JP7003029B2 - 導電性シリコーン組成物、硬化物、積層体、及び、電子回路 - Google Patents
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Description
(A)ヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合を有する基を1分子中に少なくとも2個有する、オルガノポリシロキサン化合物、
(B)SiH基を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物:前記(A)成分中のヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合1個に対して前記(B)成分中のSiH基の数が、0.5~10.0個となる量、
(C)光活性型ヒドロシリル化触媒:前記(A)成分100質量部に対し白金族金属原子質量換算で0.005~0.1質量部、及び、
(D)導電性粒子:組成物の全体積に対し45~66体積%
を含むものであることを特徴とする導電性シリコーン組成物を提供する。
(B-1)分子鎖末端にのみSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物
(B-2)分子鎖側鎖にのみSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物
(A)ヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合を有する基を1分子中に少なくとも2個有する、オルガノポリシロキサン化合物、
(B)SiH基を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物:前記(A)成分中のヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合1個に対して前記(B)成分中のSiH基の数が、0.5~10.0個となる量、
(C)光活性型ヒドロシリル化触媒:前記(A)成分100質量部に対し白金族金属原子質量換算で0.005~0.1質量部、及び、
(D)導電性粒子:組成物の全体積に対し45~66体積%
を含むものであることを特徴とする導電性シリコーン組成物である。
本発明の導電性シリコーン組成物における(A)成分は、ヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合を有する基を1分子中に少なくとも2個有する、オルガノポリシロキサン化合物である。
(R2 3SiO1/2)a(R1R2 2SiO1/2)b(R1R2SiO)c(R2 2SiO)d(R1SiO3/2)e(R2SiO3/2)f(SiO4/2)g ・・・(1)
本発明の導電性シリコーン組成物における(B)成分は、(A)成分中に含まれるヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合とヒドロシリル化反応により架橋する架橋剤として作用する。(B)成分は、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物である。
(R3 3SiO1/2)h(R3 2HSiO1/2)i(R3HSiO)j(R3 2SiO)k(HSiO3/2)l(R3SiO3/2)m(SiO4/2)n ・・・(2)
本発明の導電性シリコーン組成物における(C)成分は、例えば、波長200~500nmの光で活性化される白金族金属触媒、すなわち、遮光下で不活性であり、かつ、波長200~500nmの光を照射することにより、室温で活性な白金族金属触媒に変化して(A)成分中のヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合と、(B)成分中のケイ素原子結合水素原子とのヒドロシリル化反応を促進するための光活性型ヒドロシリル化触媒である。
本発明の導電性シリコーン組成物における(D)成分は、導電性粒子である。
<接着性向上剤>
上記の成分以外にも、本組成物には樹脂に対する接着性を高めるために、接着性向上剤を添加してもよい。接着性向上剤としては、付加反応硬化型である本発明の組成物に自己接着性を付与する観点から、接着性を付与する官能基を含有するシラン、シロキサン等の有機ケイ素化合物、非シリコーン系有機化合物等が用いられる。
本発明の組成物には引張強度、伸び、引き裂き強度などを向上させるために補強材として微粉末シリカを配合してもよい。この微粉末シリカは、比表面積(BET法)が50m2/g以上であることが好ましく、より好ましくは50~400m2/g、特に好ましくは100~300m2/gである。比表面積が50m2/g以上であれば、硬化物に十分な補強性を付与することができる。
本発明の組成物には、(C)成分の付加反応触媒に対して反応制御効果を持つ公知の反応制御剤を使用することができる。反応制御剤としては、トリフェニルホスフィン等のリン含有化合物;トリブチルアミンやテトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール等の窒素含有化合物;硫黄含有化合物;アセチレン系化合物;ハイドロパーオキシ化合物;マレイン酸誘導体等が例示される。
本発明の導電性シリコーン組成物の硬化物は、その体積抵抗率が5.0×10-3 Ω・cm以下であることが好ましい。このような導電性シリコーン硬化物であれば、柔軟性・伸張性と共に、十分な導電性を有するものとなり、電子部品や素子の基板への実装、印刷による電子回路の形成等に有用なものとなる。
本発明の導電性シリコーン組成物は、基材に塗布又は印刷した後に硬化させることによって、高い導電性を有する積層体を形成することができる。上記基材は特に制限されず、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料、及び、アルミナ、ジルコニア、チタン酸バリウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ガラス、金属等の無機材料など公知の材料を用いることができる。また本発明の導電性シリコーン組成物の常温硬化可能であるという特徴から、ポリウレタン樹脂やPET等耐熱性の低い樹脂であっても基材として利用可能である。また、低接着性の基材として知られるシリコーン樹脂に対しても好適である。
次に、本発明の導電性シリコーン組成物の硬化方法について詳細に説明する。
また、本発明では上記記載の積層体を含む電子回路を提供する。
なお、25℃における粘度は回転粘度計により、25℃における動粘度はウベローデ粘度計又はキャノン・フェンスケ型粘度計により測定した。
下記に示される(A)~(D)成分及びその他の成分を、表1及び表2に示す配合量にて自転・公転式ミキサー((株)THINKY社製)を用いて5分間混合し、シリコーン組成物を調製した。なお、表1又は表2中の各成分の数値は質量部を示す。銀粉充填率は組成物全体に占める銀粉の体積百分率である。
a-1:両末端ジメチルビニルシリル基封鎖ジメチルポリシロキサン化合物(25℃における動粘度600mm2/s)
a-2:両末端ジメチルビニルシリル基封鎖ジメチルポリシロキサン化合物(25℃における動粘度5,000mm2/s)
a-3:下記平均式(3)で表される、重量平均分子量4,500のオルガノポリシロキサン。なお、下記平均式(3)中のViはビニル基を表す。
(ViMe2SiO1/2)0.07(Me3SiO1/2)0.39(SiO4/2)0.54 ・・・(3)
a-4:下記式(4)で表されるアクリル変性ポリシロキサン化合物
b-1:下記式(5)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物
c-1:(メチルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体のトルエン溶液(白金原子として0.5質量%含有)(Umicore社製)
c-2:ビス(1,3-プロパンジオナト)白金錯体のブチルカルビトールアセテート溶液(白金原子として0.5質量%含有)(Umicore社製)
[比較成分]
c-3:六塩化白金酸と1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンとの反応生成物の、ジメチルポリシロキサン(粘度600mPa・s)溶液(白金含有量1.0質量%)
d-1:平均粒径が3.4μm、タップ密度が7.0g/cm3の銀粉末
d-2:平均粒径が7.7μm、タップ密度が3.7g/cm3の銀粉末
実施例1~7及び比較例1~7のシリコーン組成物をそれぞれシリコーンゴム上に、厚み80μmにスキージ塗布後、アイグラフィックス社製ランプH(M)06-L-61により6,000mJ/cm2の紫外線照射を行い、サンプルを作成した。
この際、シリコーン組成物が完全に硬化した場合を「○」、一部未硬化の場合を「△」、殆ど硬化が見られなかった場合を「×」として評価した。結果を表1及び表2に示す。
上記紫外線硬化性試験で作製したサンプルについて、三菱化学アナリテック社製ロレスターGXにより四探針法での体積抵抗率測定を行った。3回の測定の中央値を表1及び表2に示す。
上記紫外線硬化性試験で作製したサンプルについて、基材であるシリコーンゴムの伸び率が20%となるように引っ張った際のシリコーン組成物の表面状態を、キーエンス社製デジタルマイクロスコープによって観察した。
引っ張りに伴い剥離やひび割れが生じたものを「×」、表面にのみ亀裂が観察されたものを「△」、全く変化が見られなかったものを「○」として評価した結果を表1及び表2に示す。
また、同サンプルについて、伸縮を10回繰り返した後の体積抵抗率を、上記手法に基づいて測定した。結果を表1及び表2に示す。
導電性組成物としてポリイミド変性シリコーン系導電ペースト(信越化学工業社製、SMP-2840)及びエポキシ系導電ペースト(藤倉化成社製、D-723S)をそれぞれ用いて、シリコーンゴム上に厚み、40μmにスキージ塗布後、表3に示す条件で硬化を行った。得られたサンプルについて、体積抵抗率の測定ならびに伸縮性の評価を上記実施例に準じて行った結果を表3に併せて示す。
Claims (9)
- (A)ヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合を有する基を1分子中に少なくとも2個有する、オルガノポリシロキサン化合物、
(B)SiH基を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物:前記(A)成分中のヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合1個に対して前記(B)成分中のSiH基の数が、0.5~10.0個となる量、
(C)光活性型ヒドロシリル化触媒:前記(A)成分100質量部に対し白金族金属原子質量換算で0.005~0.1質量部、及び、
(D)導電性粒子:組成物の全体積に対し45~66体積%
を含むものであり、かつ
前記(B)成分が、下記(B-1)成分と(B-2)成分とをそれぞれ含むもの
であることを特徴とする導電性シリコーン組成物。
(B-1)分子鎖末端にのみSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物
(B-2)分子鎖側鎖にのみSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物 - 前記(A)成分中の前記ヒドロシリル化反応性炭素-炭素不飽和結合を有する基が炭素原子数2~10のアルケニル基であることを特徴とする請求項1に記載の導電性シリコーン組成物。
- 前記(B)成分が直鎖状構造を有し、前記(B)成分を構成する前記オルガノハイドロジェンポリシロキサン化合物中の全SiH基の内、50モル%以上が分子鎖末端に位置することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の導電性シリコーン組成物。
- 前記(B-2)成分のSiH基の含有量に対する前記(B-1)成分のSiH基の含有量の含有量比が1.0~5.0であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の導電性シリコーン組成物。
- 前記(C)成分が、(η5-メチルシクロペンタジエニル)三脂肪族白金錯体又はビス(β-ジケトナト)白金錯体を含むものであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の導電性シリコーン組成物。
- 前記(D)成分が銀粉であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の導電性シリコーン組成物。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の導電性シリコーン組成物の硬化物であって、体積抵抗率が5.0×10-3 Ω・cm以下であることを特徴とする導電性シリコーン硬化物。
- 請求項7に記載の導電性シリコーン硬化物を有するものであることを特徴とする積層体。
- 請求項8に記載の積層体を含むものであることを特徴とする電子回路。
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