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WO2012039322A1 - 多面体構造ポリシロキサン変性体、多面体構造ポリシロキサン系組成物、硬化物、及び、光半導体デバイス - Google Patents

多面体構造ポリシロキサン変性体、多面体構造ポリシロキサン系組成物、硬化物、及び、光半導体デバイス Download PDF

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WO2012039322A1
WO2012039322A1 PCT/JP2011/070854 JP2011070854W WO2012039322A1 WO 2012039322 A1 WO2012039322 A1 WO 2012039322A1 JP 2011070854 W JP2011070854 W JP 2011070854W WO 2012039322 A1 WO2012039322 A1 WO 2012039322A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
polyhedral polysiloxane
compound
modified
polysiloxane
Prior art date
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PCT/JP2011/070854
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中 裕之
眞鍋 貴雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaneka Corp
Original Assignee
Kaneka Corp
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Publication date
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Priority to JP2012535004A priority patent/JP5784618B2/ja
Priority to EP11826768.1A priority patent/EP2620441B1/en
Priority to US13/823,497 priority patent/US9698320B2/en
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    • C08G77/12Polysiloxanes containing silicon bound to hydrogen
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    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/20Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/008Additives improving gas barrier properties

Definitions

  • the present invention relates to a modified polyhedral polysiloxane, a polyhedral polysiloxane composition, a cured product, and an optical semiconductor device.
  • Polysiloxane composition is excellent in heat resistance, cold resistance, weather resistance, light resistance, chemical stability, electrical properties, flame resistance, water resistance, transparency, colorability, non-adhesiveness, non-corrosion It is used in various industries. Among them, a composition composed of polysiloxane having a polyhedral structure is known to exhibit further excellent heat resistance, light resistance, chemical stability, low dielectric property, etc. from its specific chemical structure. .
  • Patent Document 1 As an application example using a polysiloxane having a polyhedral structure, there is one intended to be used for an optical semiconductor element sealant.
  • a polysiloxane having a polyhedral structure having two or more oxetanyl groups A polysiloxane-based composition having a polyhedral structure containing a resin, an aliphatic hydrocarbon containing one or more epoxy groups, and a cationic polymerization initiator is disclosed. This material has high refraction and light extraction efficiency. high.
  • the polysiloxane composition disclosed in Patent Document 1 has an oxetanyl group or an epoxy group, there is a problem that heat resistance and light resistance are low.
  • Patent Document 2 improves the problems of heat resistance and light resistance by limiting the glass transition temperature of polyorganopolysiloxane having an epoxy group. It is said that cracks are hardly generated even after the thermal shock test. However, it is still difficult to use in applications where high heat resistance and light resistance such as white LEDs are required, and it is not a material that can satisfy the thermal shock resistance.
  • the polysiloxane composition has excellent characteristics, but generally has a problem of low gas barrier properties. Therefore, when used in an optical semiconductor element sealant application, there is a problem that the reflector is blackened by sulfide.
  • a metal member is previously made of an acrylic resin having a high gas barrier property. A coating treatment is performed, and then sealing is performed with a silicone resin.
  • the gas barrier property of the silicone resin itself used in the corresponding technology is low, and after coating with an acrylic resin, it takes a lot of work, such as sealing with a silicone resin, resulting in a problem in productivity.
  • Patent Document 4 discloses a composition using a polysiloxane modified body having a polyhedral structure, and this material is excellent in molding processability, transparency, heat resistance / light resistance, and adhesiveness. However, there remains room for further improvement in the viscosity (handling properties) and gas barrier properties of the composition.
  • JP 2008-163260 A JP 2007-169427 A JP 2009-206124 A International Publication No. 2008/010545
  • Polyhedral polysiloxane composition having high heat resistance and light resistance, excellent gas barrier properties and thermal shock resistance, and good handling properties when sealing optical semiconductor elements, and the like, such a composition
  • a polyhedral polysiloxane modified product for obtaining a cured product, and a cured product and an optical semiconductor device using such a composition are provided.
  • the present inventors have completed a polyhedral polysiloxane modified body, a polyhedral polysiloxane-based composition, a cured product, and an optical semiconductor device having the following configurations. did.
  • a modified polyhedral polysiloxane obtained by hydrosilylation reaction of a polyhedral polysiloxane compound (a) having an alkenyl group and a compound (b) having a hydrosilyl group is characterized in that the modified polyhedral polysiloxane has a structure derived from an organosilicon compound (a ′) having one alkenyl group in one molecule.
  • organosilicon compound (a ′) having one alkenyl group in one molecule is an organosilicon compound having one or more aryl groups Structural polysiloxane modified.
  • the compound (b) containing a hydrosilyl group is 1,3,5,7-tetrahydrogen-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane.
  • the polyhedral polysiloxane compound (a) having an alkenyl group has the formula [AR 1 2 SiO—SiO 3/2 ] a [R 2 3 SiO—SiO 3/2 ] b (A + b is an integer of 6 to 24, a is an integer of 1 or more, b is 0 or an integer of 1 or more; A is an alkenyl group; R 1 is an alkyl group or an aryl group; R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group , Aryl groups, or groups linked to other polyhedral skeleton polysiloxanes)
  • the modified polyhedral polysiloxane according to any one of (1) to (7), which is a polyhedral polysiloxane compound having an alkenyl group composed of a siloxane unit represented by the formula:
  • Z is a hydrogen atom, an alkenyl group, an alkyl group, an aryl group, or a site bonded to the polyhedral polysiloxane via an alkylene chain, which may be the same or different.
  • at least one of Y or Z is a hydrogen atom, and at least one has the structure of the following general formula (3).
  • a polyhedral polysiloxane modified product comprising a siloxane unit represented by the formula:
  • a polyhedral polysiloxane composition comprising the modified polyhedral polysiloxane (A) according to any one of (1) to (12).
  • the compound (B) is an organic compound (B2) represented by the following general formula (4), (Wherein R 9 represents a monovalent organic group having 1 to 50 carbon atoms or a hydrogen atom, and each R 9 may be different or the same), and 2 alkenyl groups are contained in one molecule.
  • the organic compound (B2) is at least one compound selected from the group consisting of triallyl isocyanurate, diallyl isocyanurate, diallyl monomethyl isocyanurate, diallyl monoglycidyl isocyanurate (17) Or the polyhedral structure polysiloxane type composition as described in (18).
  • a polyhedral polysiloxane composition having high heat resistance and light resistance, excellent gas barrier properties and thermal shock resistance, and good handling properties when sealing an optical semiconductor element.
  • the polyhedral polysiloxane modified body suitable as a compound of the polyhedral polysiloxane composition which has the characteristic mentioned above can be provided.
  • a cured product having high heat resistance and light resistance, excellent gas barrier properties and thermal shock resistance, and an optical semiconductor device comprising a sealing agent having such characteristics.
  • the modified polyhedral polysiloxane of the present invention is a modified polyhedral polysiloxane obtained by hydrosilylation reaction of a polyhedral polysiloxane compound (a) having an alkenyl group and a compound (b) having a hydrosilyl group.
  • the modified polyhedral polysiloxane is characterized by having a structure derived from an organosilicon compound (a ′) having one alkenyl group in one molecule.
  • the polyhedral polysiloxane compound (a) having an alkenyl group in the present invention is not particularly limited as long as it is a polysiloxane having an alkenyl group in the molecule and having a polyhedral skeleton.
  • alkenyl group examples include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a hexenyl group, and a vinyl group is preferable from the viewpoint of heat resistance and light resistance.
  • R 1 is an alkyl group or an aryl group.
  • the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a cyclohexyl group, and a cyclopentyl group.
  • the aryl group include aryl groups such as a phenyl group and a tolyl group. Is done.
  • R 1 in the present invention is preferably a methyl group from the viewpoint of heat resistance and light resistance.
  • R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a group linked to another polyhedral skeleton polysiloxane.
  • the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a cyclohexyl group, and a cyclopentyl group.
  • the aryl group include aryl groups such as a phenyl group and a tolyl group. Is done.
  • R 2 in the present invention is preferably a methyl group from the viewpoint of heat resistance and light resistance.
  • a is not particularly limited as long as it is an integer of 1 or more, but is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more, from the handleability of the compound and the physical properties of the resulting cured product. Further, b is not particularly limited as long as it is 0 or an integer of 1 or more.
  • the method for synthesizing the component (a) is not particularly limited, and the component can be synthesized using a known method.
  • a silane of R 8 SiX a 3 (wherein R 8 represents R 6 or R 7 described above, and X a represents a hydrolyzable functional group such as a halogen atom or an alkoxy group). It is obtained by the hydrolysis condensation reaction of the compound.
  • R 8 SiX a 3 (wherein R 8 represents R 6 or R 7 described above, and X a represents a hydrolyzable functional group such as a halogen atom or an alkoxy group).
  • R 8 SiX a 3 represents a hydrolyzable functional group such as a halogen atom or an alkoxy group.
  • the ring is closed by reacting the same or different trifunctional silane compounds, and polyhedral Methods for synthesizing structural polysiloxanes are also known.
  • a silicate having a polyhedral structure is obtained by a hydrolytic condensation reaction of tetraalkoxysilane, and the obtained silicate is further reacted with a silylating agent such as an alkenyl group-containing silyl chloride.
  • a silylating agent such as an alkenyl group-containing silyl chloride.
  • the organosilicon compound (a ′) having one alkenyl group in one molecule reacts with the hydrosilyl group of the compound (b) having a hydrosilyl group.
  • the elastic modulus of the obtained cured product can be reduced, and the thermal shock resistance can be improved.
  • alkenyl group examples include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a hexenyl group, and a vinyl group is preferable from the viewpoint of heat resistance and light resistance.
  • the component (a ′) in the present invention is not particularly limited as long as it is an organosilicon compound having one alkenyl group in one molecule, but it contains at least one aryl group in one molecule. From the viewpoint of gas barrier properties and refractive index, it is more preferable from the viewpoint of heat resistance and light resistance that the aryl group is directly bonded to a silicon atom.
  • the component (a ′) in the present invention is preferably silane or polysiloxane from the viewpoint of heat resistance and light resistance.
  • a component (a ′) is a silane having one alkenyl group in one molecule, specifically, for example, trimethylvinylsilane, dimethylphenylvinylsilane, methyldiphenylvinylsilane, triphenylvinylsilane, triethylvinylsilane, diethylphenyl
  • Examples include vinyl silane, ethyl diphenyl vinyl silane, allyl trimethyl silane, allyl dimethyl phenyl silane, allyl methyl diphenyl silane, allyl triphenyl silane, allyl triethyl silane, allyl diethyl phenyl silane, allyl ethyl diphenyl silane, and the like.
  • trimethylvinylsilane, dimethylphenylvinylsilane, methyldiphenylvinylsilane, and triphenylvinylsilane are preferable examples from the viewpoint of heat resistance and light resistance, and dimethylphenylvinylsilane and methyldiphenylvinylsilane are also preferable from the viewpoint of gas barrier properties and refractive index.
  • Triphenylvinylsilane is a preferred example.
  • examples include a linear polysiloxane having one alkenyl group, a polysiloxane having one alkenyl group at the molecular end, and a cyclic siloxane having one alkenyl group.
  • the component (a ′) is a linear polysiloxane having one alkenyl group, specifically, for example, polydimethylsiloxane, dimethyl dimethylvinylsilyl group and trimethylsilyl group each blocked with one end each.
  • Polymethylphenylsiloxane blocked with a vinylsilyl group and a trimethylsilyl group each at one end polydiphenylsiloxane blocked with a dimethylvinylsilyl group and a trimethylsilyl group respectively, and a dimethylvinylsilyl group and a trimethylsilyl group.
  • SiO 2 unit, SiO 3 / Examples include at least one siloxane unit selected from the group consisting of 2 units, SiO units, and SiO 1/2 units, and polysiloxane composed of one dimethylvinylsiloxane unit.
  • component (a ′) is a cyclic siloxane having one alkenyl group, specifically, for example, 1-vinyl-1,3,3,5,5,7,7-heptamethylcyclotetrasiloxane, 1-vinyl Vinyl-3-phenyl-1,3,5,5,7,7-hexamethylcyclotetrasiloxane, 1-vinyl-3,5-diphenyl-1,3,5,7,7-pentamethylcyclotetrasiloxane, Examples include 1-vinyl-3,5,7-triphenyl-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane.
  • (a ′) components which are organosilicon compounds having one alkenyl group in one molecule, may be used alone or in combination of two or more.
  • the compound (b) having a hydrosilyl group used in the present invention is not particularly limited as long as it has one or more hydrosilyl groups in the molecule, but the obtained polyhedral polysiloxane modified product has transparency, heat resistance, From the viewpoint of light resistance, it is preferably a siloxane compound having a hydrosilyl group, and more preferably a cyclic siloxane having a hydrosilyl group or a linear polysiloxane. In particular, from the viewpoint of heat resistance, light resistance, blue laser resistance, and gas barrier properties, a cyclic siloxane is preferable.
  • the linear polysiloxane having a hydrosilyl group includes a copolymer of a dimethylsiloxane unit, a methylhydrogensiloxane unit and a terminal trimethylsiloxy unit, and a copolymer of a diphenylsiloxane unit, a methylhydrogensiloxane unit and a terminal trimethylsiloxy unit.
  • Copolymers copolymers, copolymers of methylphenylsiloxane units and methylhydrogensiloxane units and terminal trimethylsiloxy units, polydimethylsiloxane blocked at the end with dimethylhydrogensilyl groups, polyblocked at the ends with dimethylhydrogensilyl groups Examples thereof include diphenylsiloxane and polymethylphenylsiloxane blocked at the end with a dimethylhydrogensilyl group.
  • a linear polysiloxane having a hydrosilyl group a polysiloxane having a molecular end blocked with a dimethylhydrogensilyl group from the viewpoints of reactivity during modification, heat resistance of the resulting cured product, light resistance, etc.
  • polydimethylsiloxane having a molecular end blocked with a dimethylhydrogensilyl group can be suitably used. Specific examples thereof include tetramethyldisiloxane and hexamethyltrisiloxane.
  • Examples of the cyclic siloxane having a hydrosilyl group include 1,3,5,7-tetrahydrogen-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and 1-propyl-3,5,7-trihydrogen-1. , 3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, 1,5-dihydrogen-3,7-dihexyl-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5-trihydrogen -1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane, 1,3,5,7,9-pentahydrogen-1,3,5,7,9-pentamethylcyclopentasiloxane, 1,3,5,7, Examples thereof include 9,11-hexahydrogen-1,3,5,7,9,11-hexamethylcyclohexasiloxane.
  • cyclic siloxane in the present invention include, for example, 1,3,5,7-tetrahydro, from the viewpoints of industrial availability and reactivity, or heat resistance, light resistance, strength, and the like of the resulting cured product.
  • Gen-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane can be preferably used.
  • These compounds (b), which have a hydrosilyl group, may be used alone or in combination of two or more.
  • the modified polyhedral polysiloxane of the present invention comprises a polyhedral polysiloxane compound (a) having an alkenyl group and an organosilicon compound having one alkenyl group in one molecule (a ′) in the presence of a hydrosilylation catalyst described later. Is hydrosilylated with the compound (b) having a hydrosilyl group.
  • the method for obtaining the modified polyhedral polysiloxane of the present invention is not particularly limited and can be variously set. However, after reacting the component (a) and the component (b) in advance, the component (a ′) may be reacted. The component (a ′) and the component (b) may be reacted in advance, and then the component (a) may be reacted, or the component (a) and the component (a ′) may be allowed to coexist. May be reacted with. After completion of each reaction, for example, volatile unreacted components may be distilled off under reduced pressure and heating conditions, and used as a target product or an intermediate for the next step.
  • the component (a) and the component (b) are reacted and the unreacted (b).
  • the method of reacting the component (a ′) after distilling off the component) is preferred. Suppression of the formation of a compound containing only the component (a ′) and the component (b) and not containing the component (a) is preferable from the viewpoint of heat resistance.
  • Component (b) is preferably added so that the number of hydrosilyl groups is 2.5 to 20 with respect to one alkenyl group of component (a).
  • the addition amount is small, gelation proceeds due to a crosslinking reaction, so that the handleability of the modified polyhedral polysiloxane may be inferior, and when the addition amount is large, the physical properties of the cured product may be adversely affected.
  • the amount of component (a ′) added is preferably such that the number of alkenyl groups is 0.01 to 0.36 per hydrosilyl group of component (b).
  • the addition amount is small, the effect of improving the thermal shock resistance of the resulting cured product may be small.
  • the addition amount is large, the resulting cured product may be poorly cured.
  • the addition amount of the hydrosilylation catalyst used in the synthesis of the modified polyhedral polysiloxane is not particularly limited, but is 10 ⁇ 1 to 10 to 1 mol of the alkenyl group of the component (a) and the component (a ′) used in the reaction. It is preferable to use in the range of ⁇ 10 mol. It is preferably used in the range of 10 ⁇ 4 to 10 ⁇ 8 mol.
  • hydrosilylation catalysts depending on the type of hydrosilylation catalyst, it absorbs light with a short wavelength, which may cause coloration or decrease the light resistance of the resulting cured product. There is also a risk of foaming.
  • reaction may not progress and there exists a possibility that a target object may not be obtained.
  • the reaction temperature of the hydrosilylation reaction is about 30 to 400 ° C., preferably 40 to 250 ° C., and more preferably 45 to 140 ° C. If the temperature is too low, the reaction does not proceed sufficiently, and if the temperature is too high, gelation may occur and handling properties may deteriorate.
  • the modified polyhedral polysiloxane of the present invention has the formula [XR 3 2 SiO—SiO 3/2 ] a [R 4 3 SiO—SiO 3/2 ] b [A + b is an integer of 6 to 24, a is an integer of 1 or more, b is 0 or an integer of 1 or more; R 3 is an alkyl group or an aryl group; R 4 is an alkenyl group, a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group Or a group linked to another polyhedral skeleton polysiloxane; X has a structure represented by the following general formula (1) or general formula (2), and when there are a plurality of X, the general formula (1 ) Or the structure of the general formula (2) may be different, or the structure of the general formula (1) or the general formula (2) may be mixed.
  • Z is a hydrogen atom, an alkenyl group, an alkyl group, an aryl group, or a site bonded to the polyhedral polysiloxane via an alkylene chain, which may be the same or different.
  • at least one of Y or Z is a hydrogen atom, and at least one has the structure of the following general formula (3).
  • R 5 is not particularly limited as long as it is a group containing a silicon compound, but preferably contains at least one aryl group in one molecule from the viewpoint of gas barrier properties and refractive index. More preferably, the aryl group is directly bonded to a silicon atom from the viewpoints of heat resistance and light resistance.
  • Such a modified polyhedral polysiloxane of the present invention can ensure compatibility with various compounds, specifically, the component (B) described later, and further contains, for example, a hydrosilyl group in the molecule. Therefore, it is possible to react with a compound having various alkenyl groups. Specifically, it is excellent in heat resistance, light resistance, blue laser resistance, and gas barrier properties by reacting with polysiloxane (B1) or organic compound (B2) having two or more alkenyl groups in one molecule described later. A cured product can be obtained.
  • the modified polyhedral polysiloxane of the present invention can also be made liquid at a temperature of 20 ° C. It is preferable that the polyhedral polysiloxane modified is in a liquid form because of excellent handling properties.
  • modified polyhedral polysiloxane of the present invention preferably contains three or more hydrosilyl groups on average in the molecule from the viewpoint of the strength, heat resistance, light resistance, and gas barrier properties of the resulting cured product.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention is characterized by containing the polyhedral polysiloxane modified product of the present invention described above (hereinafter also referred to as polyhedral polysiloxane modified product (A)), and further includes one molecule.
  • a compound (B) having two or more alkenyl groups may be contained therein.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention is cured by hydrosilylating the hydrosilyl group of the modified polyhedral polysiloxane (A) and the alkenyl group of the compound (B).
  • hydrosilylation reaction it is preferable to use a hydrosilylation catalyst.
  • the hydrosilylation catalyst that can be used in this reaction those described below can be used.
  • the hydrosilylation catalyst used in the synthesis of the polyhedral polysiloxane modified product (A) is combined with the polyhedral polysiloxane modified product. Since it is carried in, it does not need to use a hydrosilylation catalyst separately.
  • the addition amount of the compound (B) can be variously set, but 0.3 to 5, preferably 0.5 to 3 hydrosilyl groups are contained in the modified polyhedral polysiloxane (A) per alkenyl group. It is desirable to add at a ratio of If the proportion of alkenyl groups is too small, poor appearance due to foaming or the like tends to occur, and if the proportion of alkenyl groups is too large, physical properties after curing may be adversely affected.
  • the compound (B) for example, polysiloxane (B1) having two or more alkenyl groups in one molecule, an organic compound (B2) described later, and the like are preferable. In addition, you may use together (B1) component and (B2) component.
  • the number of siloxane units of the polysiloxane (B1) having two or more alkenyl groups in one molecule is not particularly limited, but is preferably 2 or more, and more preferably 2 to 10.
  • the composition tends to volatilize, and desired physical properties may not be obtained after curing.
  • cured material may fall.
  • the polysiloxane (B1) having two or more alkenyl groups in one molecule preferably has an aryl group from the viewpoint of gas barrier properties.
  • the aryl group is preferably bonded directly to the Si atom from the viewpoint of heat resistance and light resistance.
  • the aryl group may be present at either the side chain or the end of the molecule, and the molecular structure of such an aryl group-containing polysiloxane is not limited.
  • the aryl group-containing polysiloxane has a straight chain, branched chain, or partially branched chain. In addition to the chain, it may have a cyclic structure.
  • aryl groups include phenyl group, naphthyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 2-ethylphenyl group, 3-ethylphenyl group, 4-ethylphenyl group.
  • the polysiloxane (B1) having two or more alkenyl groups in one molecule is a linear polysiloxane having two or more alkenyl groups from the viewpoint of heat resistance and light resistance, and two alkenyl groups at the molecular ends.
  • Preferred examples include polysiloxanes having the above and cyclic siloxanes having two or more alkenyl groups.
  • linear polysiloxane having two or more alkenyl groups include copolymers of dimethylsiloxane units, methylvinylsiloxane units and terminal trimethylsiloxy units, diphenylsiloxane units, methylvinylsiloxane units and terminal trimethylsiloxy units.
  • Copolymer methylphenylsiloxane unit, copolymer of methylvinylsiloxane unit and terminal trimethylsiloxy unit, polydimethylsiloxane blocked with dimethylvinylsilyl group, endblocked with dimethylvinylsilyl group Examples thereof include polydiphenylsiloxane and polymethylphenylsiloxane whose ends are blocked with dimethylvinylsilyl groups.
  • polysiloxane having two or more alkenyl groups at the molecular terminals include polysiloxanes whose ends are blocked with the dimethylvinylsilyl group exemplified above, two or more dimethylvinylsiloxane units and SiO 2 units, SiO 3 / Examples thereof include polysiloxane composed of at least one siloxane unit selected from the group consisting of 2 units and SiO units.
  • Cyclic siloxane compounds having two or more alkenyl groups include 1,3,5,7-vinyl-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5,7-vinyl-1-phenyl. -3,5,7-trimethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5,7-vinyl-1,3-diphenyl-5,7-dimethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5,7-vinyl-1,5 -Diphenyl-3,7-dimethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5,7-vinyl-1,3,5-triphenyl-7-methylcyclotetrasiloxane, 1-phenyl-3,5,7-trivinyl- 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, 1,3-diphenyl-5,7-divinyl-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5-tri Nyl-1,3,
  • polysiloxanes (B1) having two or more alkenyl groups in one molecule may be used alone or in combination of two or more.
  • the component (B2) in the present invention specifically serves as, for example, a crosslinking agent for the component (A), and can provide a cured product having heat resistance, light resistance, and gas barrier properties.
  • the organic compound (B2) in the present invention is not particularly limited as long as it is an organic compound represented by the following general formula (4) and contains two or more alkenyl groups in one molecule.
  • R 9 represents a monovalent organic group having 1 to 50 carbon atoms or a hydrogen atom, and each R 9 may be different or the same.
  • the component (B2) in the present invention contains two or more alkenyl groups in one molecule, the strength, gas barrier property, heat resistance, light resistance and the like of the resulting cured product are excellent. Further, from the viewpoint of gas barrier properties, the number average molecular weight is preferably less than 900.
  • the component (B2) is represented by the above general formula (4) and contains two or more alkenyl groups in one molecule, for example, from the viewpoint of adhesion to the substrate when the composition is cured with the substrate. From the viewpoint of a balance between heat resistance and light resistance, it is more preferable to use triallyl isocyanurate, diallyl isocyanurate, diallyl monomethyl isocyanurate, diallyl monoglycidyl isocyanurate. From the viewpoint of thermal shock resistance, diallyl monomethyl isocyanurate is more preferable.
  • the skeleton of the component (B2) may have a functional group other than an alkenyl group, but from the viewpoint of compatibility with the component (A), a straight chain such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group may be used.
  • a functional group having a low polarity such as an aliphatic hydrocarbon group on the chain is preferred, and a methyl group is particularly preferred from the viewpoint of heat resistance and light resistance.
  • a hydrosilylation catalyst is used when the polyhedral polysiloxane modified body (A) is synthesized and the polyhedral polysiloxane composition containing the modified body (A) is cured.
  • hydrosilylation catalyst used in the present invention a known hydrosilylation catalyst can be used, and there is no particular limitation.
  • platinum-olefin complex platinum-olefin complex, chloroplatinic acid, platinum simple substance, support (alumina, silica, carbon black, etc.) supported by solid platinum; platinum-vinylsiloxane complex, for example, Pt n (ViMe 2 SiOSiMe 2 Vi) n , Pt [(MeViSiO) 4 ] m ; platinum-phosphine complex such as Pt (PPh 3 ) 4 , Pt (PBu 3 ) 4 ; platinum-phosphite complex such as Pt [P (OPh) 3 ] 4 , Pt [P (OBu) 3 ] 4 (wherein Me represents a methyl group, Bu represents a butyl group, Vi represents a vinyl group, Ph represents a phenyl group, and n and m represent an integer) , Pt (acac) 2, also platinum described in U.S.
  • platinum-vinylsiloxane complex platinum-vinylsi
  • catalysts other than platinum compounds include RhCl (PPh 3 ) 3 , RhCl 3 , Rh / Al 2 O 3 , RuCl 3 , IrCl 3 , FeCl 3 , AlCl 3 , PdCl 2 .2H 2 O, NiCl 2. , TiCl 4 , and the like. These catalysts may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of catalytic activity, chloroplatinic acid, platinum-olefin complex, platinum-vinylsiloxane complex, Pt (acac) 2 and the like are preferable.
  • the curing retarder is a component for improving the storage stability of the polyhedral polysiloxane composition of the present invention or adjusting the reactivity of the hydrosilylation reaction during the curing process.
  • known compounds used in addition-type curable compositions with hydrosilylation catalysts can be used. Specifically, compounds containing aliphatic unsaturated bonds, organophosphorus compounds , Organic sulfur compounds, nitrogen-containing compounds, tin compounds, organic peroxides, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the compound containing an aliphatic unsaturated bond examples include 3-hydroxy-3-methyl-1-butyne, 3-hydroxy-3-phenyl-1-butyne, and 3,5-dimethyl-1- Examples thereof include propargyl alcohols such as hexyn-3-ol and 1-ethynyl-1-cyclohexanol, ene-yne compounds, maleic acid esters such as maleic anhydride and dimethyl maleate, and the like.
  • organophosphorus compound examples include triorganophosphine, diorganophosphine, organophosphon, and triorganophosphite.
  • organic sulfur compound examples include organomercaptans, diorganosulfides, hydrogen sulfide, benzothiazole, thiazole, benzothiazole disulfide, and the like.
  • nitrogen-containing compounds include N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-diethylethylenediamine, N, N-dibutylethylenediamine, and N, N-dibutyl.
  • -1,3-propanediamine N, N-dimethyl-1,3-propanediamine
  • tin compounds include stannous halide dihydrate, stannous carboxylate, and the like.
  • organic peroxide examples include di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, and t-butyl perbenzoate.
  • dimethyl maleate, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, and 1-ethynyl-1-cyclohexanol can be exemplified as particularly preferred retarders.
  • the addition amount of the curing retarder is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 10 ⁇ 1 to 10 3 mol per 1 mol of the hydrosilylation catalyst, and more preferably in the range of 1 to 300 mol. It is preferably used in the range of 1 to 100 mol.
  • these hardening retarders may be used independently and may be used in combination of 2 or more types.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention can be obtained by adding the component (A) and the component (B) and, if necessary, the above-described hydrosilylation catalyst and curing retarder.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention can be handled as a liquid resin composition. By using a liquid resin composition, it is possible to easily obtain a molded body according to the application by injecting or applying to a mold, package, substrate or the like and curing.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention preferably has a viscosity of 1 Pa ⁇ s or higher at a temperature of 23 ° C. It is because it will be excellent by the handling property at the time of sealing an optical semiconductor element etc.
  • the temperature is preferably 30 to 400 ° C, more preferably 50 to 250 ° C. If the curing temperature is too high, the resulting cured product tends to have poor appearance, and if it is too low, curing is insufficient. Moreover, you may make it harden
  • the curing time can be appropriately selected depending on the curing temperature, the amount of hydrosilylation catalyst used and the amount of reactive groups, and other combinations of the polyhedral polysiloxane-based composition. By performing the treatment for 1 minute to 12 hours, preferably 10 minutes to 8 hours, a good cured product can be obtained.
  • a cured product obtained by curing the polyhedral polysiloxane composition of the present invention is also one aspect of the present invention.
  • the polyhedron structure polysiloxane composition of the present invention may contain an adhesion-imparting agent as necessary.
  • the adhesiveness imparting agent is, for example, used for the purpose of improving the adhesion between the polyhedral polysiloxane composition and the substrate in the present invention, and is not particularly limited as long as it has such an effect.
  • a silane coupling agent can be exemplified as a preferred example.
  • the silane coupling agent is not particularly limited as long as it is a compound having at least one functional group reactive with an organic group and one hydrolyzable silicon group in the molecule.
  • the group reactive with the organic group is preferably at least one functional group selected from an epoxy group, a methacryl group, an acrylic group, an isocyanate group, an isocyanurate group, a vinyl group, and a carbamate group from the viewpoint of handling. From the viewpoints of adhesiveness and adhesiveness, an epoxy group, a methacryl group, and an acrylic group are particularly preferable.
  • As the hydrolyzable silicon group an alkoxysilyl group is preferable from the viewpoint of handleability, and a methoxysilyl group and an ethoxysilyl group are particularly preferable from the viewpoint of reactivity.
  • preferred silane coupling agents include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and 3-glycidoxy.
  • the addition amount of the silane coupling agent is preferably 0.05 to 30 parts by weight, more preferably 0.1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixture of the component (A) and the component (B). 10 parts by weight. If the addition amount is small, the effect of improving the adhesiveness does not appear, and if the addition amount is large, the physical properties of the cured product may be adversely affected.
  • Adhesion promoters include, but are not limited to, epoxy-containing compounds, epoxy resins, boronic ester compounds, organoaluminum compounds, and organotitanium compounds.
  • An inorganic filler can be added to the polyhedral polysiloxane composition of the present invention as necessary.
  • an inorganic filler By adding an inorganic filler, the strength, hardness, elastic modulus, thermal expansion coefficient, thermal conductivity, heat dissipation, electrical properties, light reflectance, flame retardancy, fire resistance, and gas barrier properties of the resulting molded product are obtained.
  • Various physical properties such as can be improved.
  • the inorganic filler is not particularly limited as long as it is an inorganic substance or a compound containing an inorganic substance. Specifically, for example, quartz, fumed silica, precipitated silica, silicic anhydride, fused silica, crystalline silica, ultrafine powder amorphous silica, etc.
  • Silica-based inorganic filler alumina, zircon, iron oxide, zinc oxide, titanium oxide, silicon nitride, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, glass fiber, glass flake, alumina fiber, carbon fiber, mica, graphite, carbon black, Examples thereof include ferrite, graphite, diatomaceous earth, white clay, clay, talc, aluminum hydroxide, calcium carbonate, manganese carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, potassium titanate, calcium silicate, inorganic balloon, and silver powder. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the inorganic filler may be appropriately subjected to a surface treatment.
  • the surface treatment include alkylation treatment, trimethylsilylation treatment, silicone treatment, treatment with a silane coupling agent, and the like, but are not particularly limited.
  • the shape of the inorganic filler various types such as a crushed shape, a piece shape, a spherical shape, and a rod shape can be used.
  • the average particle size and particle size distribution of the inorganic filler are not particularly limited, but from the viewpoint of gas barrier properties, the average particle size is preferably 0.005 to 50 ⁇ m, more preferably 0.01 to 20 ⁇ m. More preferably.
  • the BET specific surface area although not particularly limited, from the viewpoint of gas barrier properties, it is preferably 70m 2 / g or more, more preferably 100 m 2 / g or more, further 200 meters 2 / It is especially preferable that it is g or more.
  • the addition amount of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably 1 to 1000 parts by weight, more preferably 3 to 500 parts by weight, and still more preferably 100 parts by weight of the mixture of the component (A) and the component (B). Is 5 to 300 parts by weight.
  • the amount of the inorganic filler added is large, the fluidity may be deteriorated, and when the amount of the inorganic filler added is small, desired physical properties may not be obtained.
  • the order of mixing the inorganic filler is not particularly limited. However, in terms of easy storage stability, a method of mixing the component (A) after mixing with the component (B) is desirable. Moreover, in the point that the (A) component and (B) component which are reaction components are mixed well and it is easy to obtain a stable molded product, the inorganic filler is added to the mixture of the (A) component and the (B) component. It is preferable to mix.
  • the means for mixing these inorganic fillers is not particularly limited, but specifically, for example, a stirrer such as a two-roll or three-roll, a planetary stirring deaerator, a homogenizer, a dissolver, a planetary mixer, etc. And melt kneaders such as a plast mill.
  • the mixing of the inorganic filler may be performed at normal temperature, may be performed by heating, may be performed under normal pressure, or may be performed under reduced pressure. If the temperature during mixing is high, the composition may be cured before molding.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention may contain various additives such as phosphors, colorants, heat resistance improvers, reaction control agents, mold release agents, or dispersants for fillers as necessary. It can be optionally added.
  • the filler dispersant include diphenylsilane diol, various alkoxysilanes, carbon functional silane, silanol group-containing low molecular weight siloxane, and the like.
  • the above-mentioned components are uniformly mixed using a kneader such as a roll, a Banbury mixer, a kneader, or using a planetary stirring deaerator, and heat-treated as necessary. Or may be given.
  • a kneader such as a roll, a Banbury mixer, a kneader, or using a planetary stirring deaerator, and heat-treated as necessary. Or may be given.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention can be used as a molded article.
  • a molding method any method such as extrusion molding, compression molding, blow molding, calender molding, vacuum molding, foam molding, injection molding, liquid injection molding, and cast molding can be used.
  • molded product obtained in the present invention include, for example, substrate materials in the field of liquid crystal displays, light guide plates, prism sheets, deflection plates, retardation plates, viewing angle correction films, adhesives, color filters, polarizers.
  • peripheral material of the liquid crystal display device such as a protective film and a film for liquid crystal such as a passivation film are exemplified. It is also used in PDP (plasma display) sealants, antireflection films, optical correction films, housing materials, front glass protective films, front glass substitute materials, adhesives, color filters, passivation films, and LED display devices.
  • PDP plasma display
  • LED element mold material front glass protective film, front glass substitute material, adhesive, color filter, passivation film, substrate material for plasma addressed liquid crystal display, light guide plate, prism sheet, deflector plate, retardation plate, field of view Corner correction film, adhesive, color filter, polarizer protective film, passivation film, front glass protective film, front glass substitute material, color filter, adhesive, passivation film, and field emission in organic EL displays
  • Various film substrate in Isupurei (FED) front glass protective films, front glass substitute material, adhesive, a color filter, a passivation film is exemplified.
  • VD video disc
  • CD / CD-ROM compact disc
  • CD-R / RW compact disc
  • DVD-R / DVD-RAM Compact Disc
  • MO / MD compact disc
  • PD phase change disc
  • disc substrate materials for optical cards examples include pickup lenses, protective films, sealants, and adhesives. More specifically, optical pickup members such as next-generation DVDs, such as pickup lenses, collimator lenses, objective lenses, sensor lenses, protective films, element sealants, sensor sealants, gratings, adhesives, prisms And a wave plate, a correction plate, a splitter, a hologram, a mirror, and the like.
  • next-generation DVDs such as pickup lenses, collimator lenses, objective lenses, sensor lenses, protective films, element sealants, sensor sealants, gratings, adhesives, prisms And a wave plate, a correction plate, a splitter, a hologram, a mirror, and the like.
  • examples include still camera lens materials, viewfinder prisms, target prisms, viewfinder covers, and light receiving sensor sections.
  • a photographing lens and a viewfinder of a video camera are exemplified.
  • the projection lens of a projection television, a protective film, a sealing agent, an adhesive agent, etc. are illustrated. Examples are materials for lenses of optical sensing devices, sealants, adhesives, and films.
  • optical fiber materials, lenses, waveguides, element sealants, adhesives and the like around optical switches in optical communication systems are exemplified.
  • Examples include optical fiber materials, ferrules, sealants, adhesives and the like around the optical connector.
  • Examples of optical passive components and optical circuit components include lenses, waveguides, LED element sealants, adhesives, and the like.
  • Examples include substrate materials, fiber materials, element sealants, adhesives, and the like around an optoelectronic integrated circuit (OEIC).
  • OEIC optoelectronic integrated circuit
  • examples include sensors for industrial use such as lighting and light guides for decorative displays, displays and signs, and optical fibers for communication infrastructure and for connecting digital devices in the home.
  • Examples of the semiconductor integrated circuit peripheral material include an interlayer insulating film, a passivation film, an LSI, and a resist material for microlithography for an LSI material.
  • automotive lamp reflectors In the field of automobiles and transport equipment, automotive lamp reflectors, bearing retainers, gear parts, anti-corrosion coatings, switch parts, headlamps, engine internal parts, electrical parts, various interior and exterior parts, drive engines, brake oil tanks, automobile protection Examples include rusted steel plates, interior panels, interior materials, protective / bundling wireness, fuel hoses, automobile lamps, and glass substitutes.
  • the multilayer glass for rail vehicles is illustrated. Further, examples thereof include a toughness imparting agent for aircraft structural materials, engine peripheral members, wireness for protection and binding, and corrosion-resistant coating.
  • Next-generation optical / electronic functional organic materials include next-generation DVDs, organic EL device peripheral materials, organic photorefractive devices, light-to-light conversion devices, optical amplification devices, optical computing devices, substrate materials around organic solar cells, Examples thereof include fiber materials, element sealants, and adhesives.
  • An optical semiconductor device using the polyhedral polysiloxane composition of the present invention as a sealing agent is also one aspect of the present invention.
  • SiH value The following SiH value is obtained by making a mixture of the compound and dibromoethane, dissolving in deuterated chloroform, and performing NMR measurement using 300 MHz NMR manufactured by Varian Technologies Japan Limited.
  • SiH value (mol / kg) [integral value of peak attributed to SiH group of compound] / [integral value of peak attributed to methyl group of dibromoethane] ⁇ 4 ⁇ [weight of dibromoethane in mixture] / [Molecular weight of dibromoethane] / [weight of compound in mixture] (1) Calculated using
  • the polyhedral polysiloxane composition was filled into a mold and thermally cured in a convection oven at 80 ° C. ⁇ 2 hours, 100 ° C. ⁇ 1 hour, 150 ° C. ⁇ 5 hours to prepare a sample having a thickness of 2 mm.
  • Heat resistance test The sample prepared as described above was cured for 200 hours in a convection oven (in air) set at a temperature of 150 ° C. and visually observed. The case where no change in color due to coloring or the like was observed was evaluated as ⁇ , and the case where it was observed was evaluated as ⁇ .
  • LED package (Product name: TOP LED 1-IN-1) with one single crystal silicon chip of 0.4mm x 0.4mm x 0.2mm, Epoxy adhesive (Product name) manufactured by Henkel Japan : LOCITE 348) and fixed by heating in a convection oven set at 150 ° C. for 30 minutes.
  • a polyhedral polysiloxane-based composition was injected here, and a sample was prepared by thermosetting in a convection oven at 80 ° C. ⁇ 2 hours, 100 ° C. ⁇ 1 hour, 150 ° C. ⁇ 5 hours.
  • moisture permeability of the cured product is used as an index of gas barrier properties of the obtained cured product. That is, low moisture permeability is synonymous with high gas barrier properties.
  • a polyhedral polysiloxane composition was filled into a mold and thermally cured in a convection oven at 80 ° C. ⁇ 2 hours, 100 ° C. ⁇ 1 hour, 150 ° C. ⁇ 5 hours to prepare a sample of 5 cm square and 2 mm thickness. . This sample was cured for 24 hours in an environment of room temperature 25 ° C. and humidity 55% RH.
  • a jig is prepared by fixing a 5 cm square polyisobutylene rubber sheet (3 mm thick, 3 cm square inside so as to be a square shape) on top of a 5 cm square plate glass (0.5 mm thick), 1 g of calcium chloride (for moisture measurement) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. is filled into a square shape. Furthermore, the above 5 cm square sample with a thickness of 2 mm is fixed to the upper part, and this is used as a test specimen. The test specimen is cured for 24 hours at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% RH in a thermo-hygrostat (PR-2KP manufactured by ESPEC).
  • PR-2KP thermo-hygrostat
  • Moisture permeability (g / m 2 / day) ⁇ (total weight of test specimen after moisture permeability test (g)) ⁇ (total weight of specimen before moisture permeability test (g)) ⁇ ⁇ 10000/9 (2)
  • the moisture permeability (water vapor transmission rate) was calculated according to
  • Example 1 A platinum vinylsiloxane complex obtained by dissolving 5.00 g of tris (vinyldimethylsiloxy) pentakis (trimethylsiloxy) octasilsesquioxane, which is an alkenyl group-containing polyhedral polysiloxane compound obtained in Production Example 1, in 10.0 g of toluene. 0.48 ⁇ L of a xylene solution (platinum vinylsiloxane complex containing 3 wt% as platinum, manufactured by Umicore Precious Metals Japan, Pt-VTSC-3X) was added.
  • a xylene solution platinum vinylsiloxane complex containing 3 wt% as platinum, manufactured by Umicore Precious Metals Japan, Pt-VTSC-3X
  • Example 2 A platinum vinylsiloxane complex obtained by dissolving 5.00 g of tris (vinyldimethylsiloxy) pentakis (trimethylsiloxy) octasilsesquioxane, which is an alkenyl group-containing polyhedral polysiloxane compound obtained in Production Example 1, in 10.0 g of toluene. 0.48 ⁇ L of a xylene solution (platinum vinylsiloxane complex containing 3 wt% as platinum, manufactured by Umicore Precious Metals Japan, Pt-VTSC-3X) was added.
  • a xylene solution platinum vinylsiloxane complex containing 3 wt% as platinum, manufactured by Umicore Precious Metals Japan, Pt-VTSC-3X
  • Example 3 3.37 g of vinyldiphenylmethylsilane (0.29 alkenyl groups for one hydrosilyl group of 1,3,5,7-tetrahydrogen-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane used) was dissolved in 3.37 g of toluene, and 0.56 ⁇ L of a xylene solution of a platinum vinylsiloxane complex (platinum vinylsiloxane complex containing 3 wt% as platinum, Pt-VTSC-3X, manufactured by Umicore Precious Metals Japan) was added.
  • platinum vinylsiloxane complex platinum vinylsiloxane complex containing 3 wt% as platinum, Pt-VTSC-3X, manufactured by Umicore Precious Metals Japan
  • Example 4 5.00 g of tris (vinyldimethylsiloxy) pentakis (trimethylsiloxy) octasilsesquioxane, which is an alkenyl group-containing polyhedral polysiloxane compound obtained in Production Example 1, was dissolved in 16.73 g of toluene, and vinyldiphenylmethylsilane was dissolved.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention containing the component (A) and the component (B1) has high heat resistance and light resistance, and is excellent in cold shock resistance and gas barrier properties. And it has the viscosity with the favorable handling property at the time of sealing an optical semiconductor element.
  • Example 5 1.68 g of diallyl methyl isocyanurate was added to 10.00 g of the modified polyhedral polysiloxane obtained in Production Example 2 and stirred to prepare a polyhedral polysiloxane composition.
  • Various evaluations described above were performed using the composition thus obtained, and the results are shown in Table 2.
  • Example 6 To 10.00 g of the modified polyhedral polysiloxane obtained in Production Example 3, 1.73 g of diallyl methyl isocyanurate was added and stirred to prepare a polyhedral polysiloxane composition. Various evaluations described above were performed using the composition thus obtained, and the results are shown in Table 2.
  • Example 7 1.13 g of diallyl methyl isocyanurate, 1,5-divinyl-3,3-diphenyl-1,1,5,5-tetramethyltrisiloxane were added to 10.00 g of the modified polyhedral polysiloxane obtained in Production Example 2. 1.12 g was added and stirred to prepare a polyhedral polysiloxane composition. Various evaluations described above were performed using the composition thus obtained, and the results are shown in Table 2.
  • Example 8 To 10.00 g of the modified polyhedral polysiloxane obtained in Production Example 2, 2.00 g of diallyl monoglycidyl isocyanurate was added and stirred to prepare a polyhedral polysiloxane composition. Various evaluations described above were performed using the composition thus obtained, and the results are shown in Table 2.
  • the polyhedral polysiloxane composition of the present invention containing the component (A) and the component (B2) or the component (B2) and the component (B1) has high heat resistance and light resistance. It has been found that it has excellent thermal shock resistance and gas barrier properties. Because of such characteristics, the polysiloxane composition of the present invention can be suitably used as various sealants, and optical devices, optical semiconductor devices, etc. are created using the sealants. It is also possible to do.

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Abstract

本発明は、高い耐熱性、耐光性を有し、ガスバリア性および耐冷熱衝撃性に優れ、かつ、光半導体素子を封止する際のハンドリング性が良好な多面体構造ポリシロキサン系組成物を提供することを目的とし、本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)をヒドロシリル化反応することにより得られる多面体構造ポリシロキサン変性体であって、上記多面体構造ポリシロキサン変性体は1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a')に由来する構造を有することを特徴とする。

Description

多面体構造ポリシロキサン変性体、多面体構造ポリシロキサン系組成物、硬化物、及び、光半導体デバイス
本発明は、多面体構造ポリシロキサン変性体、多面体構造ポリシロキサン系組成物、硬化物、及び、光半導体デバイスに関する。
ポリシロキサン系組成物は、耐熱性、耐寒性、耐候性、耐光性、化学的安定性、電気特性、難燃性、耐水性、透明性、着色性、非粘着性、非腐食性に優れており、様々な産業で利用されている。中でも、多面体構造を有するポリシロキサンで構成された組成物は、その特異的な化学構造から、さらに優れた耐熱性、耐光性、化学的安定性、低誘電性等を示すことが知られている。
多面体構造を有するポリシロキサンを用いた応用例として、光半導体素子封止剤用途への展開を意図したものがあり、例えば特許文献1において、2つ以上のオキセタニル基を有する多面体構造を有するポリシロキサン樹脂と1つ以上のエポキシ基を含有する脂肪族炭化水素とカチオン重合開始剤とを含有する多面体構造を有するポリシロキサン系組成物が開示されており、この材料は高屈折で光の取り出し効率が高い。しかしながら、特許文献1に開示されたポリシロキサン系組成物は、オキセタニル基やエポキシ基を有しているため、耐熱性、耐光性が低い問題があった。
このような問題に対し、例えば、特許文献2では、エポキシ基を有するポリオルガノポリシロキサンのガラス転移温度を限定することで耐熱性、耐光性の課題を改善しており、さらに、この材料は耐冷熱衝撃試験後も、クラックが生じにくいとされている。
しかしながら、依然、白色LEDのような高い耐熱性、耐光性が求められる用途での使用は困難であり、耐冷熱衝撃性も満足できる材料ではなかった。
また、ポリシロキサン系組成物は優れた特性を持つ一方で、一般にガスバリア性が低いといった問題点を有している。そのため、光半導体素子封止剤用途で用いた場合、リフレクターが硫化物によって黒色化する問題があり、この問題に対して、例えば特許文献3では、予め金属部材をガスバリア性の高いアクリル系樹脂でコーティング処理を行い、そのうえで、シリコーン樹脂で封止を行っている。
しかしながら、該当技術で使用しているシリコーン樹脂自体のガスバリア性は低く、アクリル系樹脂でコーティング処理を行った後に、別途シリコーン樹脂で封止する等、手間がかかり、生産性に問題があった。
また、光半導体素子封止剤用途においては、白色光を得るために、青色の発光素子に対して黄色の蛍光体を含有させた封止剤を用いる、あるいは、より演色性を高めるために、青色の発光素子に対して緑色の蛍光体と赤色の蛍光体とを含有させた封止剤を用いる等の手段を用いるが、封止剤の粘度が低い場合には、封止剤のハンドリング時に蛍光体の沈降が起こり、発光色のバラツキが発生するといった問題があった。
例えば、特許文献4において、多面体構造を有するポリシロキサン変性体を用いた組成物が開示されており、この材料は、成型加工性、透明性、耐熱・耐光性、接着性に優れている。しかしながら、組成物の粘度(ハンドリング性)やガスバリア性についてはさらなる改良の余地も残されていた。
以上のように、高い耐熱性、耐光性を有し、耐冷熱衝撃性およびガスバリア性に優れ、かつ、光半導体素子を封止する際のハンドリング性が良好な材料の開発が望まれていた。
特開2008-163260号公報 特開2007-169427号公報 特開2009-206124号公報 国際公開第2008/010545号
高い耐熱性、耐光性を有し、ガスバリア性および耐冷熱衝撃性に優れ、かつ、光半導体素子等を封止する際のハンドリング性が良好な多面体構造ポリシロキサン系組成物、このような組成物を得るための多面体構造ポリシロキサン変性体、このような組成物を用いた硬化物及び光半導体デバイスを提供する。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、以下の構成を有する多面体構造ポリシロキサン変性体、多面体構造ポリシロキサン系組成物、硬化物、及び、光半導体デバイスを完成した。
(1)アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)をヒドロシリル化反応することにより得られる多面体構造ポリシロキサン変性体であって、
上記多面体構造ポリシロキサン変性体は1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)に由来する構造を有することを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体。
(2)多面体構造ポリシロキサン変性体が、温度20℃において、液状であることを特徴とする(1)に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(3)1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)が、アリール基を1個以上有する有機ケイ素化合物であることを特徴とする(1)または(2)に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(4)アリール基が直接ケイ素原子に結合していることを特徴とする(3)に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(5)ヒドロシリル基を有する化合物(b)が、ヒドロシリル基を有する環状シロキサンおよび/または直鎖状シロキサンであることを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(6)ヒドロシリル基を含有する化合物(b)が、ヒドロシリル基を有する環状シロキサンであることを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(7)ヒドロシリル基を含有する化合物(b)が、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンであることを特徴とする(6)に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(8)アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)が、式
[AR SiO-SiO3/2[R SiO-SiO3/2 
(a+bは6~24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Aは、アルケニル基;Rは、アルキル基またはアリール基;Rは、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)
で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物であることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(9)式
[XR SiO-SiO3/2[R SiO-SiO3/2
[a+bは6~24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Rは、アルキル基またはアリール基;Rは、アルケニル基、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基;Xは、下記一般式(1)あるいは一般式(2)のいずれかの構造を有し、Xが複数ある場合は一般式(1)あるいは一般式(2)の構造が異なっていても良くまた一般式(1)あるいは一般式(2)の構造が混在していても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
{lは2以上の整数;mは0以上の整数;nは2以上の整数;Yは水素原子、アルケニル基、アルキル基、アリール基、もしくは、アルキレン鎖を介して多面体構造ポリシロキサンと結合している部位であり、同一であっても異なっていてもよい。;Zは、水素原子、アルケニル基、アルキル基、アリール基、もしくは、アルキレン鎖を介して多面体構造ポリシロキサンと結合している部位であり、同一であっても異なっていてもよい。ただし、YあるいはZの少なくとも1つは水素原子であり、少なくとも1つは下記一般式(3)の構造を有する。
-[CH-R5  (3)
(lは2以上の整数;Rは有機ケイ素化合物を含有する基);Rは、アルキル基またはアリール基}]
で表されるシロキサン単位から構成されることを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体。
(10)Rがアリール基を1個以上含有することを特徴とする(9)に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(11)アリール基が直接ケイ素原子に結合していることを特徴とする(10)に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(12)分子中にヒドロシリル基を平均して3つ以上含有することを特徴とする(1)~(11)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
(13)(1)~(12)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン変性体(A)を含有することを特徴とする多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(14)更に、1分子中にアルケニル基を2個以上有する化合物(B)を含有することを特徴とする(13)に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(15)化合物(B)が、1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)であることを特徴とする(14)に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(16)1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)が、アリール基を1個以上有することを特徴とする(15)に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(17)化合物(B)が、下記一般式(4)で表される有機化合物(B2)であって、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中Rは炭素数1~50の一価の有機基または水素原子を表し、それぞれのRは異なっていても同一であってもよい。)、かつ1分子中にアルケニル基を2個以上含有する有機化合物(B2)
であることを特徴とする(13)に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(18)有機化合物(B2)が、数平均分子量900未満であることを特徴とする(17)に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(19)有機化合物(B2)が、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルイソシアヌレート、ジアリルモノメチルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレートからなる群において選ばれる少なくとも1種類の化合物であることを特徴とする(17)又は(18)に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(20)有機化合物(B2)が、ジアリルモノメチルイソシアヌレートであることを特徴とする(17)又は(18)に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(21)多面体構造ポリシロキサン系組成物が、温度23℃において、1Pa・s以上の粘度を有することを特徴とする(13)~(20)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(22)ヒドロシリル化触媒を含有することを特徴とする(13)~(21)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(23)硬化遅延剤を含有することを特徴とする(13)~(22)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
(24)(13)~(23)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物を硬化させてなる硬化物。
(25)(13)~(23)のいずれかに記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物を封止剤として用いてなる光半導体デバイス。
本発明によれば、高い耐熱性、耐光性を有し、ガスバリア性および耐冷熱衝撃性に優れ、かつ、光半導体素子を封止する際のハンドリング性が良好な多面体構造ポリシロキサン系組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、上述した特性を有する多面体構造ポリシロキサン系組成物の配合物として好適な多面体構造ポリシロキサン変性体を提供することができる。
さらに、本発明によれば、高い耐熱性、耐光性を有し、ガスバリア性および耐冷熱衝撃性に優れた硬化物、並びに、このような特性を備えた封止剤を備えた光半導体デバイスを提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体について説明する。
本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体は、アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)をヒドロシリル化反応することにより得られる多面体構造ポリシロキサン変性体であって、
上記多面体構造ポリシロキサン変性体は1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)に由来する構造を有することを特徴とする。
<アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)>
本発明におけるアルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)は、分子中にアルケニル基を有する、多面体骨格を有するポリシロキサンであれば、特に限定はない。具体的に、例えば、以下の式
[RSiO3/2[RSiO3/2
(x+yは6~24の整数;xは1以上の整数、yは0または1以上の整数;Rはアルケニル基、または、アルケニル基を有する基;Rは、任意の有機基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)
で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物を好適に用いることができ、さらには、式
[AR SiO-SiO3/2][R SiO-SiO3/2]
(a+bは6~24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Aは、アルケニル基;Rは、アルキル基またはアリール基;Rは、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)
で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物が好ましいものとして例示される。
アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基等が例示されるが、耐熱性・耐光性の観点から、ビニル基が好ましい。
は、アルキル基またはアリール基である。アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等が例示され、また、アリール基としては、フェニル基、トリル基等のアリール基が例示される。
本発明におけるRとしては、耐熱性・耐光性の観点から、メチル基が好ましい。
は、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基である。アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等が例示され、また、アリール基としては、フェニル基、トリル基等のアリール基が例示される。本発明におけるRとしては、耐熱性・耐光性の観点から、メチル基が好ましい。
aは1以上の整数であれば、特に制限はないが、化合物の取り扱い性や得られる硬化物の物性から、2以上が好ましく、3以上がさらに好ましい。また、bは、0または1以上の整数であれば、特に制限はない。
aとbの和(=a+b)は、6~24の整数であるが、化合物の安定性、得られる硬化物の安定性の観点から、6~12、さらには、6~10であることが好ましい。
(a)成分の合成方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いて合成することができる。合成方法としては、例えば、RSiX (式中Rは、上述のR、Rを表し、Xは、ハロゲン原子、アルコキシ基等の加水分解性官能基を表す)のシラン化合物の加水分解縮合反応によって、得られる。または、RSiX の加水分解縮合反応によって分子内に3個のシラノール基を有するトリシラノール化合物を合成したのち、さらに、同一もしくは異なる3官能性シラン化合物を反応させることにより閉環し、多面体構造ポリシロキサンを合成する方法も知られている。
その他にも、例えば、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシランを4級アンモニウムヒドロキシド等の塩基存在下で加水分解縮合させる方法が挙げられる。本合成方法においては、テトラアルコキシシランの加水分解縮合反応により、多面体構造を有するケイ酸塩が得られ、さらに得られたケイ酸塩をアルケニル基含有シリルクロライド等のシリル化剤と反応させることにより、多面体構造を形成するSi原子とアルケニル基とが、シロキサン結合を介して結合した多面体構造ポリシロキサンを得ることが可能となる。本発明においては、テトラアルコキシランの替わりに、シリカや稲籾殻等のシリカを含有する物質からも、同様の多面体構造ポリシロキサンを得ることが可能である。
<1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)>
本発明における1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)はヒドロシリル基を有する化合物(b)のヒドロシリル基と反応する。(a′)成分を用いることで、得られる硬化物の弾性率を低下させることができ、耐冷熱衝撃性を向上させることができる。
また、得られる組成物の粘度コントロールをすることが可能となり、例えば、LED封止剤として用いた場合に、蛍光体の沈降を抑制することが可能となる。
アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基等が例示されるが、耐熱性・耐光性の観点から、ビニル基が好ましい。
本発明における(a′)成分は、1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物であれば特に限定はされないが、1分子中に少なくともアリール基を1個以上含有していることが、ガスバリア性や屈折率の観点から好ましく、さらには、該アリール基が直接ケイ素原子に結合していることが、耐熱性、耐光性の観点からより好ましい。
本発明における(a′)成分は、耐熱性、耐光性の観点から、シラン、またはポリシロキサンであることが好ましい。このような(a′)成分が、1分子中にアルケニル基を1個有するシランである場合、具体的に例えば、トリメチルビニルシラン、ジメチルフェニルビニルシラン、メチルジフェニルビニルシラン、トリフェニルビニルシラン、トリエチルビニルシラン、ジエチルフェニルビニルシラン、エチルジフェニルビニルシラン、アリルトリメチルシラン、アリルジメチルフェニルシラン、アリルメチルジフェニルシラン、アリルトリフェニルシラン、アリルトリエチルシラン、アリルジエチルフェニルシラン、アリルエチルジフェニルシラン等が例示される。中でも、耐熱性、耐光性の観点から、トリメチルビニルシラン、ジメチルフェニルビニルシラン、メチルジフェニルビニルシラン、トリフェニルビニルシランが好ましい例として挙げられ、さらに、ガスバリア性や屈折率の観点から、ジメチルフェニルビニルシラン、メチルジフェニルビニルシラン、トリフェニルビニルシランが好ましい例として挙げられる。
また(a′)成分がポリシロキサンである場合、アルケニル基を1個有する直鎖構造のポリシロキサン、分子末端にアルケニル基を1個有するポリシロキサン、アルケニル基を1個有する環状シロキサン等が例示される。
(a′)成分が、アルケニル基を1個有する直鎖構造のポリシロキサンである場合、具体的に例えば、ジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で末端がそれぞれ1個ずつ封鎖されたポリジメチルシロキサン、ジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で末端がそれぞれ1個ずつ封鎖されたポリメチルフェニルシロキサン、ジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で末端がそれぞれ1個ずつ封鎖されたポリジフェニルシロキサン、ジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で末端がそれぞれ1個ずつ封鎖されたジメチルシロキサン単位とメチルフェニルシロキサン単位との共重合体、ジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で末端がそれぞれ1個ずつ封鎖されたジメチルシロキサン単位とジフェニルシロキサン単位との共重合体、ジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で末端がそれぞれ1個ずつ封鎖されたメチルフェニルシロキサン単位とジフェニルシロキサン単位との共重合体等が例示される。
分子末端にアルケニル基を1個有するポリシロキサンである場合、具体的に例えば、先に例示したジメチルビニルシリル基とトリメチルシリル基で末端が1個ずつ封鎖されたポリシロキサン、SiO単位、SiO3/2単位、SiO単位、SiO1/2単位からなる群において選ばれる少なくとも1つのシロキサン単位および1つのジメチルビニルシロキサン単位からなるポリシロキサンなどが例示される。
(a′)成分が、アルケニル基を1個有する環状シロキサンである場合、具体的に例えば、1-ビニル-1,3,3,5,5,7,7-ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、1-ビニル-3-フェニル-1,3,5,5,7,7-ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、1-ビニル-3,5-ジフェニル-1,3,5,7,7-ペンタメチルシクロテトラシロキサン、1-ビニル-3,5,7-トリフェニル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン等が例示される。
これら(a′)成分である、1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<ヒドロシリル基を有する化合物(b)>
本発明で用いるヒドロシリル基を有する化合物(b)は、分子中に1個以上のヒドロシリル基を有していれば特に制限はないが、得られる多面体構造ポリシロキサン変性体の透明性、耐熱性、耐光性の観点から、ヒドロシリル基を有するシロキサン化合物であることが好ましく、さらには、ヒドロシリル基を有する環状シロキサンあるいは直鎖状ポリシロキサンであることが好ましい。特に耐熱性、耐光性、耐青色レーザー性、ガスバリア性の観点からは、環状シロキサンであることが好ましい。
ヒドロシリル基を有する直鎖状ポリシロキサンとしては、ジメチルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ単位との共重合体、ジフェニルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ単位との共重合体、メチルフェニルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ単位との共重合体、ジメチルハイドロジェンシリル基で末端が封鎖されたポリジメチルシロキサン、ジメチルハイドロジェンシリル基で末端が封鎖されたポリジフェニルシロキサン、ジメチルハイドロジェンシリル基で末端が封鎖されたポリメチルフェニルシロキサンなどが例示される。
特に、ヒドロシリル基を有する直鎖状ポリシロキサンとしては、変性させる際の反応性や得られる硬化物の耐熱性、耐光性等の観点から、ジメチルハイドロジェンシリル基で分子末端が封鎖されたポリシロキサン、さらにはジメチルハイドロジェンシリル基で分子末端が封鎖されたポリジメチルシロキサンを好適に用いることができ、具体的に例えば、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルトリシロキサンなどが、好ましい例として例示される。
ヒドロシリル基を有する環状シロキサンとしては、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1-プロピル-3,5,7-トリハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,5-ジハイドロジェン-3,7-ジヘキシル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5-トリハイドロジェン-1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタハイドロジェン-1,3,5,7,9-ペンタメチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサハイドロジェン-1,3,5,7,9,11-ヘキサメチルシクロヘキサシロキサンなどが例示される。本発明における環状シロキサンとしては、工業的入手性および反応性、あるいは、得られる硬化物の耐熱性、耐光性、強度等の観点から、具体的に例えば、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンを好適に用いることができる。
これら(b)成分である、ヒドロシリル基を有する化合物は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<多面体構造ポリシロキサン変性体>
本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体は、後述のヒドロシリル化触媒の存在下、アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)を、ヒドロシリル基を有する化合物(b)とヒドロシリル化反応させることにより得られる。
本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体を得る方法としては、特に限定されず種々設定できるが、予め(a)成分と(b)成分を反応させた後、(a′)成分を反応させても良いし、予め(a′)成分と(b)成分を反応させた後、(a)成分を反応させても良いし、(a)成分と(a′)成分を共存させて(b)成分と反応させても良い。各反応の終了後に、例えば減圧・加熱条件下にて、揮発性の未反応成分を留去し、目的物あるいは次のステップへの中間体として用いても良い。(a′)成分と(b)成分のみが反応し、(a)成分を含まない化合物の生成を抑制するためには、(a)成分と(b)成分を反応させ、未反応の(b)成分を留去した後、(a′)成分を反応させる方法が好ましい。(a’)成分と(b)成分のみが反応し、(a)成分を含まない化合物の生成の抑制は耐熱性の観点から好ましい。
こうして得られた多面体構造ポリシロキサン変性体には、反応に用いた(a)成分のアルケニル基が一部残存していてもよい。
(b)成分の添加量は、(a)成分が有するアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基の数が2.5~20個になるように用いることが好ましい。添加量が少ないと、架橋反応によりゲル化が進行するため、多面体構造ポリシロキサン変性体のハンドリング性が劣る場合があり、添加量が多いと、硬化物の物性に悪影響を及ぼす場合がある。
(a′)成分の添加量は、(b)成分が有するヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基の数が0.01~0.36個になるように用いることが好ましい。添加量が少ないと、得られる硬化物の耐冷熱衝撃性改善への効果が小さい場合があり、添加量が多いと、得られる硬化物に硬化不良が生じる場合がある。
多面体構造ポリシロキサン変性体の合成時に用いるヒドロシリル化触媒の添加量としては特に制限はないが、反応に用いる(a)成分及び(a′)成分のアルケニル基1モルに対して10-1~10-10モルの範囲で用いるのがよい。好ましくは10-4~10-8モルの範囲で用いるのがよい。ヒドロシリル化触媒が多いと、ヒドロシリル化触媒の種類によっては、短波長の光に吸収を示すため、着色原因になったり、得られる硬化物の耐光性が低下する恐れがあり、また、硬化物が発泡する恐れもある。また、ヒドロシリル化触媒が少ないと、反応が進まず、目的物が得られない恐れがある。
ヒドロシリル化反応の反応温度としては、30~400℃程度であり、好ましくは、40~250℃であり、より好ましくは、45~140℃である。温度が低すぎると反応が十分に進行せず、温度が高すぎると、ゲル化が生じ、ハンドリング性が悪化する恐れがある。
本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体は、式
[XR SiO-SiO3/2][R SiO-SiO3/2]
[a+bは6~24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Rは、アルキル基またはアリール基;Rは、アルケニル基、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基;Xは、下記一般式(1)あるいは一般式(2)のいずれかの構造を有し、Xが複数ある場合は一般式(1)あるいは一般式(2)の構造が異なっていても良くまた一般式(1)あるいは一般式(2)の構造が混在していても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
{lは2以上の整数;mは0以上の整数;nは2以上の整数;Yは水素原子、アルケニル基、アルキル基、アリール基、もしくは、アルキレン鎖を介して多面体構造ポリシロキサンと結合している部位であり、同一であっても異なっていてもよい。;Zは、水素原子、アルケニル基、アルキル基、アリール基、もしくは、アルキレン鎖を介して多面体構造ポリシロキサンと結合している部位であり、同一であっても異なっていてもよい。ただし、YあるいはZの少なくとも1つは水素原子であり、少なくとも1つは下記一般式(3)の構造を有する。
-[CH]-R5  (3)
(lは2以上の整数;Rは有機ケイ素化合物を含有する基);Rは、アルキル基またはアリール基}]
で表されるシロキサン単位から構成される多面体構造ポリシロキサン系化合物であってもよい。
ここで、Rはケイ素化合物を含有する基であれば特に限定はされないが、1分子中に少なくともアリール基を1個以上含有していることが、ガスバリア性や屈折率の観点から好ましく、さらには、該アリール基が直接ケイ素原子に結合していることが、耐熱性、耐光性の観点からより好ましい。
このような本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体は、各種化合物、具体的には、後述の(B)成分との相溶性を確保でき、さらに、例えば、分子内にヒドロシリル基を含有していることから、各種アルケニル基を有する化合物と反応させることが可能となる。具体的には、後述の1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)や有機化合物(B2)と反応させることにより、耐熱性や耐光性、耐青色レーザ性、ガスバリア性に優れる硬化物を得ることができる。
また、本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体は、温度20℃において液状とすることも可能である。多面体構造ポリシロキサン変性体を液状とすることで、ハンドリング性に優れることから好ましい。
また、本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体は、得られる硬化物の強度や耐熱性、耐光性、ガスバリア性の観点から、分子中にヒドロシリル基を平均して3つ以上含有することが好ましい。
次に、本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物について説明する。
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、上述した本発明の多面体構造ポリシロキサン変性体(以下、多面体構造ポリシロキサン変性体(A)ともいう)を含有することを特徴とし、更に、1分子中にアルケニル基を2個以上有する化合物(B)を含有しえる。
化合物 (B)を含有する場合、本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物では、多面体構造ポリシロキサン変性体(A)のヒドロシリル基と化合物(B)のアルケニル基をヒドロシリル化反応させることにより、硬化物となすことができる。ヒドロシリル化反応に際してはヒドロシリル化触媒を用いることが好ましい。
この反応に用いることができるヒドロシリル化触媒としては、後述のものを用いることができる。
多面体構造ポリシロキサン変性体(A)と化合物(B)のヒドロシリル化反応の際には、多面体構造ポリシロキサン変性体(A)の合成の際に用いたヒドロシリル化触媒が多面体構造ポリシロキサン変性体とともに持ち込まれるので、ヒドロシリル化触媒を別途用いなくても構わない。
化合物(B)の添加量は種々設定できるが、アルケニル基1個あたり、多面体構造ポリシロキサン変性体(A)に含まれるヒドロシリル基が0.3~5個、好ましくは、0.5~3個となる割合で添加されることが望ましい。アルケニル基の割合が少なすぎると、発泡等による外観不良が生じやすくなり、また、アルケニル基の割合が多すぎると、硬化後の物性に悪影響を及ぼす場合がある。
ここで、化合物(B)としては、例えば、1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)や、後述する有機化合物(B2)等が好ましい。なお、(B1)成分と(B2)成分とは併用してもよい。
<1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)>
本発明における1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)のシロキサンのユニット数は、特に限定されないが、2つ以上が好ましく、さらに好ましくは、2~10個である。1分子中のシロキサンのユニット数が少ないと、組成物から揮発しやすくなり、硬化後に所望の物性が得られないことがある。また、シロキサンのユニット数が多いと、得られた硬化物のガスバリア性が低下する場合がある。
上記1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)は、アリール基を有していることが、ガスバリア性の観点から好ましい。また、アリール基を有する1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサンは、耐熱性、耐光性の観点から、Si原子上に直接アリール基が結合していることが好ましい。また、アリール基は分子の側鎖または末端いずれにあってもよく、このようなアリール基含有ポリシロキサンの分子構造は限定されず、例えば直鎖状、分岐鎖状、一部分岐鎖状を有する直鎖状の他に、環状構造を有してもよい。
このようなアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2-エチルフェニル基、3-エチルフェニル基、4-エチルフェニル基、2-プロピルフェニル基、3-プロピルフェニル基、4-プロピルフェニル基、3-イソプロピルフェニル基、4-イソプロピルフェニル基、2-ブチルフェニル基、3-ブチルフェニル基、4-ブチルフェニル基、3-イソブチルフェニル基、4-イソブチルフェニル基、3-tブチルフェニル基、4-tブチルフェニル基、3-ペンチルフェニル基、4-ペンチルフェニル基、3-ヘキシルフェニル基、4-ヘキシルフェニル基、3-シクロヘキシルフェニル基、4-シクロヘキシルフェニル基、2,3-ジメチルフェニル基、2,4-ジメチルフェニル基、2,5-ジメチルフェニル基、2,6-ジメチルフェニル基、3,4-ジメチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2,3-ジエチルフェニル基、2,4-ジエチルフェニル基、2,5-ジエチルフェニル基、2,6-ジエチルフェニル基、3,4-ジエチルフェニル基、3,5-ジエチルフェニル基、ビフェニル基、2,3,4-トリメチルフェニル基、2,3,5-トリメチルフェニル基、2,4,5-トリメチルフェニル基、3-エポキシフェニル基、4-エポキシフェニル基、3-グリシジルフェニル基、4-グリシジルフェニル基等が挙げられる。中でも、耐熱・耐光性の観点から、フェニル基が好ましい例として挙げられる。これらは、単独で用いても良く、2種以上併用して用いてもよい。
上記1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)としては、耐熱性、耐光性の観点から、アルケニル基を2個以上有する直鎖状ポリシロキサン、分子末端にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン、アルケニル基を2個以上有する環状シロキサンなどが好ましい例として挙げられる。
アルケニル基を2個以上有する直鎖状ポリシロキサンの具体例としては、ジメチルシロキサン単位とメチルビニルシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ単位との共重合体、ジフェニルシロキサン単位とメチルビニルシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ単位との共重合体、メチルフェニルシロキサン単位とメチルビニルシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ単位との共重合体、ジメチルビニルシリル基で末端が封鎖されたポリジメチルシロキサン、ジメチルビニルシリル基で末端が封鎖されたポリジフェニルシロキサン、ジメチルビニルシリル基で末端が封鎖されたポリメチルフェニルシロキサンなどが例示される。
分子末端にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサンの具体例としては、先に例示したジメチルビニルシリル基で末端が封鎖されたポリシロキサン、ジメチルビニルシロキサン単位2つ以上とSiO単位、SiO3/2単位、SiO単位からなる群において選ばれる少なくとも1つのシロキサン単位からなるポリシロキサンなどが例示される。
アルケニル基を2個以上有する環状シロキサン化合物としては、1,3,5,7-ビニル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-ビニル-1-フェニル-3,5,7-トリメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-ビニル-1,3-ジフェニル-5,7-ジメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-ビニル-1,5-ジフェニル-3,7-ジメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-ビニル-1,3,5-トリフェニル-7-メチルシクロテトラシロキサン、1-フェニル-3,5,7-トリビニル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3-ジフェニル-5,7-ジビニル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5-トリビニル-1,3,5-トリメチルシクロシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタビニル-1,3,5,7,9-ペンタメチルシクロシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサビニル-1,3,5,7,9,11-ヘキサメチルシクロシロキサンなどが例示される。
これら1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)は、単独で用いても良く、2種類以上併用して用いてもよい。
<有機化合物(B2)>
本発明における(B2)成分は、具体的に例えば、(A)成分の架橋剤としての役割を果たし、耐熱性、耐光性、ガスバリア性を有する硬化物を与えることが可能となる。
本発明における有機化合物(B2)は、下記一般式(4)で表される有機化合物であって、かつ1分子中にアルケニル基を2個以上含有する有機化合物であれば特に限定はされない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中Rは炭素数1~50の一価の有機基または水素原子を表し、それぞれのRは異なっていても同一であってもよい。)
本発明における(B2)成分は、1分子中にアルケニル基を2個以上含有しているため、得られる硬化物の強度やガスバリア性、耐熱性、耐光性等が優れることとなる。また、ガスバリア性の観点から、数平均分子量900未満であることが好ましい。
(B2)成分は、例えば組成物を基材と硬化させた場合の基材との接着性の観点から、上記一般式(4)で表され、かつ1分子中にアルケニル基を2個以上含有するイソシアヌル酸誘導体であることが好ましく、更に耐熱性・耐光性のバランスの観点から、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルイソシアヌレート、ジアリルモノメチルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレートを用いることがより好ましく、特に耐冷熱衝撃性の観点からジアリルモノメチルイソシアヌレートがさらに好ましい。
また、(B2)成分の骨格中にアルケニル基以外の官能基を有していても構わないが、(A)成分との相溶性との観点から、メチル基、エチル基、プロピル基等の直鎖上の脂肪族炭化水素系基をはじめとする極性の低い官能基であるほうが好ましく、耐熱性、耐光性の観点から、特にメチル基が好ましい。
<ヒドロシリル化触媒>
本発明では、上記多面体構造ポリシロキサン変性体(A)の合成、および、該変性体(A)を含有する多面体構造ポリシロキサン系組成物を硬化させる際に、ヒドロシリル化触媒を用いる。
本発明で用いるヒドロシリル化触媒としては、通常ヒドロシリル化触媒として公知のものを用いることができ、特に制限はない。
具体的には例示すれば、白金-オレフィン錯体、塩化白金酸、白金の単体、担体(アルミナ、シリカ、カーボンブラック等)に固体白金を担持させたもの;白金-ビニルシロキサン錯体、例えば、Pt(ViMeSiOSiMeVi)、Pt〔(MeViSiO);白金-ホスフィン錯体、例えば、Pt(PPh、Pt(PBu;白金-ホスファイト錯体、例えば、Pt〔P(OPh)、Pt〔P(OBu)(式中、Meはメチル基、Buはブチル基、Viはビニル基、Phはフェニル基を表し、n、mは整数を表す)、Pt(acac)、また、Ashbyらの米国特許第3159601及び3159662号明細書中に記載された白金-炭化水素複合体、並びにLamoreauxらの米国特許第3220972号明細書中に記載された白金アルコラ-ト触媒も挙げられる。
また、白金化合物以外の触媒の例としては、RhCl(PPh、RhCl、Rh/Al、RuCl、IrCl、FeCl、AlCl、PdCl・2HO、NiCl、TiCl、等が挙げられる。これらの触媒は単独で使用してもよく、2種以上併用しても構わない。触媒活性の点から塩化白金酸、白金-オレフィン錯体、白金-ビニルシロキサン錯体、Pt(acac)等が好ましい。
<硬化遅延剤>
硬化遅延剤は、本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物の保存安定性を改良あるいは、硬化過程でのヒドロシリル化反応の反応性を調整するための成分である。本発明においては、硬化遅延剤としては、ヒドロシリル化触媒による付加型硬化性組成物で用いられている公知のものが使用でき、具体的には脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機イオウ化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物等が挙げられる。これらを単独使用、または2種以上併用してもよい。
上記の脂肪族不飽和結合を含有する化合物としては、具体的には3-ヒドロキシ-3-メチル-1-ブチン、3-ヒドロキシ-3-フェニル-1-ブチン、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、1-エチニル-1-シクロヘキサノール等のプロパギルアルコール類、エン-イン化合物類、無水マレイン酸、マレイン酸ジメチル等のマレイン酸エステル類等が例示できる。
有機リン化合物としては、具体的にはトリオルガノフォスフィン類、ジオルガノフォスフィン類、オルガノフォスフォン類、トリオルガノフォスファイト類等が例示できる。
有機イオウ化合物としては、具体的にはオルガノメルカプタン類、ジオルガノスルフィド類、硫化水素、ベンゾチアゾール、チアゾール、ベンゾチアゾールジサルファイド等が例示できる。
窒素含有化合物としては、具体的にはN,N,N′,N′-テトラメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、N,N-ジエチルエチレンジアミン、N,N-ジブチルエチレンジアミン、N,N-ジブチル-1,3-プロパンジアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N,N′,N′-テトラエチルエチレンジアミン、N,N-ジブチル-1,4-ブタンジアミン、2,2′-ビピリジン等が例示できる。
スズ系化合物としては、具体的にはハロゲン化第一スズ2水和物、カルボン酸第一スズ等が例示できる。
有機過酸化物としては、具体的にはジ-t-ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、過安息香酸t-ブチル等が例示されうる。これらのうち、マレイン酸ジメチル、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、1-エチニル-1-シクロヘキサノールが、特に好ましい硬化遅延剤として例示できる。
硬化遅延剤の添加量は、特に限定するものではないが、ヒドロシリル化触媒1モルに対して10-1~10モルの範囲で用いるのが好ましく、1~300モルの範囲で用いるのがより好ましく、1~100モルの範囲で用いるのが更に好ましい。また、これらの硬化遅延剤は単独で使用してもよく、2種類以上組み合わせて使用してもよい。
<多面体構造ポリシロキサン系組成物>
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、(A)成分、及び、(B)成分、さらには必要に応じて、上述したヒドロシリル化触媒や硬化遅延剤等を加えることにより得ることができる。本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、液状樹脂組成物として取り扱うことが可能である。液状樹脂組成物とすることにより、型、パッケージ、基板等に、注入あるいは塗布して硬化させることで、用途に応じた成型体を容易に得ることができる。
また、本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、温度23℃において、1Pa・s以上の粘度を有することが好ましい。光半導体素子等を封止する際のハンドリング性により優れることとなるからである。
硬化させる際に温度を加える場合は、好ましくは、30~400℃、さらに好ましくは50~250℃である。硬化温度が高くなり過ぎると、得られる硬化物に外観不良が生じる傾向があり、低すぎると硬化が不十分となる。また、2段階以上の温度条件を組み合わせて硬化させてもよい。具体的には例えば、70℃、120℃、150℃の様に段階的に硬化温度を引き上げていくことで、良好な硬化物を得ることができ好ましい。
硬化時間は硬化温度、用いるヒドロシリル化触媒の量及び反応性基の量、その他、上記多面体構造ポリシロキサン系組成物のその他の配合物の組み合わせにより適宜選択することができるが、あえて例示すれば、1分~12時間、好ましくは10分~8時間行うことにより、良好な硬化物を得ることができる。
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物を硬化させてなる硬化物もまた本発明の1つである。
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、必要に応じて接着性付与剤を添加することができる。
接着性付与剤は、例えば、本発明における多面体構造ポリシロキサン系組成物と基材との接着性を向上する目的で用いるものであり、その様な効果があるものであれば特に制限はないが、シランカップリング剤が好ましい例として例示できる。
シランカップリング剤としては、分子中に有機基と反応性のある官能基と加水分解性のケイ素基を各々少なくとも1個有する化合物であれば特に限定されない。有機基と反応性のある基としては、取扱い性の点からエポキシ基、メタクリル基、アクリル基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、ビニル基、カルバメート基から選ばれる少なくとも1個の官能基が好ましく、硬化性及び接着性の点から、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基が特に好ましい。加水分解性のケイ素基としては取扱い性の点からアルコキシシリル基が好ましく、反応性の点からメトキシシリル基、エトキシシリル基が特に好ましい。
好ましいシランカップリング剤としては、具体的には、例えば、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジエトキシシラン等のエポキシ官能基を有するアルコキシシラン類:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン等のメタクリル基あるいはアクリル基を有するアルコキシシラン類が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種類以上併用してもよい。
シランカップリング剤の添加量としては、(A)成分と(B)成分との混合物100重量部に対して、0.05~30重量部であることが好ましく、さらに好ましくは、0.1~10重量部である。添加量が少ないと接着性改良効果が表れず、添加量が多いと硬化物の物性に悪影響を及ぼす場合がある。
本発明においては、接着性付与剤の効果を高めるために、公知の接着性促進剤を用いることができる。接着性促進剤としては、エポキシ含有化合物、エポキシ樹脂、ボロン酸エステル化合物、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物には、必要に応じて無機フィラーを添加することができる。
無機フィラーを添加することにより、得られる成形体の強度、硬度、弾性率、熱膨張率、熱伝導率、放熱性、電気的特性、光の反射率、難燃性、耐火性、およびガスバリア性等の諸物性を改善することができる。
無機フィラーは、無機物もしくは無機物を含む化合物であれば特に限定されないが、具体的に例えば、石英、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、溶融シリカ、結晶性シリカ、超微粉無定型シリカ等のシリカ系無機フィラー、アルミナ、ジルコン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、ガラス繊維、ガラスフレーク、アルミナ繊維、炭素繊維、マイカ、黒鉛、カーボンブラック、フェライト、グラファイト、ケイソウ土、白土、クレー、タルク、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、チタン酸カリウム、ケイ酸カルシウム、無機バルーン、銀粉等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種類以上併用してもよい。
無機フィラーには、適宜表面処理をほどこしてもよい。表面処理としては、アルキル化処理、トリメチルシリル化処理、シリコーン処理、シランカップリング剤による処理等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
無機フィラーの形状としては、破砕状、片状、球状、棒状等、各種用いることができる。無機フィラーの平均粒径や粒径分布は、特に限定されるものではないが、ガスバリア性の観点から、平均粒径が0.005~50μmであることが好ましく、さらには0.01~20μmであることがより好ましい。同様に、BET比表面積についても、特に限定されるものでないが、ガスバリア性の観点から、70m/g以上であることが好ましく、100m/g以上であることがより好ましく、さらに200m/g以上であることが特に好ましい。
無機フィラーの添加量は特に限定されないが、(A)成分と(B)成分の混合物100重量部に対して、好ましくは、1~1000重量部、より好ましくは、3~500重量部、さらに好ましくは、5~300重量部である。無機フィラーの添加量が多いと、流動性が悪くなる場合があり、無機フィラーの添加量が少ないと、所望の物性が得られない場合がある。
無機フィラーの混合の順序としては、特に限定されないが、貯蔵安定性が良好になりやすいという点においては、(B)成分に混ぜた後、(A)成分を混合する方法が望ましい。また、反応成分である(A)成分、(B)成分がよく混合され安定した成形物が得られやすいという点においては、(A)成分、(B)成分を混合したものに、無機フィラーを混合することが好ましい。
これら無機フィラーを混合する手段としては、特に限定されるものではないが、具体的に例えば、2本ロールあるいは3本ロール、遊星式撹拌脱泡装置、ホモジナイザー、ディゾルバー、プラネタリーミキサー等の撹拌機、プラストミル等の溶融混練機等が挙げられる。無機フィラーの混合は、常温で行ってもよいし加熱して行ってもよく、また、常圧下で行ってもよいし減圧状態で行ってもよい。混合する際の温度が高いと、成型する前に組成物が硬化する場合がある。
また、本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物には、必要に応じて蛍光体、着色剤、耐熱性向上剤などの各種添加剤や反応制御剤、離型剤あるいは充填剤用分散剤などを任意で添加することができる。この充填剤用分散剤としては、例えば、ジフェニルシランジオール、各種アルコキシシラン、カーボンファンクショナルシラン、シラノール基含有低分子量シロキサンなどが挙げられる。なお、これら任意成分は、本発明の効果を損なわないように最小限の添加量に止めることが好ましい。
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物には、上記した成分をロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどの混練機を用いたり、遊星式攪拌脱泡機を用いて均一に混合し、必要に応じ加熱処理を施したりしてもよい。
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、成形体として使用することができる。
成形方法としては、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、カレンダー成形、真空成形、発泡成形、射出成形、液状射出成形、注型成形などの任意の方法を使用することができる。
本発明において得られる成型体の用途としては、具体的に例えば、液晶ディスプレイ分野における基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、カラーフィルター、偏光子保護フィルム、パッシベーション膜などの液晶用フィルムなどの液晶表示装置周辺材料が例示される。また、PDP(プラズマディスプレイ)の封止剤、反射防止フィルム、光学補正フィルム、ハウジング材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、カラーフィルター、パッシベーション膜、またLED表示装置に使用されるLED素子のモールド材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、カラーフィルター、パッシベーション膜、またプラズマアドレス液晶ディスプレイにおける基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、カラーフィルター、偏光子保護フィルム、パッシベーション膜、また有機ELディスプレイにおける前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、カラーフィルター、接着剤、パッシベーション膜、またフィールドエミッションディスプレイ(FED)における各種フィルム基板、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、カラーフィルター、パッシベーション膜が例示される。
光記録分野では、VD(ビデオディスク)、CD/CD-ROM、CD-R/RW、DVD-R/DVD-RAM、MO/MD、PD(相変化ディスク)、光カード用のディスク基板材料、ピックアップレンズ、保護フィルム、封止剤、接着剤が例示される。さらに具体的には、次世代DVD等の光ピックアップ用の部材、例えば、ピックアップレンズ、コリメータレンズ、対物レンズ、センサレンズ、保護フィルム、素子封止剤、センサー封止剤、グレーティング、接着剤、プリズム、波長板、補正板、スプリッタ、ホログラム、ミラー等が例示される。
光学機器分野では、スチールカメラのレンズ用材料、ファインダプリズム、ターゲットプリズム、ファインダーカバー、受光センサー部が例示される。また、ビデオカメラの撮影レンズ、ファインダーが例示される。またプロジェクションテレビの投射レンズ、保護フィルム、封止剤、接着剤などが例示される。光センシング機器のレンズ用材料、封止剤、接着剤、フィルムなどが例示される。
光部品分野では、光通信システムでの光スイッチ周辺のファイバー材料、レンズ、導波路、素子の封止剤、接着剤などが例示される。光コネクタ周辺の光ファイバー材料、フェルール、封止剤、接着剤などが例示される。光受動部品、光回路部品ではレンズ、導波路、LED素子の封止剤、接着剤などが例示される。光電子集積回路(OEIC)周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止剤、接着剤などが例示される。
光ファイバー分野では、装飾ディスプレイ用照明・ライトガイドなど、工業用途のセンサー類、表示・標識類など、また通信インフラ用および家庭内のデジタル機器接続用の光ファイバーが例示される。
半導体集積回路周辺材料では、層間絶縁膜、パッシベーション膜、LSI、超LSI材料用のマイクロリソグラフィー用のレジスト材料が例示される。
自動車・輸送機分野では、自動車用のランプリフレクタ、ベアリングリテーナー、ギア部分、耐蝕コート、スイッチ部分、ヘッドランプ、エンジン内部品、電装部品、各種内外装品、駆動エンジン、ブレーキオイルタンク、自動車用防錆鋼板、インテリアパネル、内装材、保護・結束用ワイヤーネス、燃料ホース、自動車ランプ、ガラス代替品が例示される。また、鉄道車輌用の複層ガラスが例示される。また、航空機の構造材の靭性付与剤、エンジン周辺部材、保護・結束用ワイヤーネス、耐蝕コートが例示される。
建築分野では、内装・加工用材料、電気カバー、シート、ガラス中間膜、ガラス代替品、太陽電池周辺材料が例示される。農業用では、ハウス被覆用フィルムが例示される。
次世代の光・電子機能有機材料としては、次世代DVD、有機EL素子周辺材料、有機フォトリフラクティブ素子、光-光変換デバイスである光増幅素子、光演算素子、有機太陽電池周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止剤、接着剤などが例示される。
本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物を封止剤として用いてなる光半導体デバイスもまた本発明の1つである。
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(粘度)
東京計器製 E型粘度計を用いた。測定温度23.0℃、EHD型48φ1倍コーンで測定した。
(SiH価)
下記のSiH価は、その化合物とジブロモエタンの混合物を作り、重クロロホルムに溶解させ、バリアン・テクノロジーズ・ジャパン・リミテッド製 300MHz NMRを用いてNMR測定を行うことで、下記計算式(1)
SiH価(mol/kg)=[化合物のSiH基に帰属されるピークの積分値]/[ジブロモエタンのメチル基に帰属されるピークの積分値]×4×[混合物中のジブロモエタン重量]/[ジブロモエタンの分子量]/[混合物中の化合物重量] (1)
を用いて計算した。
(耐熱試験、耐光試験用サンプル作成)
多面体構造ポリシロキサン系組成物を型に充填し、対流式オーブンで80℃×2時間、100℃×1時間、150℃×5時間熱硬化させて、厚さ2mmのサンプルを作成した。
(耐熱試験)
上記の通り作成したサンプルを、150℃に温度設定した対流式オーブン内(空気中)で該サンプルを200時間養生し、目視にて観察した。
着色などによる色目の変化が見られなかったものを○、見られたものを×と評価した。
(耐光試験)
スガ試験機(株)製、メタリングウェザーメーター(形式M6T)を用いた。上記の通り作成したサンプルを、ブラックパネル温度120℃、放射照度0.53kW/mで、積算放射照度50MJ/mまで照射し、目視にて観察した。
着色などによる色目の変化が見られなかったものを○、見られたものを×と評価した。
(耐冷熱衝撃試験用サンプル物作成)
株式会社エノモト製LEDパッケージ(品名:TOP LED 1-IN-1)に、0.4mm×0.4mm×0.2mmの単結晶シリコンチップ1個を、株式会社ヘンケルジャパン製エポキシ系接着剤(品名:LOCTITE348)で貼り付け、150℃に温度設定した対流式オーブンで30分加熱して固定した。ここに多面体構造ポリシロキサン系組成物を注入し、対流式オーブンで80℃×2時間、100℃×1時間、150℃×5時間熱硬化させてサンプルを作成した。
(耐冷熱衝撃試験)
上記の通り作成したサンプルを、熱衝撃試験機(エスペック製 TSA-71H-W)を用いて、高温保持100℃、30分間、低温保持-40℃、30分間のサイクルを200サイクル行った後、サンプルを観察した。
試験後、目視で変化が無ければ○、樹脂にクラックが入ったり、樹脂とパッケージとの間に剥離、あるいは樹脂の着色が起きたりした場合は×とした。
(透湿性試験用サンプル作成)
本発明では、得られた硬化物のガスバリア性の指標として、硬化物の透湿度を用いた。すなわち、透湿度が低いことはガスバリア性が高いことと同義となる。
多面体構造ポリシロキサン系組成物を型に充填し、対流式オーブンで80℃×2時間、100℃×1時間、150℃×5時間熱硬化させて、5cm角、厚さ2mmのサンプルを作成した。このサンプルを室温25℃、湿度55%RHの環境で24時間養生した。
(透湿性試験) 
5cm角の板ガラス(0.5mm厚)の上部に5cm角のポリイソブチレンゴムシート(3mm厚、ロの字型になるように内部の3cm角を切り取ったもの)を固定した治具を作製し、和光純薬工業製塩化カルシウム(水分測定用)1gをロの字型内に充填する。さらに上部に、上記の5cm角、厚さ2mmのサンプルを固定し、これを試験体とする。試験体を恒温恒湿機(エスペック製 PR‐2KP)内で温度40℃、湿度90%RHで24時間養生し、下記計算式(2)
透湿度(g/m/day)={(透湿性試験後の試験体総重量(g))-(透湿性試験前の試験体総重量(g))}×10000/9 (2)
に従って透湿度(水蒸気透過率)を算出した。
(硫化水素試験)
株式会社エノモト製LEDパッケージ(品名:TOP LED 1-IN-1)に多面体構造ポリシロキサン系組成物を注入し、対流式オーブンで80℃×2時間、100℃×1時間、150℃×5時間熱硬化させてサンプルを作成した。このサンプルを、フロー式ガス腐食試験機(ファクトケイ製KG130S)内に入れ、40℃、80%RH、硫化水素3ppmの条件下で、96時間、硫化水素暴露試験を行った。
試験後、パッケージのリフレクターが変色していなければ○、わずかに変色が見られた場合は△、変色している場合は×とした。
(蛍光体沈降試験)
多面体構造ポリシロキサン系組成物5gに蛍光体(インテマティックス製Y3957)0.05gを添加し、よく掻き混ぜた後、静置し、1時間毎に観察した。
その結果、1時間未満に沈降が観られた場合は×、1~6時間の間に沈降が観られた場合は△、6時間を超えても蛍光体が分散したままである場合は○とした。
(製造例1)
48%コリン水溶液(トリメチル-2ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液)1262gにテトラエトキシシラン1083gを加え、室温で2時間激しく攪拌した。反応系内が発熱し、均一溶液になった段階で、攪拌を緩め、さらに12時間反応させた。次に、反応系内に生成した固形物に、メタノール1000mLを加え、均一溶液とした。
ジメチルビニルクロロシラン537g、トリメチルシリクロリド645gおよびヘキサン1942mLの溶液を激しく攪拌しながら、メタノール溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、1時間反応させた後、有機層を抽出、濃縮することにより、固形物を得た。次に、生成した固形物をメタノール中で激しく攪拌することにより洗浄し、ろ別することにより、Si原子16個と、ビニル基3個を有するアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン(Fw=1166.2)を白色固体として592g得た。
(実施例1)
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン5.00gをトルエン10.0gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.48μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン3.09g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基4.0個となる量)、トルエン3.09gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、トルエンと未反応成分を留去してから、再度、トルエン10gを加えて生成物を溶解させ、別途準備したビニルジフェニルメチルシラン3.37g(使用した1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基0.29個となる量)をトルエン3.37gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.56μLを加えた溶液をゆっくり滴下し、105℃で1時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.99μl、マレイン酸ジメチル0.46μlを加え、トルエンを留去することにより、液状の多面体構造ポリシロキサン変性体10.4g(SiH価1.43mol/kg)を得た。得られた変性体5.00gに1,5-ジビニル-3,3-ジフェニル-1,1,5,5-テトラメチルトリシロキサン0.95gを加えて攪拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
(実施例2)
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン5.00gをトルエン10.0gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.48μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン3.09g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基4.0個となる量)、トルエン3.09gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。サンプリングを行って、NMR測定を行い、アルケニル基由来のピークが消失しているのを確認した後、さらに、別途準備したビニルジフェニルメチルシラン3.37g(使用した1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基0.29個となる量)をトルエン3.37gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.56μLを加えた溶液をゆっくり滴下し、105℃で1時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.99μl、マレイン酸ジメチル0.46μlを加え、トルエンと未反応成分を留去することにより、液状の多面体構造ポリシロキサン変性体11.2g(SiH価1.73mol/kg)を得た。得られた変性体5.00gに1,5-ジビニル-3,3-ジフェニル-1,1,5,5-テトラメチルトリシロキサン1.14gを加えて攪拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
(実施例3)
ビニルジフェニルメチルシラン3.37g(使用した1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基0.29個となる量)をトルエン3.37gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.56μLを加えた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン3.09g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基4.0個となる量)、トルエン3.09gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で1時間反応させた。サンプリングを行って、NMR測定を行い、アルケニル基由来のピークが消失しているのを確認した後、さらに、別途準備した、製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン5.00gをトルエン10.0gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.48μLを加えた溶液をゆっくり滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.99μl、マレイン酸ジメチル0.46μlを加え、トルエンと未反応成分を留去することにより、液状の多面体構造ポリシロキサン変性体11.3g(SiH価1.75mol/kg)を得た。得られた変性体5.00gに1,5-ジビニル-3,3-ジフェニル-1,1,5,5-テトラメチルトリシロキサン1.15gを加えて攪拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
(実施例4)
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン5.00gをトルエン16.73gに溶解させ、ビニルジフェニルメチルシラン3.37g(使用した1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基0.29個となる量)、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)1.04μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン3.09g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基4.0個となる量)、トルエン3.09gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.99μl、マレイン酸ジメチル0.46μlを加え、トルエンと未反応成分を留去することにより、液状の多面体構造ポリシロキサン変性体11.4g(SiH価1.69mol/kg)を得た。得られた変性体5.00gに1,5-ジビニル-3,3-ジフェニル-1,1,5,5-テトラメチルトリシロキサン1.12gを加えて攪拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
(比較例1)
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン5.00gをトルエン10.0gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.47μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン3.09g、トルエン3.09g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基4.0個となる量)の溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.99μl、マレイン酸ジメチル0.46μlを加え、トルエンと未反応成分を留去することにより、液状の変性体7.8g(SiH価3.78mol/kg)を得た。得られた変性体に、1,5-ジビニル-3,3-ジフェニル-1,1,5,5-テトラメチルトリシロキサン2.20g、ビニルジフェニルメチルシラン2.90g(使用した1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基0.25個となる量)を加えて撹拌し、組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
(比較例2)
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン5.00gをトルエン10.0gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.47μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン3.09g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基4.0個となる量)、トルエン3.09gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.99μl、マレイン酸ジメチル0.46μlを加え、トルエンと未反応成分を留去することにより、液状の変性体7.8g(SiH価3.78mol/kg)を得た。得られた変性体に、1,5-ジビニル-3,3-ジフェニル-1,1,5,5-テトラメチルトリシロキサン3.92gを加えて撹拌し、組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
表1に示すように、(A)成分及び(B1)成分を含有する本発明の多面体構造シロキサン系組成物は、高い耐熱性、耐光性を有し、耐冷熱衝撃性およびガスバリア性に優れ、かつ、光半導体素子を封止する際のハンドリング性が良好な粘度を有している。
(製造例2)
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン10.00gをトルエン20.0gに溶解させ、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.94μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン6.19g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基4.0個となる量)、トルエン6.19gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、トルエンと未反応成分を留去してから、再度、トルエン10.00gを加えて生成物を溶解させ、別途準備したビニルジフェニルメチルシラン5.78g(使用した1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基0.25個となる量)をトルエン5.78gに溶解させた溶液をゆっくり滴下した。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.79μl、マレイン酸ジメチル0.41μlを加え、トルエンを留去することにより、液状の多面体構造ポリシロキサン変性体20.08g(SiH価1.51mol/kg)を得た。
(製造例3)
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン10.00gをトルエン33.48gに溶解させ、ビニルジフェニルメチルシラン6.74g(使用した1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのヒドロシリル基1個に対し、アルケニル基0.28個となる量)、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt-VTSC-3X)0.94μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン5.57g(使用したトリス(ビニルジメチルシロキシ)ペンタキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサンのアルケニル基1個に対し、ヒドロシリル基3.6個となる量)、トルエン5.57gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール1.79μl、マレイン酸ジメチル0.41μlを加え、トルエンと未反応成分を留去することにより、液状の多面体構造ポリシロキサン変性体21.46g(SiH価1.55mol/kg)を得た。
(実施例5)
製造例2で得られた多面体構造ポリシロキサン変性体10.00gに、ジアリルメチルイソシアヌレート1.68gを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を作成した。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表2に記載した。
(実施例6)
製造例3で得られた多面体構造ポリシロキサン変性体10.00gに、ジアリルメチルイソシアヌレート1.73gを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を作成した。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表2に記載した。
(実施例7)
製造例2で得られた多面体構造ポリシロキサン変性体10.00gに、ジアリルメチルイソシアヌレート1.13g、1,5-ジビニル-3,3-ジフェニル-1,1,5,5-テトラメチルトリシロキサン1.12gを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を作成した。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表2に記載した。
(実施例8)
製造例2で得られた多面体構造ポリシロキサン変性体10.00gに、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート2.00gを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を作成した。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表2に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
表2に示すように、(A)成分と、(B2)成分、又は、(B2)成分及び(B1)成分とを含有する本発明の多面体構造ポリシロキサン系組成物は、高い耐熱性、耐光性を有し、耐冷熱衝撃性およびガスバリア性に優れることが分かった。このような特徴を有していることから、本発明のポリシロキサン系組成物は各種封止剤としても好適に用いることができ、当該封止剤を用いて光学デバイス、光半導体デバイス等を作成することも可能である。

Claims (25)

  1. アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)をヒドロシリル化反応することにより得られる多面体構造ポリシロキサン変性体であって、
    前記多面体構造ポリシロキサン変性体は1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)に由来する構造を有することを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体。
  2. 多面体構造ポリシロキサン変性体が、温度20℃において、液状であることを特徴とする請求項1に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  3. 1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a′)が、アリール基を1個以上有する有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  4. アリール基が直接ケイ素原子に結合していることを特徴とする請求項3に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  5. ヒドロシリル基を有する化合物(b)が、ヒドロシリル基を有する環状シロキサンおよび/または直鎖状シロキサンであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  6. ヒドロシリル基を含有する化合物(b)が、ヒドロシリル基を有する環状シロキサンであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  7. ヒドロシリル基を含有する化合物(b)が、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンであることを特徴とする請求項6に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  8. アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)が、式
    [AR SiO-SiO3/2[R SiO-SiO3/2 
    (a+bは6~24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Aは、アルケニル基;Rは、アルキル基またはアリール基;Rは、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)
    で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物であることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。

  9. [XR SiO-SiO3/2[R SiO-SiO3/2
    [a+bは6~24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Rは、アルキル基またはアリール基;Rは、アルケニル基、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基;Xは、下記一般式(1)あるいは一般式(2)のいずれかの構造を有し、Xが複数ある場合は一般式(1)あるいは一般式(2)の構造が異なっていても良くまた一般式(1)あるいは一般式(2)の構造が混在していても良い。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    {lは2以上の整数;mは0以上の整数;nは2以上の整数;Yは水素原子、アルケニル基、アルキル基、アリール基、もしくは、アルキレン鎖を介して多面体構造ポリシロキサンと結合している部位であり、同一であっても異なっていてもよい。Zは、水素原子、アルケニル基、アルキル基、アリール基、もしくは、アルキレン鎖を介して多面体構造ポリシロキサンと結合している部位であり、同一であっても異なっていてもよい。ただし、YあるいはZの少なくとも1つは水素原子であり、少なくとも1つは下記一般式(3)の構造を有する。
    -[CH-R5  (3)
    (lは2以上の整数;Rは有機ケイ素化合物を含有する基);Rは、アルキル基またはアリール基}]
    で表されるシロキサン単位から構成されることを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体。
  10. がアリール基を1個以上含有することを特徴とする請求項9に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  11. アリール基が直接ケイ素原子に結合していることを特徴とする請求項10に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  12. 分子中にヒドロシリル基を平均して3つ以上含有することを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体。
  13. 請求項1~12のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン変性体(A)を含有することを特徴とする多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  14. 更に、1分子中にアルケニル基を2個以上有する化合物(B)を含有することを特徴とする請求項13に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  15. 化合物(B)が、1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)であることを特徴とする請求項14に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  16. 1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン(B1)が、アリール基を1個以上有することを特徴とする請求項15に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  17. 化合物(B)が、下記一般式(4)で表される有機化合物であって
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中Rは炭素数1~50の一価の有機基または水素原子を表し、それぞれのRは異なっていても同一であってもよい。)、かつ1分子中にアルケニル基を2個以上含有する有機化合物(B2)
    であることを特徴とする請求項14に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  18. 有機化合物(B2)が、数平均分子量900未満であることを特徴とする請求項17に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  19. 有機化合物(B2)が、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルイソシアヌレート、ジアリルモノメチルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレートからなる群において選ばれる少なくとも1種類の化合物であることを特徴とする請求項17又は18に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  20. 有機化合物(B2)が、ジアリルモノメチルイソシアヌレートであることを特徴とする請求項17又は18に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  21. 多面体構造ポリシロキサン系組成物が、温度23℃において、1Pa・s以上の粘度を有することを特徴とする請求項13~20のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  22. ヒドロシリル化触媒を含有することを特徴とする請求項13~21のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  23. 硬化遅延剤を含有することを特徴とする請求項13~22のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物。
  24. 請求項13~23のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物を硬化させてなる硬化物。
  25. 請求項13~23のいずれか1項に記載の多面体構造ポリシロキサン系組成物を封止剤として用いてなる光半導体デバイス。
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