し、シリカゲルカラムで精製した。合成例3で得られた化合物を、合成HALS2ともいう。
(合成例4)
(1段階目)
合成例2の(1段階目)と同じ操作により、4−ヒドロキシ−1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンを合成した。
(2段階目)
水酸化ナトリウム(110mmol)を窒素雰囲気下で4−ヒドロキシ−1−ウンデカノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン(30g、105mmol)をテトラヒドロフラン150mLに溶解させた溶液に添加し、反応液を3時間加熱還流後、反応液を35℃に冷却し、6−ブロモ−1−ヘキセン(17.9g、110mmol)を添加し、1時間還流した。反応液を酢酸エチル(150mL)及び水(50mL)で分液処理を行い、有機層を飽和食塩水(100mL)で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥させた。濾過後減圧濃縮した化合物をヘプタン(50mL)に溶解し、シリカゲルカラムで精製した。合成例4で得られた化合物を、合成HALS3ともいう。
[硬化性組成物の調製及び硬化性試験]
(実施例1)
合成例1で得られた化合物に、
化合物(B)として1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン(表中、D4Hと表される)、
化合物(C)としてカルステッド触媒、
化合物(D)としてグリシジルプロピルトリメトキシシラン、
化合物(E)として合成例4で得られた化合物(合成HALS3)、
酸化防止剤(1)として2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、及び、
酸化防止剤(2)としてIrganox3114
を混合後、LEDパッケージに封止した。硬化は、100℃で1時間行った後、さらに150℃で5時間行い、作製したLEDパッケージの連続通電試験を行った。結果を表1に示す。
(実施例2〜12、比較例1〜7)
化合物(B)であるSiH化合物、化合物(E)、酸化防止剤(1)、酸化防止剤(2)を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作により、LEDパッケージに封止した。硬化は、100℃で1時間行った後、さらに150℃で5時間行い、作製したLEDパッケージの連続通電試験を行った。結果を表1に示す。
Figure 0006867203
本発明の硬化性組成物は、発光ダイオード素子等の半導体素子の保護、封止、及び接着や、発光ダイオード素子から発せられる光の波長の変更又は調整、並びに、レンズ等の用途に好適に用いることができる。さらに、本発明の硬化性組成物は、レンズ材料、光学デバイス・光学部品用材料、ディスプレイ材料等の各種の光学用材料、電子デバイス・電子部品用絶縁材料、コーティング材料等の用途にも好適に用いることができる。

Claims (7)

  1. 下記式(12)で表される化合物(E):
    Figure 0006867203
    (式(12)中、Rは、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のヒドロキシアルキル基、又は、炭素数2〜30のアルケニル基を表し、
    Lは、単結合を表すか、直鎖又は分岐の炭素数1〜30のアルキレン基を表す。)と、
    ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有し、シロキサン結合を有する化合物(B)と、
    シロキサン(S)と、
    を含む、硬化性組成物であって、
    前記シロキサン(S)が、下記式(1)で表される化合物(A):
    Figure 0006867203
    (式(1)中、R 1 は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6アルコキシ基であり、
    Aは、各々独立して、下記式(2)で表される基であり、
    1 は、各々独立して、炭素−炭素二重結合を1つ以上有する、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
    2 は、各々独立して、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
    pは0以上の整数である。
    Figure 0006867203
    (式(2)中、R 2 は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である。))
    であり、
    前記式(1)で表される化合物(A)の下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおける、前記式(1)中p≧1である化合物の面積が、前記式(1)中p=0である化合物及び前記式(1)中p≧1である化合物の面積の総面積に対して、0%以上50%未満であり、
    前記化合物(B)中のケイ素原子に結合した水素原子の量は、前記化合物(A)中の炭素−炭素二重結合1molに対して、0.1〜2.0molである、硬化性組成物。
    条件:
    化合物(A)0.1gに対して、2mlの割合でクロロホルム溶媒に溶解した溶液を測定試料とする。この測定試料を用いて、東ソー社製LC−8020で測定する。カラムは東ソー社製のTSKガードカラムHHR−H、TSKgel G5000HHR、TSKgel G3000HHR、TSKgel G1000HHRを直列に連結して使用し、クロロホルムを移動相として1ml/分の速度で分析する。検出器はRIディテクターを使用し、Polymer Laboratories製Easy Cal PS−2(分子量:377400、96000、19720、4490、1180、188700、46500、9920、2360、580)のポリスチレン、及びスチレンモノマー(分子量104)を標準物質として数平均分子量及び重量平均分子量を求め、p=0及び、p≧1のピークを特定し、それぞれのピークの面積比を算出する。
  2. 前記化合物(B)が、環状シロキサン;環状シロキサンのケイ素原子に結合する1以上の水素原子に代えてノルボルネン骨格又はノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基を有する化合物;及び、環状シロキサンのケイ素原子に結合する1以上の水素原子に代えて下記式(5)で表される置換基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1に記載の硬化性組成物。
    Figure 0006867203
    (式(5)中、R1は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6アルコキシ基であり、
    Aは、各々独立して、下記式(2)で表される基、又は、フェニレン基であり、
    1は、炭素−炭素二重結合を1つ以上有する、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
    2は、各々独立して、非置換若しくは置換の多環式炭化水素基であり、
    pは0以上の整数である。
    Figure 0006867203
    (式(2)中、R2は、各々独立して、非置換若しくは置換の炭素数1〜12の炭化水素基、又は、非置換若しくは置換の炭素数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である。))
  3. 前記化合物(A)が、前記式(1)中のR1がメチルであり、且つ、前記式(2)で表される基中のR2がメチルである化合物を含む、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
  4. 前記式(1)中のB1が、ノルボルネン骨格若しくはノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基、及び/又は、B2が、ノルボルナン骨格を有する多環式炭化水素基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  5. ヒドロシリル化反応触媒(C)をさらに含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6. 密着性改良剤(D)をさらに含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の硬化性組成物の硬化物。
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