TWI896543B - 固化性有機聚矽氧烷組成物及由其固化物構成之光學構件 - Google Patents
固化性有機聚矽氧烷組成物及由其固化物構成之光學構件Info
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Abstract
本發明提供一種具有優異之透光率、光擴散性及機械物性之新型光擴散性材料。
本發明之材料由如下所述之固化性有機聚矽氧烷組成物及由其而獲得之固化物構成,其透光率、光擴散性等特性優異,所述固化性有機聚矽氧烷組成物含有以下成分A至C:A)有機聚矽氧烷,其於分子內具有至少2個自由基反應性基團以及/或者可藉由氫化矽烷化反應而交聯之反應性基團,且分子內與矽原子鍵結之所有有機基中0至低於10莫耳%為芳基;B)1種以上無機填充料;以及C)不同於成分A之有機矽化合物,且選自以下C1及C2:C1)分子內具有可與成分A所具有之反應性基團鍵結之反應性官能基、水解性矽烷基以及/或者矽原子鍵結羥基,且分子中矽原子數為2以上的不同於成分A之有機矽化合物,C2)分子內具有可與成分A所具有之反應性基團鍵結且具有3個以上碳原子之反應性官能基、水解性矽烷基以及/或者矽原子鍵結羥基,且分子中矽原子數為1以上的不同於成分A之有機矽化合物所組成之群組中的1種以上化合物;相對於組成物整體之質量,成分B之質量為30至95%。
Description
本發明涉及一種固化性有機聚矽氧烷組成物、對該固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之材料、尤其是具有光擴散性之材料以及由該材料構成之光學構件,所述固化性有機聚矽氧烷組成物含有:具有反應性基團且分子內與矽原子鍵合之所有有機基中芳基所佔比例為0莫耳%以上且小於10莫耳%的有機聚矽氧烷;1種以上無機填充料;以及選自具有可與有機聚矽氧烷所具有之反應性基團進行反應之官能基與水解性矽烷基以及/或者SiOH基且每1分子中有2個以上矽原子的有機矽化合物,以及具有可與有機聚矽氧烷所具有之反應性基團鍵合、具有3個以上碳原子之反應性官能基與水解性矽烷基以及/或者矽原子鍵合羥基且分子中矽原子數為1以上的有機矽化合物所組成之群組中的1種以上化合物;無機填充料含量為組成物整體之30至95質量%。
於照明及LCD背光等設備中,為使來自光源之光均勻,消除光斑,或者為提高光之擴散反射率以提高照度,一般會使用光擴散性樹脂組成物。作為光擴散性樹脂組成物,已知有使用聚矽氧作為基質成分之組成物。已知含有這類光擴散性樹脂組成物,於光學構件中使用聚矽氧樹脂組成物,例如,於日本特開2010-18662號公報中記載道:於光導波板中使用含有二氧化矽,可藉由氫化矽烷化反應而固化之聚矽氧樹脂組成物。於日本特開2011-184625號公報中,作為光擴散性樹脂組成物,記載有含有二甲基聚矽氧烷、二氧化矽微粉等無機填充劑、以及包含含有苯基之矽氧烷單元之聚矽氧彈性體顆粒的光擴散性二甲基聚矽氧橡膠組成物。又,於日本特開2012-167253號公報中記載有一種含有交聯性二甲基聚矽氧橡膠、無機質填充劑及根據需要之分散劑(濕潤劑)而成之光擴散性二甲基聚矽氧橡膠組成物。進而,於日本特開2015-129213號公報中記載有一種加成固化型聚矽氧橡膠組成物、由該組成物而獲得之光擴散聚矽氧橡膠,所述加成固化型聚矽氧橡膠組成物包含含有烯基之直鏈狀有機聚矽氧烷、含有烯基之MT或MQ或MTQ樹脂、有機氫聚矽氧烷以及氫化矽烷化觸媒,相對於組成物100質量份,含有平均粒徑為0.2至10 µm之真球狀二氧化矽0.1至10質量份。此外,於日本特開2016-49764號公報中記載有一種光半導體元件密封組成物,其含有具有苯基之氫化矽烷化固化性聚矽氧組成物及螢光體、以及選自交聯聚甲基丙烯酸甲酯顆粒及交聯聚苯乙烯顆粒等之光擴散性有機顆粒。
習知技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2010-18662號公報
專利文獻2:日本特開2011-184625號公報
專利文獻3:日本特開2012-167253號公報
專利文獻4:日本特開2015-129213號公報
專利文獻5:日本特開2016-49764號公報
發明所欲解決之課題
但是,目前仍要求具有優異之透光率、光擴散性及機械物性之新型光擴散性材料。除該等特性外,亦要求於回焊式焊接製程中具有較高耐久性之光擴散性材料。本發明之目的在於提供一種固化性有機聚矽氧烷組成物,其可獲得可用作該等特性達到有效平衡之光擴散性材料之固化物。此外,本發明亦提供一種含有用於密封劑之材料以提高自發光二極體(LED)等發光元件之光萃取效率,且可廣泛用於光學構件之固化性有機聚矽氧烷組成物。
解決問題之技術手段
本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物特徵在於,含有以下成分A至C:
A) 有機聚矽氧烷,其於分子內具有至少2個自由基反應性基團以及/或者可藉由氫化矽烷化反應而交聯之反應性基團,且分子內與矽原子鍵合之有機基(矽原子鍵合有機基)中0至低於10莫耳%為芳基;
B) 1種以上無機填充料;以及
C) 不同於成分A之有機矽化合物,且選自以下C1及C2:
C1) 分子內具有可與成分A所具有之反應性基團鍵合之反應性官能基、水解性矽烷基以及/或者矽原子鍵合羥基,且分子中矽原子數為2以上的不同於成分A之有機矽化合物,
C2) 分子內具有可與成分A所具有之反應性基團鍵合且具有3個以上碳原子之反應性官能基、水解性矽烷基以及/或者矽原子鍵合羥基,且分子中矽原子數為1以上的不同於成分A之有機矽化合物
所組成之群組中的1種以上化合物;
相對於組成物整體之質量,成分B之質量為30至95%。芳基量「0至低於10莫耳%」指芳基為0莫耳%之情形即芳基不存在之情形,或者芳基存在但其量低於10莫耳%之情形。
此處,與矽原子鍵合之有機基(矽原子鍵合有機基)指與構成有機聚矽氧烷之矽原子鍵合的自由基反應性基團、氫化矽烷化反應性基團、其他一價烴基及烷氧基等有機基。另外,A)成分中可含有極少量與矽原子鍵合之羥基或與矽原子鍵合之氫原子,其影響極小,故關於實現本發明之技術效果所需之芳基含量,只需考慮A)成分中與矽鍵合之有機基中芳基所佔比例(含有率)即可確定。
於上述組成物中,
成分A較佳為選自下述成分A1及成分A2所組成之群組中之1種以上有機聚矽氧烷。
A1) 分子內具有至少2個自由基反應性基團以及/或者可藉由氫化矽烷化反應而交聯之反應性基團,且分子內矽原子鍵合有機基之0莫耳%以上且低於10莫耳%為芳基的直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷;
A2) 包含i)以及ii)之有機聚矽氧烷:i)具有R
1SiO
3/2單元(式中,R
1表示選自一價有機基、羥基以及碳原子數1至6之烷氧基所組成之群組中之基團),且根據任意選擇進而亦可具有SiO
4/2單元之樹脂結構嵌段;
ii) 包含由(R
2 2SiO
2/2)
n(式中,R
2獨立表示可由鹵素原子取代之碳原子數1至20之烷基或者碳原子數6至14之取代或非取代之芳基,n表示3至1000範圍內之數)所表示之直鏈狀二有機聚矽氧烷結構部分的直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷結構嵌段;且R
1及R
2之至少一部分為可藉由自由基反應以及/或者氫化矽烷化反應而交聯之反應性基團,且R
1及R
2基團之合計莫耳數(其中,羥基除外)中,碳原子數為6至14之芳基所佔比例為0至低於10莫耳%,較佳為0至5莫耳%的有機聚矽氧烷。
上述組成物中,無機填充料B較佳為選自球狀二氧化矽顆粒、球狀氧化鋁顆粒及螢光填充料所組成之群組中之1種以上。
球狀二氧化矽顆粒更佳為球狀熔融二氧化矽顆粒,球狀氧化鋁顆粒更佳為球狀熔融氧化鋁顆粒。
於上述組成物之較佳形態中,成分C為下述通式:
(R
aR
b 2SiO)
p-K-(SiR
b 2-Y-Si(R
b)
q(OR
c)
3-q)
r(式中,R
a表示可與成分A之反應性基團鍵合之反應性基團;R
b獨立表示選自一價烴基、鹵化烴基及氰基烷基所組成之群組中之基團;R
c獨立表示選自氫原子、碳原子數1至10之烷基及合計碳原子數2至10之烷氧基烷基所組成之群組中之基團;K表示由平均組成式(R
b 3SiO
1/2)
s(R
b 2SiO
2/2)
t(R
bSiO
3/2)
u(SiO
4/2)
v(OR
c)
w(式中,R
b及R
c定義如上所述,s、t、u、v及w分別表示各單元之數,以t、u及v全部不為0為前提,分別表示0至500之數,其中,s+w之值在u+2v以下)所表示之直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷鏈或聚矽氧樹脂結構嵌段;Y表示氧原子、二價烴基或通式:
(式中,R
b定義如上所述,Z為二價烴基)所表示之基團);根據K之結構,於可能之範圍內,p表示1至10之數,r表示1至10之數,q表示0至2之數)
所表示之有機矽化合物。
成分C更佳為下述結構式:
{式中,R
a表示可與成分A之反應性基團鍵合之反應性基團;R
b表示選自一價烴基、鹵化烴基及氰基烷基所組成之群組中之基團;R
c表示選自氫原子、碳原子數1至10之烷基及合計碳原子數2至10之烷氧基烷基所組成之群組中之基團;m為0至500範圍內之數,a為0、1或2,Y為氧原子、二價烴基或通式:
(式中,R
b定義如上所述,Z為二價烴基)所表示之基團}
所表示之有機矽化合物。
本發明進而提供由上述任一種固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物。
本發明之固化物之透光率較佳為40%以上。
本發明之固化物較佳為具有如下光擴散性,即:使用白色光源(藍色LED與黃色螢光體組合而成之白色LED)進行測定,於雙向透射率分佈函數中,將其直線前進透射光強度設為1時,以測定試樣為中心,相對於直線前進透射光軸傾斜45度之受光位置處透射光強度為0.65以上。
此外,本發明之固化物之斷裂伸長率較佳為30%以上之範圍。
此外,本發明提供一種由上述固化性有機聚矽氧烷組成物之固化物構成之光學構件。
本發明之光學構件較佳為厚度500 µm以下之受光型感測器用光擴散塗膜材料。
又,上述光學構件較佳為發光二極體用或有機電致發光元件用密封劑。
本發明亦提供一種包含上述光學構件之光學裝置。
進而,本發明提供一種包含上述固化性有機聚矽氧烷組成物與有機溶劑之塗佈劑。該塗佈劑可用於在基材上形成光擴散層。
發明效果
本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物之透光率、光擴散特性及機械物性的平衡性優異,機械物性中可顯示良好之斷裂伸長率。又,由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物藉由採用鍵合於矽原子之芳基含量較少的分子設計,與芳基含量較多之有機聚矽氧烷組成物相比,具有固化物柔軟性更高,斷裂伸長率亦更大之特徵,對基材變形之順應性優異。具備由該固化物構成之塗層的基材具有難以產生翹曲、變形之優勢。由本發明之固化性組成物而獲得之固化物適合用作光學構件、尤其是光學裝置用光學構件之材料,例如,適合用作發光二極體及有機電致發光元件用密封劑或光擴散材料、例如受光型感測器用光擴散膜或光擴散塗佈劑。
以下,詳細說明本發明。
本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物含有上述成分A、成分B及成分C作為必需成分。以下,分別對成分A、B及C進行說明。另外,如無特別記載,則本說明書中每1分子之基團數量指每1分子之平均數量。
<成分A>
成分A可為1種有機聚矽氧烷或2種以上有機聚矽氧烷之組合,所述有機聚矽氧烷於分子內具有至少2個自由基反應性基團以及/或者氫化矽烷化反應性基團,且分子內與矽原子鍵合之有機基(矽原子鍵合有機基)中0至低於10莫耳%,較佳0至5莫耳%為芳基,尤佳為苯基。關於可用作成分A之有機聚矽氧烷,例如可列舉以下物質。
(Aa) 分子內具有2個以上1種或2種以上自由基反應性基團之有機聚矽氧烷,
(Ab) 分子內具有2個以上1種或2種以上含氫化矽烷化反應性碳-碳雙鍵之基團的有機聚矽氧烷,以及
(Ac) 分子內具有2個以上氫化矽烷化反應性矽鍵合氫原子(SiH)之有機聚矽氧烷。
此外,除上述反應性基團外,Aa至Ac可根據任意選擇,進而含有縮合反應性基團。此處縮合反應性基團指可藉由縮合反應、有時藉由水解及縮合反應而形成Si-O-Si鍵之基團。
該等Aa至Ac可組合1種或2種以上使用,有機聚矽氧烷彼此藉由自由基反應進行交聯,生成固化物,或者有機聚矽氧烷彼此藉由氫化矽烷化反應進行交聯,生成固化物,或者有機聚矽氧烷彼此藉由自由基反應與氫化矽烷化反應之組合而進行交聯,生成固化物。
例如,為獲得可藉由自由基反應而固化之組成物,較佳為使用1種以上Aa作為成分A。此外,為獲得可藉由氫化矽烷化反應而固化之組成物,較佳為組合使用Ab及Ac作為成分A。為獲得藉由組合自由基反應及氫化矽烷化反應而固化之組成物,可使用分別含有1種以上Aa、Ab及Ac之組合作為成分A,或者成分Ab所具有之碳-碳雙鍵亦有自由基反應性時,可使用Ab及Ac各1種以上之組合作為成分A。
關於上述成分Aa至Ac彼此之間種類互不相同之有機聚矽氧烷示例,例如可列舉有機聚矽氧烷都具有同一反應性基團,但反應性基團於有機聚矽氧烷骨架上之鍵合位置以及/或者反應性基團含量不同之情形,有機聚矽氧烷骨架本身互不相同之情形。
[成分Aa]
成分Aa係於分子內具有2個以上1種或2種以上自由基反應性基團之有機聚矽氧烷。成分Aa所具有之自由基反應性基團係於熱或光自由基引發劑存在以及/或者高能量線、例如紫外線、電子束照射之條件下,以及根據需要之交聯劑存在之條件下,藉由自由基機制可互相交聯之官能基。作為自由基反應性基團,例如可列舉含碳-碳雙鍵之基團,更具體而言,可列舉烯基、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯基等不飽和羧酸鹽基等。成分Aa所具有之自由基反應性基團可為1種,亦可組合2種以上使用。組合2種以上自由基反應性基團使用時,即便一個分子具有2種以上自由基反應性基團,仍可組合兩個以上分別具有不同自由基反應性基團之不同有機聚矽氧烷使用。
除自由基反應性基團外,成分Aa亦可根據任意選擇,具有縮合反應性基團。作為縮合反應性基團,若為可藉由縮合反應而形成Si-O-Si鍵之基團,則無特別限定,例如可列舉選自羥基、烷氧基之縮合反應性基團。
成分Aa較佳為以下述平均組成式:
R
11 a1R
12 b1SiO
(4-a1-b1)/2(1)
所表示之有機聚矽氧烷或其2種以上之混合物。
式中,R
11係自由基反應性基團,較佳為含有碳-碳雙鍵之自由基反應性基團。
R
12係選自不含自由基反應性碳-碳雙鍵之取代或非取代之一價烴基、羥基及烷氧基之基團,其中,R
12以如下內容為前提,即:R
12之至少一部分可為取代或非取代之芳基,且該芳基比例為R
11及R
12合計莫耳數(其中,羥基除外)之0至低於10莫耳%,較佳為0至5莫耳%。尤其是,芳基之含量越低越有利於在該範圍內抑制固化物的濁度等。烷氧基較佳為碳原子數1至6之烷氧基。
a1及b1為滿足以下條件:1≦a1+b1≦3及0.001≦a1/(a1+b1)≦0.33之數。進而,a1及b1較佳為滿足以下條件:1.5≦a1+b1≦2.5及0.005≦a1/(a1+b1)≦0.2之數。其原因在於,藉由使a1+b1為上述範圍下限以上,可提高所獲得之固化物之柔軟性;另一方面,藉由使a1+b1為上述範圍上限以下,可提高所獲得之固化物之機械強度。並且,藉由使a1/(a1+b1)為上述範圍下限以上,可提高固化物之機械強度;另一方面,藉由使a1/(a1+b1)為上述範圍上限以下,可提高所獲得之固化物之柔軟性。
上述平均組成式(1)中,作為R
11所表示之自由基反應性基團,可列舉選自乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基等碳原子數2至20之烯基;3-丙烯醯氧基丙基、4-丙烯醯氧基丁基等含有丙烯酸的基團;3-甲基丙烯醯氧基丙基、4-甲基丙烯醯氧基丁基等含有甲基丙烯酸之基團的基團。上述平均組成式中,作為R
12所表示之不含自由基反應性碳-碳雙鍵之一價烴基,例如可列舉選自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基等芳基;以及苄基、苯乙基、萘基乙基、萘基丙基、蒽基乙基、菲基乙基、芘基乙基等芳烷基所組成之群組中的基團。該等烷基之一部分氫原子可由鹵素原子或羥基取代。此外,該等芳基及芳烷基可為如下基團,即:一個或兩個以上氫原子由甲基、乙基等烷基;甲氧基、乙氧基等烷氧基;以及/或者氯原子、溴原子等鹵素原子取代之基團。
成分Aa所具有之自由基反應性基團R
11較佳為選自乙烯基、烯丙基、己烯基、含有丙烯酸之基團及含有甲基丙烯酸之基團的基團。作為成分Aa所具有之一價烴基,尤佳為選自甲基以及作為芳基之苯基的基團。
上述成分Aa可為具有僅由D單元構成之環狀分子結構、僅由D單元構成或由D單元與M單元構成之直鏈狀分子結構的有機聚矽氧烷。或者,成分Aa可為具有支鏈狀分子結構或樹脂狀(網狀(網格))分子結構之有機聚矽氧烷,作為支鏈狀或樹脂狀有機聚矽氧烷,可列舉MQ型、MT型、MQT型、QT型、MDQ型、MDT型及MDQT型有機聚矽氧烷,但並不限定於此。此處,M為通式RSiO
1/2所表示之單元,D為通式R
2SiO
2/2所表示之單元,T為通式RSiO
3/2所表示之單元,Q為通式SiO
4/2所表示之單元(R一般為有機基),M、D、T及Q單元用語為聚矽氧技術領域周知之用語。
上述平均組成式所表示之有機聚矽氧烷為具有自由基反應性基團之自由基反應性有機聚矽氧烷,具有羥基以及/或者烷氧基作為平均組成式之R
12時,除自由基反應性外,亦可有縮合反應性。
於一尤佳之形態中,成分Aa含有:
(Aa-1) 僅分子鏈末端具有自由基反應性基團之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷,以及根據情況任意之
(Aa-2) 分子內具有至少一個分支矽氧烷單元,且自由基反應性基團含量在0.01至7.00質量%範圍內的含自由基反應性基團之有機聚矽氧烷樹脂。
成分(Aa-1)係於其分子鏈末端具有
(Rad)R
21 2SiO
1/2(式中,Rad表示自由基反應性基團,對應於上述平均組成式(1)之R
11,R
21對應於上述平均組成式(1)之R
12)所表示之矽氧烷單元,其他矽氧烷單元實質上係R
22 2SiO
2/2所表示之矽氧烷單元,僅由此構成的直鏈狀有機聚矽氧烷,或進而包含一個以上T單元以及/或者Q單元之支鏈狀有機聚矽氧烷。R
22之意義與上述平均組成式(1)之R
12相同。又,包括末端矽氧烷單元在內,成分(Aa-1)之矽氧烷聚合度為7至1002範圍內。此種成分(Aa-1)尤佳為分子鏈兩末端由(Rad)R
21 2SiO
1/2所表示之矽氧烷單元封端的直鏈狀有機聚矽氧烷。
成分(Aa-2)係含自由基反應性基團之有機聚矽氧烷樹脂,例如可列舉平均單元式:
(R
31SiO
3/2)
o1(R
31 2SiO
2/2)
p1(R
31 3SiO
1/2)
q1(SiO
4/2)
r1(XO
1/2)
s1(2)
所表示之含自由基反應性基團之有機聚矽氧烷樹脂。
上述平均單元式(2)中,R
31獨立表示選自上述成分Aa之平均組成式(1)中R
11所表示之自由基反應性基團、以及R
12所表示之不含自由基反應性碳-碳雙鍵之取代或非取代之一價烴基、羥基及烷氧基中的基團。烷氧基較佳為碳原子數1至6之烷氧基。此外,X為氫原子或碳原子數1至3之烷基。但是,所有R
31中,至少於該有機聚矽氧烷樹脂中自由基反應性基團含量滿足0.01至7.00質量%、較佳為0.05至6.00質量%範圍之範圍內,R
31為自由基反應性基團,尤佳為R
31 3SiO
1/2所表示之矽氧烷單元中R
31的至少一部分為自由基反應性基團。
再者,上述式(2)中,(o1+r1)為正數,p1為0或正數,q1為0或正數,s1為0或正數,且p1/(o1+r1)為0至10範圍內之數,q1/(o1+r1)為0至5範圍內之數,(o1+r1)/(o1+p1+q1+r1)為0.3至0.9範圍內之數,s1/(o1+p1+q1+r1)為0至0.4範圍內之數。
作為成分(Aa-2),尤其可例示平均單元式:
((Rad)R
31 2SiO
1/2)
q11(R
31 3SiO
1/2)
q21(SiO
4/2)
r11(3)
(式中,Rad表示自由基反應性基團,意義與上述平均組成式(1)之R
11相同,R
31意義與上述平均組成式(1)之R
12相同,q11+q21+r1為50至500範圍內之數,(q11+q21)/r11為0.1至2.0範圍內之數,q11為該有機聚矽氧烷樹脂中自由基反應性基團含量滿足0.01至7.00質量%、較佳為0.05至6.00質量%範圍之範圍內的數)
所表示的含自由基反應性基團之MQ有機聚矽氧烷樹脂。
藉由同時使用該等僅分子鏈末端具有自由基反應性基團之成分(Aa-1)以及具有固定量自由基反應性基團之有機聚矽氧烷樹脂即成分(Aa-2),可獲得組成物整體之快速固化性/速乾性優異且機械強度及柔軟性優異之固化物。
[成分Ab]
成分Ab係分子內具有2個以上1種或2種以上含氫化矽烷化反應性碳-碳雙鍵之基團,且分子內矽原子鍵合有機基之0莫耳%以上且低於10莫耳%為芳基、較佳為苯基的有機聚矽氧烷。作為成分Ab所具有之氫化矽烷化反應性基團,可與SiH基反應並形成C-Si鍵之基團即可,並無特別限定,如下所說明,例如可列舉含碳-碳雙鍵之一價烴基,更具體而言,可列舉烯基,尤其是末端具有碳-碳雙鍵之烯基。成分Ab所具有之氫化矽烷化反應性基團可為1種,亦可組合2種以上使用。組合2種以上氫化矽烷化反應性基團使用時,即便一個分子具有2種以上氫化矽烷化反應性基團,仍可組合兩個以上分別具有不同氫化矽烷化反應性基團之不同有機聚矽氧烷使用。
除氫化矽烷化反應性基團外,成分Ab亦可根據任意選擇,具有縮合反應性基團。作為縮合反應性基團,若為可藉由縮合反應而形成Si-O-Si鍵之基團,則無特別限定,例如可列舉選自羥基及烷氧基之縮合反應性基團。烷氧基較佳為碳原子數1至6之烷氧基。
成分Ab較佳為以下述平均組成式:
R
41 a4R
42 b4SiO
(4-a4-b4)/2(4)
所表示之有機聚矽氧烷或其2種以上之混合物。
式中,R
41係氫化矽烷化反應性基團,較佳為含碳-碳雙鍵之一價烴基,較佳為烯基。
R
42係選自氫化矽烷化反應性基團以外之取代或非取代之一價烴基、羥基及烷氧基之基團,其中,R
42以如下內容為前提,即:R
42之至少一部分可為取代或非取代之芳基,且該芳基比例為R
41及R
42合計莫耳數(其中,羥基除外)之0至低於10莫耳%,較佳為0至5莫耳%。
a4及b4為滿足以下條件:1≦a4+b4≦3及0.001≦a4/(a4+b4)≦0.33之數。進而,a4及b4較佳為滿足以下條件:1.5≦a4+b4≦2.5及0.005≦a4/(a4+b4)≦0.2之數。其原因在於,藉由使a4+b4為上述範圍下限以上,可提高所獲得之固化物之柔軟性;另一方面,藉由使a4+b4為上述範圍上限以下,可提高所獲得之固化物之機械強度。並且,藉由使a4/(a4+b4)為上述範圍下限以上,可提高固化物之機械強度;另一方面,藉由使a4/(a4+b4)為上述範圍上限以下,可提高所獲得之固化物之柔軟性。
上述平均組成式(4)中,作為R
41所表示之氫化矽烷化反應性基團,可列舉乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基等碳原子數2至20之烯基。R
41較佳為獨立選自乙烯基、烯丙基及己烯基之基團,尤佳為乙烯基。上述平均組成式中,作為R
42所表示之氫化矽烷化反應性基團以外之一價烴基,例如可列舉選自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基等芳基;以及苄基、苯乙基、萘基乙基、萘基丙基、蒽基乙基、菲基乙基、芘基乙基等芳烷基所組成之群組中的基團。該等烷基之一部分氫原子可由鹵素原子或羥基取代。此外,該等芳基及芳烷基可為如下基團,即:一個或兩個以上氫原子由甲基、乙基等烷基;甲氧基、乙氧基等烷氧基;以及/或者氯原子、溴原子等鹵素原子取代之基團。
作為成分Ab所具有之氫化矽烷化反應性基團R
41,較佳為選自乙烯基、烯丙基及己烯基之基團,尤佳為乙烯基。作為成分Ab所具有之氫化矽烷化反應性基團以外之一價烴基,尤佳為選自甲基以及作為芳基之苯基的基團。
上述成分Ab可為具有僅由D單元構成之環狀分子結構、僅由D單元構成或由D單元與M單元構成之直鏈狀分子結構的有機聚矽氧烷。或者,成分Ab可為具有支鏈狀分子結構或樹脂狀(網狀)分子結構之有機聚矽氧烷,作為支鏈狀或樹脂狀有機聚矽氧烷,可列舉MQ型、MT型、MQT型、QT型、MDQ型、MDT型及MDQT型有機聚矽氧烷,但並不限定於此。
上述平均組成式(4)所表示之有機聚矽氧烷為具有氫化矽烷化反應性基團之氫化矽烷化反應性有機聚矽氧烷,具有羥基以及/或者烷氧基作為平均組成式之R
42時,除氫化矽烷化反應性外,亦可為縮合反應性。烷氧基較佳為碳原子數1至6之烷氧基。
於一尤佳之形態中,成分Ab含有:
(Ab-1) 僅分子鏈末端具有烯基之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷,以及根據情況任意選擇之
(Ab-2) 分子內具有至少一個分支矽氧烷單元,乙烯(CH
2=CH-)基含量在0.01至7.00質量%之範圍內的含烯基之有機聚矽氧烷樹脂。
成分(Ab-1)係於其分子鏈末端具有
(Alk)R
42 2SiO
1/2(式中,Alk為碳原子數2以上之烯基,對應於上述平均組成式(4)之R
41,R
42對應於上述平均組成式(4)之R
42)所表示之矽氧烷單元,其他矽氧烷單元實質上係R
42 2SiO
2/2所表示之矽氧烷單元,僅由此構成的直鏈狀有機聚矽氧烷,或進而包含一個以上T以及/或者Q單元之支鏈狀有機聚矽氧烷。又,包括末端矽氧烷單元在內,成分(Ab-1)之矽氧烷聚合度為7至1002範圍內。此種成分(Ab-1)尤佳為分子鏈兩末端由(Alk)R
42 2SiO
1/2所表示之矽氧烷單元封端的直鏈狀有機聚矽氧烷。
成分(Ab-2)係含烯基之有機聚矽氧烷樹脂,例如可例示平均單元式:
(R
51SiO
3/2)
o2(R
51 2SiO
2/2)
p2(R
51 3SiO
1/2)
q2(SiO
4/2)
r2(XO
1/2)
s2(5)
表示之含烯基之有機聚矽氧烷樹脂。
上述平均單元式(5)中,R
51獨立為選自作為上述成分Ab之平均組成式(4)中R
41及R
42所表示之基團而規定的、作為氫化矽烷化反應性基團之烯基以及氫化矽烷化反應性基團以外之一價烴基、羥基及烷氧基的基團,X為氫原子或碳原子數1至3之烷基。烷氧基較佳為碳原子數1至6之烷氧基。但是,所有R
51中,至少於該有機聚矽氧烷樹脂中乙烯(CH
2=CH-)基含量滿足0.01至7.00質量%、較佳為0.05至6.00質量%範圍之範圍內,R
51為烯基,尤佳為R
51 3SiO
1/2所表示之矽氧烷單元中R
51的至少一部分為烯基。
式(5)中,(o2+r2)為正數,p2為0或正數,q2為0或正數,s2為0或正數,且p2/(o2+r2)為0至10範圍內之數,q2/(o2+r2)為0至5範圍內之數,(o2+r2)/(o2+p2+q2+r2)為0.3至0.9範圍內之數,s2/(o2+p2+q2+r2)為0至0.4範圍內之數。
作為成分(Ab-2),尤其可例示
((Alk)R
51 2SiO
1/2)
q21(R
51 3SiO
1/2)
q22(SiO
4/2)
r2(6)
(式中,Alk為碳原子數2以上之烯基,R
51係上述平均式(5)中規定之氫化矽烷化反應性基團以外之基團,q21+q22+r2為50至500範圍內之數,(q21+q22)/r2為0.1至2.0範圍內之數,q21為該有機聚矽氧烷樹脂中乙烯(CH
2=CH-)基含量滿足0.01至7.00質量%、較佳為0.05至6.00質量%範圍之範圍內的數)
表示的含烯基之MQ有機聚矽氧烷樹脂。
藉由同時使用該等僅分子鏈末端具有烯基之成分(Ab-1)以及具有固定量烯基之有機聚矽氧烷樹脂即成分(Ab-2),可獲得組成物整體之快速固化性/速乾性優異且機械強度及柔軟性優異之固化反應物。
[成分Aa以及/或者Ab之較佳形態]
該情形下成分Aa以及/或者Ab為包含如下i)以及ii)之有機聚矽氧烷:
i) 具有R
61SiO
3/2單元(式中,R
61獨立表示選自自由基反應性基團、氫化矽烷化反應性基團、自由基反應性基團及氫化矽烷化反應性基團以外之一價有機基、羥基以及碳原子數1至6之烷氧基所組成之群組中之基團),且根據任意選擇進而亦可具有SiO
4/2單元之樹脂結構嵌段;以及
ii) 包含由(R
62 2SiO
2/2)
n(式中,R
62獨立表示選自自由基反應性基團、氫化矽烷化反應性基團、可由鹵素原子取代之碳原子數1至20之烷基以及碳原子數6至14之取代或非取代芳基中的基團,n表示3至1000範圍內之數,較佳為20至300)所表示之直鏈狀二有機聚矽氧烷結構部分的直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷結構嵌段;R
61及R
62之至少一部分為自由基反應性基團以及/或者氫化矽烷化反應性基團,且R
61及R
62基團之合計莫耳數(其中,羥基及氫原子除外)中,碳原子數為6至14之芳基所佔比例為0至低於10莫耳%,較佳為0至5.0莫耳%。於本說明書中,將此種具有樹脂結構嵌段與包含直鏈狀結構部分之直鏈狀或分支狀嵌段(線型結構嵌段)的結構稱為樹脂-線型結構。
作為R
61及R
62可表示之自由基反應性基團,可列舉獨立選自上述成分Aa之說明中作為平均組成式(1)之R
11可表示之自由基反應性基團而記載的基團中之基團。作為R
61及R
62所表示之自由基反應性基團,較佳為選自乙烯基、烯丙基、己烯基、含有丙烯酸之基團及含有甲基丙烯酸之基團的基團,尤佳為乙烯基、烯丙基、己烯基。
作為R
61及R
62可表示之氫化矽烷化反應性基團,可列舉獨立選自作為上述成分Ab之平均組成式(4)中R
41所表示之氫化矽烷化反應性基團而記載的基團中之基團。R
61及R
62所表示之氫化矽烷化反應性基團較佳為選自乙烯基、烯丙基及己烯基之基團,尤佳為乙烯基。
作為R
61可表示之自由基反應性基團及氫化矽烷化反應性基團以外之一價有機基,可為缺乏自由基反應及氫化矽烷化反應性、不具有碳-碳雙鍵之取代或非取代之一價烴基。作為取代或非取代之一價烴基之示例,可列舉以下內容:可列舉選自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基等芳基;以及苄基、苯乙基、萘基乙基、萘基丙基、蒽基乙基、菲基乙基、芘基乙基等芳烷基所組成之群組中的基團。該等烷基之一部分氫原子可由鹵素原子或羥基取代。此外,該等芳基及芳烷基可為如下基團,即:一個或兩個以上氫原子由甲基、乙基等烷基;甲氧基、乙氧基等烷氧基;以及/或者氟原子、氯原子、溴原子等鹵素原子取代之基團。
作為R
61可表示之碳原子數1至6之烷氧基,可列舉甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、環己氧基等直鏈狀、分支狀及環狀烷氧基。作為烷氧基,尤佳為甲氧基。
作為R
62可表示、可由鹵素原子取代之碳原子數1至20之烷基示例,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基以及十二烷基等非取代烷基;以及該等烷基中一個或兩個以上氫原子由鹵素原子、例如氟、氯或溴原子取代之烷基。作為烷基,尤佳為甲基。
作為R
62可表示、選自碳原子數6至14之取代或非取代芳基之基團的示例,可列舉苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、菲基及芘基、以及用氟原子、氯原子或溴原子等鹵素原子取代與上述基團鍵合之氫原子的一部分或全部之基團。作為芳基,尤佳為苯基。
上述ii)包含直鏈狀二有機聚矽氧烷結構部分之直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷結構嵌段可僅由(R
62 2SiO
2/2)
n所表示之直鏈狀二有機聚矽氧烷構成,或者該直鏈狀二有機聚矽氧烷具有T單元(R
62SiO
3/2)以及/或者Q單元,較佳為與T單元鍵合、形成之分支狀有機聚矽氧烷結構。
該成分可為上述i)有機聚矽氧烷樹脂結構嵌段與ii)直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷嵌段鍵合、形成之結構,樹脂結構嵌段與直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷結構嵌段之連結部分較佳為選自-Si-O-Si-鍵或-Si-R
A-Si-(式中,R
A表示碳原子數2至14、較佳為2至10之直鏈狀或分支狀伸烷基)以及該等之組合所組成之群組。i)結構嵌段與ii)結構嵌段之間-Si-O-Si-鍵之形成方法並無特別限定,例如,可藉由縮合反應於i)樹脂結構嵌段與ii)直鏈狀或分支狀嵌段之間使各Si-OH以及/或者Si-OR基(OR為碳原子數1至6之烷氧基等水解性基團)彼此交聯,從而形成。因此,該情形下,例如作為樹脂-線型結構之合成方法,可列舉先形成i)樹脂結構嵌段,然後於直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷嵌段與樹脂結構嵌段所具有之SiOH以及/或者SiOR基連結之條件下,合成直鏈狀或分支狀二有機聚矽氧烷嵌段的方法。例如,於具有SiOH以及/或者SiOR基之樹脂結構嵌段存在之條件下,根據任意選擇進而於交聯劑存在之條件下使環狀有機聚矽氧烷開環聚合,從而獲得期望結構之生成物。可使用周知方法進行此種有機聚矽氧烷之合成反應。
樹脂結構嵌段與直鏈狀或包含直鏈狀部分之分支狀有機聚矽氧烷結構嵌段之連結部分為-Si-R
A-Si-基(式中,R
A表示碳原子數2至14、較佳為2至10之直鏈狀或分支狀伸烷基)時,例如對於具有氫化矽烷化反應性烯基之樹脂結構嵌段,使具有矽鍵合氫原子(SiH基)之直鏈狀或分支狀二有機聚矽氧烷嵌段反應,進行氫化矽烷化反應,從而獲得樹脂結構嵌段所具有之烯基變為R
A部分的樹脂-線型結構有機聚矽氧烷。具有樹脂-線型結構之有機聚矽氧烷之合成例如可依據日本特開2010-1336號公報中記載之方法實施。
然而,具有包含上述i)及ii)結構之樹脂-線型結構的有機聚矽氧烷之合成方法並不限定於上述例示的方法。
另外,本發明中亦可使用具有樹脂-線型結構之有機聚矽氧烷,較佳為使用直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷。
成分A中,直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷中,與矽氧烷單元之Si原子鍵合之基團中芳基所佔比例為0至低於10莫耳%,較佳為0至5莫耳%,藉此,可使由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物具有較高柔軟性及優異之斷裂伸長率。並且,使成分A與成分B及C組合時,可獲得優異之光擴散性及機械物性達到平衡的固化物。又,芳基含量較少具有可抑制固化物渾濁之優點。
[成分Ac]
成分Ac係分子內平均具有2個以上氫化矽烷化反應性矽鍵合氫原子(SiH)之有機氫聚矽氧烷。該成分Ac係與每1分子中平均具有2個以上SiH基與可氫化矽烷化反應之基團的有機聚矽氧烷(成分Ab)組合使用以獲得氫化矽烷化反應固化性組成物之成分。成分Ac係作為成分Ab之交聯劑發揮功能之成分。
作為此種成分Ac之具體例,可列舉1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷、三(二甲基氫矽氧基)甲基矽烷、三(二甲基氫矽氧基)苯基矽烷、分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端由二甲基氫矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端由二甲基氫矽氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷-二苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷-二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、三甲氧基矽烷之水解縮合物、由(CH
3)
2HSiO
1/2單元與SiO
4/2單元構成之共聚物、由(CH
3)
2HSiO
1/2單元、SiO
4/2單元以及(C
6H
5)SiO
3/2單元構成之共聚物以及該等中2種以上之混合物。
於本發明之固化性組成物中,成分Ac尤佳為包含:
(Ac-1) 僅分子鏈末端具有矽鍵合氫原子之直鏈狀或支鏈狀有機氫聚矽氧烷,以及任意選擇之
(Ac-2) 分子內具有至少3個矽鍵合氫原子之直鏈狀或樹脂狀有機氫聚矽氧烷。
成分(Ac-1)係僅分子鏈末端具有矽鍵合氫原子之有機氫聚矽氧烷,在與所述成分(Ab)之氫化矽烷化反應中,其作為鏈增長劑發揮功能,可提高固化反應物之柔軟性。此種成分(Ac-1)較佳為直鏈狀有機氫聚矽氧烷,例如可使用以下結構式所示者。
HMe
2SiO(Ph
2SiO)
m1SiMe
2H
HMe
2SiO(Me
2SiO)
m1SiMe
2H
HMePhSiO(Ph
2SiO)
m1SiMePhH
HMePhSiO(Me
2SiO)
m1SiMePhH
HMePhSiO(Ph
2SiO)
m1(MePhSiO)
n1SiMePhH
HMePhSiO(Ph
2SiO)
m1(Me
2SiO)
n1SiMePhH
上式中,Me、Ph分別表示甲基、苯基,m1為1至100之數,n1為1至50之數。
成分(Ac-2)係分子內具有至少3個矽鍵合氫原子之直鏈狀或樹脂狀有機氫聚矽氧烷,藉由同時使用上述成分(Ac-1),可對本組成物賦予快速固化性。
作為直鏈狀有機氫聚矽氧烷,可例示分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端由二甲基氫矽氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷-二苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端由三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷-二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物。
另一方面,作為樹脂狀有機氫聚矽氧烷,至少包含選自SiO
4/2單元(Q單元)以及R
3SiO
3/2單元(T單元)中之分支矽氧烷單元,可例示包含R
3 3SiO
1/2單元(M單元)、R
3 2HSiO
1/2單元(M
H單元)以及任意選擇之R
3 2SiO
1/2單元(D單元)、R
3HSiO
1/2單元(D
H單元)的有機氫聚矽氧烷,更具體而言,可例示選自
M
HMQ型、M
HQ型、M
HMT型、M
HT型、M
HMQT型、M
HQT型、M
HMDQ型、M
HMDD
HQ型、M
HDQ型、M
HDD
HQ型、M
HMDT型、M
HMDD
HT型、M
HDT型、M
HDD
HT型、M
HMDQT型、M
HMDD
HQT型、M
HDQT型、M
HDD
HQT型中之一種以上有機氫聚矽氧烷樹脂。
另外,上述式中R
3為甲基或苯基。
<成分B>
成分B係對由本申請發明之固化性組成物而獲得之固化物賦予光擴散特性或波長轉換等光學功能之無機填充料。作為無機填充料,與本發明之有機聚矽氧烷組合時可獲得光擴散性效果或波長轉換等之目標光學功能即可,只要可獲得相關效果即可,並不限定於特定之無機填充料。作為本發明之固化性組成物中所使用之填充料,較佳為使用選自球狀二氧化矽顆粒、球狀氧化鋁顆粒及螢光填充料所組成之群組中之1種或2種以上之組合。相對於本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物之總質量,使用30至95質量%量之無機填充料,即可獲得具有優異光學效果以及平衡性優異之機械物性的固化物。無機填充料之量較佳為組成物總質量之40至95質量%,尤佳為50至92.5質量%。
[球狀二氧化矽顆粒]
眾所周知,二氧化矽顆粒有不定形及球狀兩種形狀。只要可提高由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物之光擴散特性,可使用任意形狀之顆粒,但本發明之固化性組成物較佳為使用球狀二氧化矽顆粒。作為球狀二氧化矽顆粒,尤佳為藉由熔融法形成球狀之球狀熔融二氧化矽顆粒,例如將經粉碎之二氧化矽微細粉末於火焰中熔融,形成球狀之球狀熔融二氧化矽顆粒,可使用市售品。於本發明中使用時,較佳為使用藉由例如庫爾特法或雷射繞射-散射法測定之平均粒徑為1至10 µm、尤其是2至5 µm(d
50)之球狀二氧化矽顆粒,尤佳為使用球狀熔融二氧化矽顆粒。
[球狀氧化鋁顆粒]
只要可提高由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物之光擴散特性,可使用任意形狀之顆粒,但本發明中所使用之氧化鋁顆粒較佳為球狀。作為球狀氧化鋁顆粒,尤佳為例如藉由將經粉碎之氧化鋁顆粒微細粉末於火焰中熔融、形成球狀之熔融法,形成球狀之球狀熔融氧化鋁顆粒,可使用市售品。於本發明中使用時,較佳為使用藉由例如庫爾特法或雷射繞射-散射法測定之平均粒徑為1至10 µm、尤其是2至5 µm(d
50)之球狀氧化鋁顆粒,尤佳為使用球狀熔融氧化鋁顆粒。
[螢光填充料]
關於用作本發明之成分B之無機填充料,較佳為使用螢光填充料(螢光體)。由本發明之固化性組成物獲得之、包含螢光填充料之膜或片或塗層可作為波長轉換材料發揮功能,配置於光源上時,可轉換來自於光源之光線波長。此外,藉由使用螢光填充料,亦可賦予光擴散特性。作為該螢光體,並無特別限制,可列舉廣泛應用於發光二極體(LED)或有機發光二極體(OLED)中之由氧化物類螢光體、氮氧化物類螢光體、氮化物類螢光體、硫化物類螢光體、硫氧化物類螢光體等構成之黃色、紅色、綠色以及藍色發光螢光體。作為氧化物類螢光體,可列舉包含鈰離子之釔、鋁、石榴石類之YAG類綠色至黃色發光螢光體;包含鈰離子之鋱、鋁、石榴石類之TAG類黃色發光螢光體;以及包含鈰及銪離子之矽酸鹽類綠色至黃色發光螢光體。此外,作為氮氧化物類螢光體,可列舉包含銪離子之矽、鋁、氧、氮類之SiAlON類紅色至綠色發光螢光體。作為氮化物類螢光體,可列舉包含銪離子之鈣、鍶、鋁、矽、氮類之CASN類紅色發光螢光體。作為硫化物類螢光體,可列舉包含銅離子及鋁離子之ZnS類綠色發色螢光體。作為硫氧化物類螢光體,可列舉包含銪離子之Y
2O
2S類紅色發光螢光體。於本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物中,可使用該等螢光體中之1種或組合2種以上使用。亦可使用市場上銷售之螢光體。
<成分C>
成分C係不同於成分A之有機矽化合物,係選自以下C1及C2:
C1) 分子內具有可與成分A所具有之反應性基團鍵合之反應性官能基、水解性矽烷基以及/或者矽原子鍵合羥基,且分子中矽原子數為2以上的不同於成分A之有機矽化合物,
C2) 分子內具有可與成分A所具有之反應性基團鍵合且具有3個以上碳原子之反應性官能基、水解性矽烷基以及/或者矽原子鍵合羥基,且分子中矽原子數為1以上的不同於成分A之有機矽化合物
所組成之群組中的1種以上化合物。
藉由對成分A及成分B組合成分C,無需降低由本發明之固化性組成物而獲得之固化物的斷裂強度,即可顯著提高斷裂伸長率。再者,改善斷裂伸長率後,亦具有可改善固化物之高溫耐久性,尤其是耐熱衝擊性,相對於劇烈之溫度變化(熱衝擊),可防止固化物變形及產生裂痕,自構件剝落等優勢。
成分C較佳為以下述通式(7):
(R
aR
b 2SiO)
p-K-(SiR
b 2-Y-Si(R
b)
q(OR
c)
3-q)
r(7)
所表示之有機矽化合物。該化合物為上述C1化合物之示例,此外,R
a為包含3個以上碳原子之自由基反應性基團或氫化矽烷化反應性基團時,亦為上述C2化合物之示例。
式(7)中,
R
a表示可與成分A所具有之自由基反應性基團以及/或者氫化矽烷化反應性基團鍵合的反應性基團。成分A具有自由基反應性基團時,R
a亦較佳為可與該自由基反應性基團反應之自由基反應性基團。例如,R
a可為選自乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基等碳原子數2至20之烯基;3-丙烯醯氧基丙基、4-丙烯醯氧基丁基等含有丙烯酸之基團;3-甲基丙烯醯氧基丙基、4-甲基丙烯醯氧基丁基等含有甲基丙烯酸之基團的基團。除此之外,成分A所具有之自由基反應性基團為烯基、含有丙烯酸之基團或含有甲基丙烯酸之基團時,作為成分C所具有之反應性基團,例如可列舉巰基。成分A具有氫化矽烷化反應性基團時,R
a亦可為可與成分A所具有之氫化矽烷化反應性基團形成鍵之基團,例如可為選自乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基等碳原子數2至20之烯基中的基團,較佳為乙烯基,或者亦可為矽鍵合氫原子。
R
b獨立表示選自一價烴基、鹵化烴基及氰基烷基所組成之群組中之基團。作為R
b,例如可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、辛基等碳原子數1至10之烷基;環戊基、環己基等環烷基;苯基、甲苯基、萘基等取代或非取代之芳基;苄基、苯基乙基、苯基丙基等芳烷基;三氟丙基、氯丙基等鹵化烴基;以及β-氰基乙基、γ-氰基丙基等氰基烷基。R
b較佳為獨立為甲基或苯基,尤佳為甲基。
R
c獨立為選自氫原子、碳原子數1至10之烷基以及合計碳原子數2至10之烷氧基烷基所組成之群組中之基團。作為烷基之示例,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、己基以及辛基等。此外,作為烷氧基烷基之示例,可列舉甲氧基甲基、甲氧基乙基、乙氧基乙基等。R
c較佳為獨立為氫原子、甲基或乙基。
式(7)中K表示以平均組成式(R
b 3SiO
1/2)
s(R
b 2SiO
2/2)
t(R
bSiO
3/2)
u(SiO
4/2)
v(OR
c)
w所表示之有機矽烷嵌段或者直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷嵌段。
式中,關於R
b及R
c,如式(7)中所定義。
s、t、u、v及w分別表示各單元之數量,以t、u及v全部不為0為前提,分別表示0至500之數,其中,s+w之值在u+2v以下)所表示之直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷鏈或聚矽氧樹脂結構嵌段。
式(7)中,Y表示氧原子、二價烴基或通式:
(8)
(式中,R
b定義如上所述,Z為二價烴基)所表示之基團)。
Z所表示之二價烴基較佳為獨立為碳原子數1至10之伸烷基,尤佳為選自亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基及己烯基。
式(7)中,根據K之結構,於可能之範圍內,p表示1至10之數,r表示1至10之數,q表示0至2之數。
於一形態中,式(7)中K不存在,即K表示單鍵,p及r可為1。該情形下,式(7)之化合物如下述式:
R
aR
b 2SiO-SiR
b 2-Y-Si(R
b)
q(OR
c)
3-q(9)
表示。
式(9)中,R
a、R
b、R
c、Y及q如式(7)所定義。
上述式(7)之化合物尤佳為以下結構式:
(10)
所表示之有機矽化合物。
式(10)中,R
a、R
b、R
c及Y如式(7)所定義。R
a尤佳為乙烯基或氫原子。R
b較佳為甲基、乙基、丙基、丁基、辛基等碳原子數1至10之烷基,尤佳為甲基。
式(10)中,m為0至500範圍內之數,m尤佳為該化合物於25℃下之黏度為20至1,000,000 mPa・s之數。式(10)之化合物係分子結構不同之化合物、例如m平均值不同之2種以上化合物的混合物時,m值較佳為混合物黏度達到上述黏度之值。
式(10)中,Y如式(7)所定義。a為0、1或2,a較佳為0或1,尤佳為0。
式(10)之化合物尤佳為下述化學式:
Vi(CH
3)
2Si-(OSi(CH
3)
2)
n-OSi(OCH
3)
3所表示,式中,Vi表示乙烯基,n為1至50,較佳為2至30,更佳為3至25。
式(7)或(10)所表示之有機矽化合物可藉由周知之方法製造,例如可藉由日本特開平4-13767號公報、日本特開昭63-270762號公報中記載之製造方法製造。
另外,該有機矽化合物較佳為低分子量矽氧烷寡聚物(八甲基四矽氧烷(D4)、十甲基五矽氧烷(D5))之含量較低或者實質上不含該等物質。
式(7)或(10)所表示之化合物中尤佳之化合物示例為以下述式所表示之有機矽化合物。
R
a(Me)
2Si-(OSiMe
2)
n-Si(OMe)
3(11)
式(11)中R
a為自由基反應性或氫化矽烷化反應性官能基,Me為甲基,n表示1至100、較佳為2至50、尤佳為3至30之數。另外,式(11)之化合物為n不同之化合物的混合物時,n表示平均值。
又,式(11)中Ra尤佳為乙烯基或氫原子,乙烯基為自由基反應性以及/或者氫化矽烷化反應性基團,氫原子為氫化矽烷化反應性基團。
關於上述C2化合物之示例,可列舉上述各有機矽化合物中具有自由基反應性以及/或者氫化矽烷化反應性之R
a基團碳原子數在3以上之化合物,以及下述通式:
R
a(R
b)
qSi(OR
c)
3-q(7’)
所表示之化合物。
式(7’)中,Ra表示可與成分A所具有之反應性基團鍵合之、具有3個以上碳原子的反應性官能基,Rb、Rc及q之意義與式(7)定義之內容相同。式(7’)中,Ra較佳為碳原子數3以上之末端不飽和烯基,例如可列舉烯丙基、己烯基。Rb較佳為選自甲基及苯基之基團,尤佳為甲基。Rc較佳為選自甲基及乙基之基團,尤佳為甲基。q尤佳為0。作為式(7’)所表示之具體化合物,可列舉烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、己烯基三甲氧基矽烷、己烯基三乙氧基矽烷、三甲氧基矽烷甲基丙烯酸丙酯、三乙氧基矽烷甲基丙烯酸丙酯、三甲氧基矽烷丙烯酸丙酯、三乙氧基矽烷丙烯酸丙酯等,但並不限定於此。
上述C1、C2成分均可用作本發明之C成分,尤其是C1成分通常為不揮發性成分,故對於B成分可實施穩定之表面處理,與使用揮發性C成分之情形相比,具有可以較少使用量穩定地實現本發明之技術效果的優勢。另外,C1及C2成分於25℃、1個大氣壓下沸點為200℃以上,較佳為實質上不揮發性成分。
[固化促進劑]
如上所述,本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物包含成分A、B及C作為必需成分,亦可於組成物中添加固化促進劑或固化觸媒用於促進成分A及C參與的固化反應。此外,本發明之固化性組成物可為包括常溫在內藉由熱而固化之形態,使用紫外線等高能量線使其固化之形態,以及同時使用這兩者使其固化之形態中的任一個。
<自由基聚合引發劑>
成分A具有自由基反應性官能基時,為促進固化性組成物之固化,亦可於組成物中添加自由基聚合引發劑作為自由基反應引發劑。作為自由基聚合引發劑,可使用偶氮化合物、有機過氧化物等周知之熱自由基聚合引發劑。作為有機過氧化物,可列舉烷基系過氧化物以及/或者醯基系過氧化物,例如可列舉過氣化苯甲醯、2,4-過氧化二氯苯甲醯、過氧化對氯苯甲醯、過氧化二異丙苯基、過氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷等,但並不限定於此。作為偶氮化合物,可列舉2,2’-偶氮二異丁腈、2,2’-偶氮二-2-甲基丁腈、2,2’-偶氮二-2,4-二甲基戊腈、4,4-偶氮二-4-氰基戊酸等,但並不限定於此。相對於本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物中成分A所具有之自由基反應性基團之莫耳數,較佳為使用等莫耳以上、較佳為2倍莫耳以上量之熱自由基聚合引發劑。使用熱自由基聚合引發劑時,亦可對組成物進行加熱以使固化性組成物固化。
亦可同時使用熱自由基聚合引發劑與光自由基聚合引發劑,或者使用光自由基聚合引發劑代替熱自由基聚合引發劑。作為光自由基聚合引發劑,可使用周知之引發劑,並無特別限定。作為光自由基聚合引發劑之具體例,可列舉苯乙酮、二苯基酮、鄰苯甲醯苯甲酸、對苯甲醯苯甲酸、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,4-二乙基-9H-噻噸-9-酮、4,4’-二甲氧基二苯乙二酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-乙基蒽醌、1-羥基環己基苯基酮、2-(羥亞胺基)苯丙酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮、2-異丙氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲基-4’-(甲硫基)-2-嗎啉基苯丙酮、p,p’-四甲基二胺基二苯基酮等,但並不限定於此。此外,亦可使用Omnirad 651、184、1173、2959、127、907、369、369E及379EG(烷基苯酮系光聚合引發劑,IGM Resins B.V.公司)、Omnirad TPO H、TPO-L及819(醯基膦氧化物系光聚合引發劑,IGM RESINS B.V.公司)、Omnirad MBF及754(分子內奪氫型光聚合引發劑,IGM Resins B.V.公司)、Irgacure OXE01及OXE02(肟酯系光聚合引發劑,BASF公司)等引發劑。使用光自由基聚合引發劑時,可對固化性組成物照射高能量線,例如紫外線、X射線或電子束。此外,成分A所具有之自由基反應性基團僅藉由照射高能量線即可充分開展交聯反應時,亦可不使用光自由基引發劑,僅照射高能量線使本發明之固化性組成物固化。使用光自由基聚合引發劑時,亦可再使用光敏劑。已知藉由使用敏化劑,可提高聚合反應之光子效率,與僅使用光引發劑之情形相比,可將更長波長之光用於聚合反應,故當組成物塗佈厚度相對較厚時,或者光照射要使用相對較長波長之LED光源時,尤為有效。作為敏化劑,已知有蒽系化合物、啡噻嗪系化合物、苝系化合物、花青系化合物、部花青系化合物、香豆素系化合物、亞苄基酮系化合物、(硫)雜蒽或(硫)雜蒽酮系化合物、例如異丙基硫雜蒽酮、2,4-二乙基硫雜蒽酮、方酸菁系化合物、(硫)雜苯鎓系化合物、卟啉系化合物等,但並不限定於此,可於本發明之固化性組成物中使用任意光敏劑。
關於本發明之組成物中所添加之光自由基聚合引發劑之量,只要可引發目標光自由基聚合反應即可,並無特別限定,一般而言,相對於本發明之固化性組成物之總質量,使用0.01至5質量%,較佳為0.05至1質量%之量。
此外,亦可將光敏劑與上述光陽離子聚合引發劑或光自由基聚合引發劑組合使用。作為光敏劑,可列舉蒽系化合物、啡噻嗪系化合物、苝系化合物、花青系化合物、部花青系化合物、香豆素系化合物、亞苄基酮系化合物、(硫)雜蒽或(硫)雜蒽酮系化合物、例如異丙基硫雜蒽酮、2,4-二乙基硫雜蒽酮、方酸菁系化合物、(硫)雜苯鎓系化合物、卟啉系化合物等。
成分A具有自由基反應性基團時,成分C具有與該自由基反應性基團發生反應之基團。成分C所具有之反應性基團較佳為在成分A進行自由基聚合反應條件下與成分A所具有之自由基反應性基團發生反應。
<氫化矽烷化反應觸媒>
成分A或成分A及C具有氫化矽烷化反應性官能基時,為促進組成物之固化,亦可於本發明之組成物中添加氫化矽烷化反應觸媒。於本發明之固化性組成物中,可使用
(i) 於不照射高能量線之狀態下,於組成物中顯示活性之氫化矽烷化反應觸媒;
(ii) 若不照射高能量線則不顯示活性,藉由照射高能量線而於組成物中顯示活性的氫化矽烷化反應觸媒;或者
(iii) (i)及(ii)之組合。
於室溫或藉由加熱使本發明之固化性組成物固化時使用觸媒(i),進而要照射高能量線,促進固化性組成物固化時,除觸媒(i)外,較佳為再使用觸媒(ii)。藉由照射高能量線使本發明之固化性組成物固化時,可使用觸媒(ii)。同時使用觸媒(i)與(ii)時,對固化性組成物添加觸媒(i)與觸媒(ii)之添加量按質量比計算,較佳為100/0至5/95(觸媒(i)/觸媒(ii))範圍內。
作為高能量線,可列舉紫外線、X射線及電子束,其中,較佳為使用紫外線,觸媒活化效率高。又,照射高能量線時其照射量根據高能量線活性型氫化矽烷化反應觸媒種類而不同,為紫外線時,較佳為波長365 nm下之累計照射量為100mJ/cm
2至10J/cm
2之範圍內。
上述觸媒(i)係於不照射高能量線之狀態下,可使氫化矽烷化反應活化之氫化矽烷化觸媒。藉由使用觸媒(i),當不含氫化矽烷化反應抑制劑或者該抑制劑使用量較少時,可對本發明之固化性組成物賦予快速固化性/速乾性之固化特性。作為觸媒(i)之氫化矽烷化反應用觸媒,可例示鉑系觸媒、銠系觸媒、鈀系觸媒、鎳系觸媒、銥系觸媒、釕系觸媒及鐵系觸媒,較佳為鉑系觸媒。作為該鉑系觸媒,可例示鉑微粉末、鉑黑、擔持鉑之二氧化矽微粉末、擔持鉑之活性碳、氯鉑酸、氯鉑酸之醇溶液、鉑之烯烴錯合物、鉑之烯基矽氧烷錯合物等鉑系化合物,尤佳為鉑之烯基矽氧烷錯合物。作為該烯基矽氧烷,可列舉1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、以乙基、苯基等取代該等烯基矽氧烷之甲基之一部分之烯基矽氧烷以及以烯丙基、己烯基等取代該等烯基矽氧烷之乙烯基之烯基矽氧烷。尤其是,考慮到該鉑-烯基矽氧烷錯合物之穩定性良好,較佳為1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷。此外,為提高鉑-烯基矽氧烷錯合物之穩定性,較佳於該錯合物中添加1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二烯丙基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3-二乙烯基-1,3-二甲基-1,3-二苯基二矽氧烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四苯基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷等烯基矽氧烷及二甲基矽氧烷寡聚物等有機矽氧烷寡聚物,尤佳添加烯基矽氧烷。
觸媒(i)係於不照射高能量線之狀態下顯示活性的觸媒,其中,較佳為於較低溫度下亦顯示活性者。具體而言,於0至200℃之溫度範圍內,於本發明之固化性組成物中顯示活性,促進氫化矽烷化反應。觸媒(i)之含量根據觸媒種類及組成物種類而有所不同,通常相對於固化性組成物,該觸媒中之金屬原子以質量單位計在0.01至50 ppm範圍內之量,尤佳為使用鉑之烯基矽氧烷錯合物,使鉑含量較佳為1.5至30 ppm範圍內之量,藉此可對本發明之固化性組成物賦予快速固化性/速乾性之特性。若觸媒(i)之添加量過少,則固化性組成物之固化時間變長,若添加量過多,則可使用時間過短,實際使用時可能會出現問題,且可能會導致成本增高,故不佳。
觸媒(ii)係若不照射高能量線則不顯示活性,藉由照射高能量線而於本組成物中顯示活性之氫化矽烷化觸媒,亦被稱作所謂高能量線活化觸媒或光活化觸媒。
作為觸媒(ii))之具體例,可列舉(甲基環戊二烯基)三甲基鉑(Ⅳ)、(環戊二烯基)三甲基鉑(Ⅳ)、(1,2,3,4,5-五甲基環戊二烯基)三甲基鉑(Ⅳ)、(環戊二烯基)二甲基乙基鉑(Ⅳ)、(環戊二烯基)二甲基乙醯鉑(Ⅳ)、(三甲基矽基環戊二烯基)三甲基鉑(Ⅳ)、(甲氧基羰基環戊二烯基)三甲基鉑(Ⅳ)、(二甲基苯基矽基環戊二烯基)三甲基環戊二烯基鉑(Ⅳ)、三甲基(乙醯丙酮酸)鉑(Ⅳ)、三甲基(3,5-庚二酮酸)鉑(Ⅳ)、三甲基(甲基乙醯乙酸)鉑(Ⅳ)、雙(2,4-戊二酮酸)鉑(Ⅱ)、雙(2,4-己二酮酸)鉑(Ⅱ)、雙(2,4-庚二酮酸)鉑(Ⅱ)、雙(3,5-庚二酮酸)鉑(Ⅱ)、雙(1-苯基-1,3-丁二酮酸)鉑(Ⅱ)、雙(1,3-二苯基-1,3-丙二酮酸)鉑(Ⅱ)、雙(六氟乙醯丙酮酸)鉑(Ⅱ),該等之中,自通用性及獲取之容易性之觀點出發,較佳為(甲基環戊二烯基)三甲基鉑(Ⅳ)及雙(2,4-戊二酮酸)鉑(Ⅱ)。
作為用於使本發明之固化性組成物固化之觸媒,亦可組合使用觸媒(i)與觸媒(ii)。例如,對於藉由上述觸媒(i)而獲得之氫化矽烷化反應物,藉由照射高能量線可賦予二次固化性(以下,亦稱為「光固化性」),除此之外,在觸媒(i)及(ii)存在之條件下照射高能量線,則無法充分照射光之部位亦可藉由觸媒(i)來促進固化反應,對於固化至非流動性之反應物,可進一步開展固化反應。並且,與僅使用觸媒(i)之情形相比,藉由同時使用觸媒(ii),可進一步實現快速固化性/速乾性。觸媒(ii)之添加量係針對藉由所述充分(i)而獲得之反應物,使組成物進一步硬化所需之量,或者足以改善快速固化性/速乾性所需之量,較佳為相對於本組成物,該觸媒中之金屬原子以質量單位計在1至50 ppm範圍內之量,較佳為5至30 ppm範圍內之量。
於此種除具備常溫下之固化性外,亦具備高能量線固化性、例如光固化性之固化性組成物的組成設計中,觸媒(i)與觸媒(ii)之質量比較佳為90/10至5/95範圍內,更佳為85/15至10/90範圍內。若質量比為所述上限以下,可獲得藉由照射高能量線而進行之固化反應速度增大之效果;若質量比低於所述下限,則於室溫等相對較低溫度下無法於短時間內充分進行固化反應,即可能無法實現快速固化性/速乾性之固化特性。又,將本發明之固化性組成物應用於基材等後,可使用UV點光源對固化性組成物照射紫外線,使組成物不流動。
本發明之固化性組成物係藉由氫化矽烷化反應而固化之組成物時,亦可根據需要使用氫化矽烷化反應抑制劑。氫化矽烷化反應抑制劑通常用於提高固化性組成物之適用期。關於本發明之固化性組成物中可用作氫化矽烷化反應抑制劑的化合物,可列舉2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇等炔醇;3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔等烯炔化合物;1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基環四矽氧烷、苯並三唑等。反應抑制劑之使用量並無限定,相對於本發明之固化性組成物之合計100質量份,較佳為0.0001至5質量份之範圍內。
構成本發明之固化性組成物之成分A或者成分A及C具有氫化矽烷化反應性基團時,各成分量較佳為相對於作為氫化矽烷化反應性基團之碳-碳雙鍵1莫耳,矽鍵合氫原子為0.1至10莫耳範圍內,較佳為0.2至5.0莫耳範圍內,尤佳為0.5至2.0莫耳範圍內。相對於氫化矽烷化反應性碳-碳雙鍵1莫耳,矽鍵合氫原子量為0.1莫耳以下時,固化性組成物可能無法充分固化。此外,相對於氫化矽烷化反應性碳-碳雙鍵1莫耳,矽鍵合氫原子量超過10莫耳時,所獲得之固化物可能會過硬,或者固化物之斷裂伸長率會降低。
<縮合反應觸媒>
亦可對本發明之固化性組成物添加縮合反應觸媒用於促進成分C所具有之水解性矽基以及/或者矽原子鍵合羥基與成分B之無機填充料的反應。用於本發明之縮合反應觸媒之種類並無特別限定,例如可例示二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、辛烯酸錫、二辛酸二丁基錫、月桂酸錫等有機錫化合物;鈦酸四丁酯、鈦酸四丙酯、二丁氧基雙(乙醯乙酸乙酯)鈦等有機鈦化合物;除此之外,鹽酸、硫酸、十二烷基苯磺酸等酸性化合物;氨、氫氧化鈉等鹼性化合物;1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯(DBU)、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(DABCO)等胺系化合物;四丙醇鋯、四丁酸鋯等有機鋯酯;三丁氧基乙醯丙酮鋯、丁氧基乙醯丙酮雙(乙醯乙酸乙酯)鋯、四乙醯丙酮鋯等有機鋯螯合物;雙(2-乙基已酸酯)氧化鋯、乙醯丙酮(2-乙基已酸酯)氧化鋯等氧化鋯化合物等鋯系縮合輔助觸媒;三乙醇鋁、三異丙醇鋁、三仲丁酸鋁等鋁醇化物;二異丙氧基(乙醯乙酸乙酯)鋁參(乙醯乙酸乙酯)鋁、參(乙醯丙酮)鋁等鋁螯合化合物;雙(2-乙基已酸酯)羥基鋁等醯氧基鋁化合物等鋁系縮合輔助觸媒,較佳為有機錫化合物、有機鈦化合物。縮合反應觸媒之使用量並無特別限定,於可實現促進縮合反應之目的的範圍內可為任意量。另外,縮合反應觸媒之使用任意,本組成物中亦可不使用。
[其他添加劑]
本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物中,視需要亦可添加上述成分A以外之有機聚矽氧烷;上述成分B以外之無機質填充劑;聚甲基丙烯酸酯樹脂等有機樹脂微粉;黏合性賦予劑;耐熱劑;染料;顏料;阻燃性賦予劑;溶劑等。該等添加劑為相關業者周知之物質,關於其添加量及添加方法,於不損害本發明目的之範圍內,可使用任意量及任意方法。
另外,作為成分B,除選自上述球狀二氧化矽顆粒、尤佳為球狀熔融二氧化矽顆粒、球狀氧化鋁顆粒、尤佳為球狀熔融氧化鋁顆粒以及螢光填充料所組成之群組中之顆粒外,進而亦可使用例如平均粒徑為0.1至10.0 µm之氧化鈦顆粒等作為無機填充料。可將這類追加之無機填充料摻合至固化性組成物中,以便對本發明之固化性組成物固化而獲得之固化物之反射散射效果進一步加以改善等。
[由本發明之固化性組成物而獲得之固化物之特性]
使本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固化物之透光率較佳為40%以上。透光率係對紫外可見近紅外分光光度計搭載直徑150 mm之積分球單元,對可見光波長區域(全範圍)測定而獲得的值。進而,固化物較佳為具有如下光擴散性,即:使用搭載有白色光源(尤其是藍色LED與黃色螢光體組合而成之白色LED)之雙向透射率分佈函數測定用Scattering Profiler等,測定光散射特性,於該雙向透射率分佈函數中,將其直線前進透射光強度設為1時,以測定試樣為中心,相對於直線前進透射光傾斜45度之受光位置處透射光強度為0.65以上。另外,雙向透射率分佈函數(BTDF)係光線自某方向入射至某位置時,表示透射位置處各方向上有何種程度之光成分進行透射及前進的固有函數。
另外,由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物之斷裂伸長率較佳為30%以上之範圍。與含有成分A但不使用成分C之固化性組成物相比,本發明之固化物具有如下特徵:藉由組合成分A與成分C,無需極大地改變斷裂強度,斷裂伸長率即可顯著提高。
又,本發明所涉及之固化物硬度較佳為肖氏A硬度30至肖氏D硬度50範圍內。通常,本發明之固化性組成物之單位體積或單位質量所含自由基反應性基團或氫化矽烷化反應性基團量越多,固化物硬度越高,因此,可藉由調節固化性組成物中所含反應性基團量來調節固化物之硬度。並且,亦可藉由固化性組成物中所含成分B之無機填充料比例來調節固化物肖氏A或肖氏D硬度。由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物其柔軟性較高,斷裂伸長率亦較優秀,故較佳為用作具有光擴散特性之塗佈劑的材料。
[本發明之固化物用途等]
本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物之用途並無特別限定。關於本發明之組成物之用途,可列舉電氣電子用黏合劑、密封劑、保護劑、塗佈劑、底部填充劑等,尤其可用作需要具備光擴散性之構件。關於本發明之固化性組成物尤佳之用途,可列舉光學構件,尤其是需要具備光擴散性之光學構件。再者,關於具體之用途,可列舉受光型感測器用光擴散膜或塗佈劑,尤其是受光型感測器用光擴散膜及光擴散塗佈劑。關於適合於本發明之固化性組成物之其他具體用途,可列舉發光二極體用密封劑。本發明亦提供包含使用本發明之固化性組成物而形成之光學構件的光學裝置,例如受光型感測器、發光二極體。發光二極體包括無機發光二極體(LED)及有機發光二極體(OLED)兩種。
將本發明之固化性組成物作為發光二極體之光學構件、尤其是密封劑使用時,成分B之無機填充料尤佳為螢光填充料(螢光體)。
由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物具有如下特徵:有機聚矽氧烷中與矽原子鍵結之所有有機基中芳基、尤佳為苯基所佔量為0至低於10莫耳%(包含0莫耳%),較佳為0至5莫耳%,藉此,柔軟性較高,斷裂伸長率較大。因此,適合用作塗佈劑、尤其是光學構件用塗佈劑。將本發明之固化性組成物用作光擴散塗層等光學構件時,通常使用由固化性組成物而獲得之固化物厚度為10至500 µm者尤佳。本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物之黏度適合於塗佈於基材、例如剝離性基材上時,可直接使用,不用溶劑進行稀釋。此外,為使本發明之組成物之黏度適合於將組成物塗佈於剝離性基材上,亦可用溶劑進行稀釋。因此,本發明提供一種包含上述固化性有機聚矽氧烷組成物與溶劑、尤其是有機溶劑之塗佈劑。使用該塗佈劑,可於基材上形成由本發明之固化性組成物之固化物構成之塗層,該塗層並無特別限定,例如可為光學構件之光擴散層。
由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物可用作期望形態之構件,但用作光學構件時,較佳為膜或片狀、薄膜狀,尤其是塗佈薄膜狀。例如,可使用本發明之固化性組成物,提供膜厚為10至500 µm、較佳為20至300 µm範圍內之膜或片狀(膜中包含薄膜狀物質)固化物,或者塗膜形態之固體有機矽材料。
此外,將本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物用作光擴散材料時,如果使用成分B之無機填充料,尤其是球狀二氧化矽顆粒,尤其是球狀熔融二氧化矽顆粒以及/或者球狀氧化鋁顆粒,尤其是球狀熔融氧化鋁顆粒,相對於填充料之粒徑L(µm),由本發明之固化物構成之膜或片或塗層厚度較佳為3L至200L(µm)範圍內。
形成膜或片狀材料或塗層之固體有機矽材料之硬度對基材亦有依賴性,故無特別限定,但實際使用時,由本發明之固化性組成物而獲得之固化物硬度較佳為肖氏A硬度30至肖氏D硬度50之範圍內。
<塗佈劑>
為形成膜或片狀固化物,或者為於基材上形成塗膜,本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物亦可用作溶解及懸浮於有機溶劑之塗佈液。作為用於製備塗佈液之有機溶劑,只要是可使組成物中成分A及C所有構成成分或部分構成成分溶解之化合物即可,其種類並無特別限定,較佳為使用沸點在1個大氣壓(0.1013 MPa)下為80℃以上且小於200℃者。關於可使用之溶劑,例如可列舉異丙醇、三級丁醇、環己醇、環己酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲苯、二甲苯、均三甲基苯、1,4-二噁烷、二丁醚、苯甲醚、4-甲基苯甲醚、乙苯、乙氧基苯、乙二醇、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、2-甲氧基乙醇(乙二醇單甲醚)、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇單甲醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯(Propyl propionate)、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、1-乙氧基-2-丙基乙酸酯、八甲基環四矽氧烷、以及六甲基二矽氧烷等無鹵類溶劑;三氟甲基苯、1,2-雙(三氟甲基)苯、1,3-雙(三氟甲基)苯、1,4-雙(三氟甲基)苯、三氟甲基氯苯、三氟甲基氟苯、氫氟醚等鹵素類溶劑。該等有機溶劑可單獨使用,亦可混合兩種以上使用。尤佳為使用異丙醇、甲基異丁基酮等。
<將固化性有機聚矽氧烷組成物成膜為膜狀、片狀或薄膜狀之方法>
將本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固化物即固體有機矽材料成膜為膜或片狀或薄膜狀之方法並無特別限制,可按以下方法進行成膜。
(i)藉由成型加工而成膜
本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固體有機矽材料具有熱熔性時,可藉由一體成型等眾所周知之成型方法成膜於期望之基材上。關於常規之成型方法,可列舉轉注成型、射出成型、壓縮成型。例如,於轉注成型中,將本發明所涉及之固體有機矽材料填充至成型機之柱塞內,進行自動成型,從而可獲得成型物即膜狀或薄膜狀構件。關於成型機,可使用輔助活塞式成型機、滑塊式成型機、雙活塞式成型機、低壓注塑用成型機中之任一個。
藉由使用剝離性基材作為基材,亦可將形成於該基材上、由本發明之固體有機矽材料構成之膜或片狀固化物轉印至其他基材上使用。
(ii)使用溶劑進行膜或片狀、薄膜狀塗佈及去除溶劑並固化,從而成膜
本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物可均勻地分散於異丙醇、甲基異丁基酮等有機溶劑中,故可將包含固化性有機聚矽氧烷組成物之分散液於期望之基材上塗佈為膜狀或片狀,再藉由乾燥等方法去除有機溶劑,使固化性組成物固化,從而獲得膜狀或片狀材料。將分散液塗佈為膜狀或片狀時,較佳為使用溶劑調整分散液黏度,使分散液整體黏度於100至10,000 mPa·s之範圍內,使用溶劑進行稀釋時,相對於分散液中所含固體部分之合計量(100質量份),於2000質量份以下之範圍內使用溶劑較佳。作為塗佈方法,無特別限制,可使用凹版印刷塗佈、膠印塗佈、凹版膠印、使用膠印轉移輥塗佈等之輥塗佈、逆輥塗佈、氣刀塗佈、使用幕流塗佈等之簾式塗佈、逗號刮刀塗佈、邁耶棒塗佈、旋轉塗佈以及為形成固化層而使用之其他眾所周知之方法。此外,固化性組成物塗佈至基材之塗佈量為任意量,可塗佈為去除有機溶劑及固化性組成物固化後所形成之膜狀或片狀材料具有期望之膜厚。另外,如後所述,藉由使用剝離性基材作為用於塗佈上述分散液之基材,可於剝離性基材上形成由本發明之固體有機矽材料構成之膜或片,然後將其自基材分離,獲得膜狀或片狀之塊狀材料,並且,亦可將膜狀或片狀材料由基材轉移至其他基材。並且,使本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物溶解及分散於有機溶劑中,然後直接塗佈於光學裝置之構件上,去除溶劑後使其固化,從而可形成塗膜。
<積層體>
使本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固體有機矽材料作為光學構件,尤其可用於光學裝置,例如發光二極體(LED)、有機電致發光元件(OLED)及受光型感測器等。該情形下,由本發明之固化性組成物而獲得之固體有機矽材料尤佳為作為構成光學裝置中之積層體部分的固體層,配置於與空氣之界面上。屆時,若積層體為發光元件,例如發光二極體或有機電致發光元件,則亦可於光源與本發明之固體有機矽材料之間具有包含至少一種螢光填充料之層(以下亦稱為「螢光體層」)。另外,將本發明所涉及之固體有機矽材料用作用於使入射至受光型感測器之光擴散之光擴散材料,尤其是光擴散塗層、光擴散膜或片時,尤佳為使用球狀熔融二氧化矽顆粒以及/或者球狀熔融氧化鋁顆粒作為成分B。
<於剝離性基材上形成由本發明之固體有機矽材料構成之膜狀或片狀塗層之積層體>
剝離性基材一般由基材及形成於其上之剝離層構成,指剝離層上一般藉由塗佈法而形成之膜狀或片狀材料容易自基材剝離者。
首先,對剝離層上配置有由本發明之固化性組成物而獲得之固化物所構成之固體有機矽材料之膜狀或片狀材料的積層體進行說明。根據需求,由本發明之固體有機矽材料構成之膜狀或片狀材料、包含其之積層材料會被要求以與基材分離之單獨形態使用。於剝離層上配置有由本發明之固體有機矽材料構成之固體層時,容易自基材及構成剝離性基材之剝離層分離由本發明之固體有機矽材料構成之膜狀或片狀材料、或者包含其之積層材料並使用。此種剝離性基材具有與由本發明之固體有機矽材料構成之膜狀等固體層相向的剝離層,進而可任意選擇具備其他剝離層。關於包含剝離性基材與由本發明之固體有機矽材料構成之固體層的積層體之構成,可例示以下構成。另外,於以下示例中,「/」係指各層與積層體之積層方向(一般為垂直于基材之厚度方向)相向之意。此外,基材與剝離層可為一體或同一層(材質或設置物理性凹凸以便具有剝離性之基材)。
• 例1:基材/剝離層/由本發明之固體有機矽材料構成之固體層/其他任意層(可為1層或2層以上)
• 例2:基材/剝離層/由本發明之固體有機矽材料構成之固體層/其他任意層(可為1層或2層以上)/剝離層/基材
此處,「其他任意層」指可根據需求而使用,亦可不使用之層。此外,關於其他任意層,例如可列舉壓感黏合劑層,但並不限定於此。
尤其如上述例2所示,具有由兩個剝離層將由本發明之固體有機矽材料構成之膜狀或片狀材料、或包含其之積層材料夾於中間之構成時,可於基材保護之狀態下對具備由本發明之固體有機矽材料構成之固體層的材料進行運輸(包括出口至國外),可於期望之時間、場所將具備剝離層之剝離性基材自積層體兩面分離,僅將由本發明之固體有機矽材料構成之膜狀或片狀材料、或者包含其之積層材料配置或積層至期望之結構體、例如發光元件光源上、或受光型感測器之光入射面側等。當除剝離性基材以外之部分之積層材料為具備由本發明之固體有機矽材料構成之固體層與螢光體層的積層片等時,可改善其操作作業性,且尤其有用。
上述基材種類並無特別限制,可例示板紙、瓦楞紙、白土塗佈紙、聚烯烴層壓紙、尤其是聚乙烯層壓紙、合成樹脂膜/片、天然纖維布、合成纖維布、人工皮革布以及金屬箔。作為基材,尤佳為合成樹脂膜/片,作為合成樹脂,可例示聚醯亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、環聚烯烴以及尼龍。基材較佳為薄膜狀或薄片狀。基材厚度並無特別限制,可根據用途,使用期望之厚度。另外,上述基材自身係作為剝離層發揮功能之材質,以及/或者亦可具有於基材表面以物理方式形成微細凹凸以便具有剝離性之結構。
上述剝離層亦被稱為剝離襯墊、離型層或剝離塗層,較佳為具有有機矽類剝離劑、氟類剝離劑、醇酸類剝離劑或氟聚矽氧類剝離劑等之剝離塗佈性能的剝離層。或者,亦可於基材表面以物理方式形成微細凹凸,或者由不易與本發明之固體有機矽材料發生附著之材料形成基材。該等情形下,可進而於基材上形成由不同於基材之材料構成之剝離層,亦可不進而具有該剝離層,該情形下,剝離層指基材表面具有剝離性之部分。
由本發明之固體有機矽材料構成之固體層可利用上述<將固化性有機聚矽氧烷組成物成膜為膜狀、片狀或薄膜狀之方法>中所記載之方法,成膜於上述剝離性基材之剝離層上。尤佳為依據上述方法,將本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物均勻地分散於異丙醇、甲基異丁基酮等有機溶劑中,將分散液塗佈於膜狀基材或片狀基材之剝離層上,然後,藉由乾燥等方法去除有機溶劑,使固化性組成物固化,從而於基材之剝離層上形成由膜狀或片狀固體有機矽材料構成之固體層。可使膜狀或片狀固體有機矽材料之膜厚為適合於目標用途之厚度,用作光擴散材料時,如上所述,一般較佳為10至500 µm範圍內。此外,將本發明之組成物用作發光二極體或有機電致發光元件用密封劑時,厚度較佳為10至500 µm範圍內。
由本發明之固體有機矽材料構成之固體層可單獨使用,更佳為進而於該固體層上積層有同一或不同層之積層構件。該積層構件中之其他層尤佳為使具有固化反應性官能基之有機聚矽氧烷固化而成之固化層或固體狀有機聚矽氧烷層(有機矽層),較佳為使具有氫化矽烷化反應性基團以及/或者自由基反應性基團、縮合或脫醇反應性基團之有機聚矽氧烷於觸媒存在之條件下進行固化反應而成的有機矽固化層。此處,具有固化反應性基團之有機聚矽氧烷可為直鏈狀、支鏈狀、環狀或樹脂狀,亦可組合兩種以上固化反應使用。
由本發明之固化性組成物而獲得之固體有機矽材料構成之固體層上所配置之其他有機矽層尤佳為聚合物型固體狀有機聚矽氧烷。較佳為於該固體狀有機聚矽氧烷上分散後述螢光體而成之有機矽層。
上述積層構件中除由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而形成之固體有機矽材料構成的層以外,其他層可為1層以上,亦可為2層以上具備不同功能之多層。此外,於由本發明之固體有機矽材料構成之固體層上所積層之積層構件整體厚度並無特別限定,但較佳為5 µm以上,自操作作業性之觀點出發,可為50至10,000 µm,尤佳為100至1,000 µm範圍內。
於由本發明之固體有機矽材料構成之固體層上所積層之1層以上之層、尤其是不同於該固體層之有機矽層較佳為含有至少一種以上螢光體之螢光體層。相關螢光體層尤其可作為波長轉換材料發揮功能,配置於光源上時,可轉換其發光波長。作為該螢光體,並無特別限制,可列舉廣泛應用於發光二極體(LED)或有機電致發光元件(OLED)中之由氧化物類螢光體、氮氧化物類螢光體、氮化物類螢光體、硫化物類螢光體、硫氧化物類螢光體等構成之黃色、紅色、綠色以及藍色發光螢光體。作為氧化物類螢光體,可列舉包含鈰離子之釔、鋁、石榴石類之YAG類綠色至黃色發光螢光體;包含鈰離子之鋱、鋁、石榴石類之TAG類黃色發光螢光體;以及包含鈰及銪離子之矽酸鹽類綠色至黃色發光螢光體。此外,作為氮氧化物類螢光體,可列舉包含銪離子之矽、鋁、氧、氮類之SiAlON類紅色至綠色發光螢光體。作為氮化物類螢光體,可列舉包含銪離子之鈣、鍶、鋁、矽、氮類之CASN類紅色發光螢光體。作為硫化物類螢光體,可列舉包含銅離子及鋁離子之ZnS類綠色發色螢光體。作為硫氧化物類螢光體,可列舉包含銪離子之Y
2O
2S類紅色發光螢光體。本發明所涉及之積層體中,亦可將該等螢光體組合2種以上後使用。
於上述積層體中,不同於由本發明之固化性組成物之固化物形成之固體有機矽材料層的有機矽層可為含有增強性填充料之有機矽層,以便提高該有機矽層之機械強度,改善保護性或者對鄰接層之黏合性。並且,該有機矽層亦可為含有導熱性填充料或導電性填充料之有機矽層,以便對固化物賦予導熱性或導電性。另外,上述螢光體與該等填充料可組合使用,為改善其於有機矽層中之分散性,可利用選自烷氧基矽烷、有機鹵化矽烷、有機矽氮烷及矽氧烷寡聚物等之化合物對該等螢光體粒子狀成分表面進行表面處理。
上述積層體係由本發明之固化性組成物所形成之固體有機矽材料構成之固體層配置於剝離層上之結構,尤佳為進而具備不同於該固體層之有機矽層且為含有螢光體等之螢光體層。於剝離層上配置有由本發明所涉及之固體有機矽材料構成之固體層時,容易自構成積層體之剝離層分離由本發明之固體有機矽材料構成之固體層或包含其之積層構件,可將分離之積層構件自身作為光學構件等,用於製造其他結構體。
<具備光源與螢光體之積層體、發光元件>
由本發明之固化性組成物而獲得之固體有機矽材料構成之固體層可配置於與空氣之界面上,配置於發光二極體(LED)或有機電致發光元件(OLED)光源上時,由本發明之固體有機矽材料構成之固體層可配置於與空氣之界面上,改善包含光源之積層體整體之光萃取效率。相關積層體尤佳具有包含上述同樣之螢光體之螢光體層、尤其是含有螢光體之有機矽層作為光源之波長轉換材料。此處,較佳為自光源發出之光被螢光體層轉換波長,到達配置於與空氣之界面上的由本發明之固體有機矽材料構成之固體層之配置,由本發明之固體有機矽材料構成之固體層可形成為覆蓋部分或整個螢光體層,亦可經由其他積層體之功能層配置於螢光體層之外側。該等積層體整體厚度並無特別限定,但較佳為1 µm以上,用作發光元件等時,除光源部分之厚度外,可為50至10,000 µm,尤佳為100至1,000 µm之範圍。
<改善光萃取效率以及改善耐熱性>
具備光源及螢光體層之積層體為發光二極體(LED)或有機電致發光元件(OLED)等發光元件,藉由採取上述光源、螢光體層以及由本發明之固體有機矽材料構成之固體層的配置,可改善發光元件之光萃取效率。進而,藉由使用由本發明所涉及之固體有機矽材料構成之固體層,與使用不同於其之其他材料之情形相比,可防止伴隨發光元件發熱而出現之著色等現象,因此,尤其可改善發光元件之耐熱性。
<積層體之製造方法>
包含由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得之固化物之積層體的製造方法並無特別限制,較佳為具備以下製程(i)至(iii)中任一製程之方法。另外,該製程所涉及之塗佈方法等並無特別限定,可列舉上述由本發明之固化性組成物而獲得之固化物形成之膜狀或片狀材料的製造方法中所說明之方法。
(i) 本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固體有機矽材料具有熱熔性時,將該固體有機矽材料於其他結構體上成型為膜狀或片狀或者薄膜狀的製程;
(ii) 使本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物分散於有機溶劑中,並於其他結構體上塗佈為片狀或薄膜狀,之後去除有機溶劑並使其固化的製程;
(iii) 於由本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固體有機矽材料構成之膜狀或片狀材料上積層其他結構體的製程。
此處,膜狀材料厚度較薄時,亦可將其稱為薄膜狀材料。
將本發明之固化性組成物固化而獲得之固體有機矽材料尤其可以可自基材剝離之積層體形態使用,容易自基材剝離層分離由本發明之固體有機矽材料構成之固體層或包含其之積層構件並使用。自剝離層剝離之、由本發明之固體有機矽材料構成之固體層或包含其之積層構件自身可用作光學構件等,較佳為用於其他結構體、例如光學元件或其構件之製造。因此,作為包含本發明之固體有機矽材料之積層體之製造方法,尤佳為具備以下各製程的製造方法。其他結構體尤佳為受光型感測器或具備光源等之發光元件前驅體,該製造方法尤佳為具備配置於與空氣之界面上、由本發明之固體有機矽材料構成之固體層的發光元件或受光型感測器之製造方法。
(a) :使本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物分散於有機溶劑中,於剝離性基材之剝離層上將分散液塗佈為膜狀或薄膜狀,之後去除有機溶劑並使組成物固化,製成固體有機矽材料的製程;
(b) :於所述製程a所獲得之膜狀或薄膜狀固體有機矽材料上積層同一或不同有機矽層之製程;
(c) :將所述製程b所獲得之、膜狀或薄膜狀固體有機矽材料與積層於其上之有機矽層設為一體,自剝離層分離,獲得積層體之製程;以及
(d) :於其他結構體上積層所述製程c所獲得之積層體的製程。
<使本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固體有機矽材料的特徵及較佳用途>
本發明之固化性組成物具有如下特徵:包含成分A、B及C,使成分A中與矽原子鍵結之基團中芳基所佔比例為0至低於10莫耳%,較佳為0至5莫耳%,藉此,使固化性組成物固化而獲得之固體有機矽材料柔軟性較高,斷裂伸長率較大。作為塗佈劑,本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物適合用作根據需要將本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物溶解及分散於溶劑之塗佈劑。再者,本發明之固化性組成物可獲得如下效果:藉由對成分B組合成分A及成分C,可獲得高柔軟性之固體有機矽材料,並且所獲得之固體有機矽材料中成分B之無機填充料與由成分A及C構成之基質材料之間的黏合性得到改善,與不使用成分C之情形相比,固體有機矽材料之斷裂伸長率顯著改善。此外,由本發明之固化性組成物而獲得之固體有機矽材料柔軟性較高,斷裂伸長率得到改善,從而可獲得材料自身對於熱變形之順應性提高,耐熱性提高的效果。
本發明之固化性組成物適合用作如下所述之塗佈劑,即:直接塗佈於基材,或者用溶劑稀釋,使至少一部分成分溶解於溶劑中且使無機填充料分散,將所獲得之分散液塗佈於基材上,使用溶劑之情形下,去除溶劑並使塗佈之固化性組成物固化,從而於基材上形成塗層之塗佈劑。將由本發明之固化性組成物而獲得之固化物用作塗佈劑時,由固化後之固體有機矽材料構成之塗層厚度較佳為10至500 µm,但並不限定於該等厚度。
本發明之固化性組成物適合於用作光學裝置之光學構件用材料。關於本發明之固化性組成物尤其適用之用途,可列舉受光型感測器用光擴散材料,尤其是配置於感測器受光部正面之光擴散性膜或光擴散性層之材料。該情形下,成分B較佳為球狀熔融二氧化矽顆粒、球狀熔融氧化鋁顆粒或該等之組合。此外,本發明之固化性組成物較佳為用作發光二極體(LED)或有機電致發光元件(OLED)用光學構件、例如密封劑所使用之材料。為用於該用途,可使用上述球狀熔融二氧化矽顆粒、球狀熔融氧化鋁顆粒或該等之組合作為成分B,進而,要賦予波長轉換功能時,較佳為使用螢光填充料。
但是,本發明之固化性組成物之用途並不限定於上述用途,可用於任意用途。
再者,使本發明之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之固體有機矽材料亦具有如下特徵:於回焊式焊接製程中之耐久性較高,該製程之固體有機矽材料著色現象較少。
實施例
以下列舉實施例說明本發明,但本發明並不限定於該等實施例。另外,在以下實施例之說明及表中所示之組成式或結構式中,Me表示甲基,Ph表示苯基,Vi表示乙烯基。
另外,本說明書中,有機聚矽氧烷中與矽原子鍵結之有機基中芳基所佔比例(莫耳%)係由
13C-、
29Si-NMR規定之值。但是,作為有機聚矽氧烷之製造原料,若不使用具有芳基之化合物,則有機基中芳基所佔比例為0莫耳%,無需測定。
<A液的調製>
對組成式:(Me
3SiO
1/2)
0.415(Me
2ViSiO
1/2)
0.085(SiO
2)
0.50所表示之含有乙烯基的有機聚矽氧烷(41.7 g)、平均結構式:(Me
2ViSiO
1/2)
2(Me
2SiO)
770所表示之含有乙烯基的有機聚矽氧烷(49.4 g)以及組成式:(Me
2HSiO
1/2)
0.645(SiO
2)
0.355所表示之末端SiH有機氫聚矽氧烷(8.8 g)之混合物加入以鉑含量計為2.5 ppm之量的鉑之二乙烯基二矽氧烷錯合物,並使用機械力攪拌均勻,得到A液。A液所包含之有機聚矽氧烷中與矽原子鍵結之基團中芳基所佔量為0莫耳%。
<B液的調製>
對組成式:(Me
3SiO
1/2)
0.34(Me
2ViSiO
1/2)
0.11(SiO
2)
0.55所表示之含有乙烯基的有機聚矽氧烷(30 g)、平均結構式:(Me
2ViSiO
1/2)
2(Me
2SiO)
530所表示之含有乙烯基的有機聚矽氧烷(45 g)及平均結構式:(Me
2ViSiO
1/2)
2(Me
2SiO)
150所表示之含有乙烯基的有機聚矽氧烷(20 g)、平均結構式:(Me
3iSiO
1/2)
2(MeHSiO)
50所表示之末端含有SiH基之有機氫聚矽氧烷(4 g)、以及組成式:(MeViSiO)
22.5(EpSiO
3/2)
31.1(Me
2SiO)
46.4(OR)
n(式中,Ep表示γ-縮水甘油氧基丙基,R表示Me或H)所表示之有機聚矽氧烷(0.5g)的混合物加入以鉑含量計為2.5 ppm之量的鉑之二乙烯基二矽氧烷錯合物,再加入下述添加劑1即結構式:(Me
2ViSiO
1/2)(Me
2SiO)
3((MeO)
3SiO
1/2)所表示之化合物(0.5 g),並使用機械力將混合物攪拌均勻,得到B液。B液所包含之有機聚矽氧烷中與矽原子鍵結之基團中芳基所佔含量為0莫耳%。
如下所示,使用膜厚計(Nikon公司製、DIGIMICRO MFC-101A)對實施例及比較例之片狀固化物之平均厚度進行測定。
以下參考例、實施例及比較例中所使用之添加劑如下所示。
添加劑1結構式(Me
2ViSiO
1/2)(Me
2SiO)
3((MeO)
3SiO
1/2)所表示之化合物
添加劑2平均結構式(Me
2ViSiO
1/2)(Me
2SiO)
25((MeO)
3SiO
1/2)所表示之化合物
添加劑3烯丙基三甲氧基矽烷
添加劑4組成式(MeViSiO)
22.5(EpSiO
3/2)
31.1(Me
2SiO)
46.4(OR)
n(Ep表示γ-縮水甘油氧基丙基,R表示Me或H)所表示之有機聚矽氧烷
添加劑5十二烷基三甲氧基矽烷
添加劑6平均結構式(Me
2ViSiO
1/2)
2(Me
2SiO)
290所表示之兩末端乙烯基聚矽氧烷
添加劑7平均結構式(Me
3SiO
1/2)(Me
2SiO)
30((MeO)
3SiO
1/2)所表示之化合物
添加劑8乙烯基三甲氧基矽烷
以下參考例、實施例及比較例中所使用之填充料如下所示。另外,以下平均粒徑(d
50)係藉由庫爾特法或雷射繞射-散射法而測定之值。
填充料Ⅰ昭和電工股份有限公司製平均粒徑為5 µm之氧化鋁珠球狀氧化鋁顆粒CB-P05
填充料II Denka股份有限公司製平均粒徑為3 µm之球狀熔融二氧化矽顆粒FB-3SDC
填充料Ⅲ Intematix公司製平均粒徑為8 µm之YAG型黃色螢光體NYAG4454-S
[固化物之製作方法]
對上述A液加入下表所示量之添加劑及填充料,一邊在減壓下對混合物進行脫氣一邊使用機械力攪拌均勻,獲得各製備液。
使用1 mm厚之模具,並以125℃之壓機對所獲得之製備液加熱15分鐘,之後以150℃之烘箱加熱1小時,製作由固化物構成之1 mm片。
關於所製作之固化物片之拉伸強度及伸長率特性,使用以JIS K-6251-3號為依據之DUMBBELL製SUPER DUMBBELL CUTTER SDK-300-D,自上述固化物片裁切出厚度為1 mm之樣品,用作測定樣品。使用安裝有1kN測力計之島津製作所製Autograph AGS-X,以15 mm/min之拉伸速度對該測定樣品測定斷裂強度及斷裂伸長率。
進而,用SEM觀察已測定上述斷裂強度之樣品的破裂面。利用SEM觀察破裂面時,使用日立製SEM TM4000PLUS Microscope,以8000倍之放大倍率進行觀察。將材料自填充料顆粒表面以及/或者填充料顆粒表面附近剝離並斷裂之情形視為界面剝離,將固化之有機聚矽氧烷高分子基質於偏離填充料顆粒表面或其附近處斷裂之情形視為內聚破壞。
所獲得之結果如下表1及表2所示。
表1
| 參考例1 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | |
| A液 | 30 | 29.97 | 29.94 | 29.91 | 29.88 | 29.85 | 29.85 | 29.85 | 29.85 | 29.85 | 29.85 | 29.85 |
| 添加劑1 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | |||||||
| 添加劑2 | 0.5 | |||||||||||
| 添加劑3 | 0.5 | |||||||||||
| 添加劑4 | ||||||||||||
| 添加劑5 | 0.5 | |||||||||||
| 添加劑6 | 0.5 | |||||||||||
| 添加劑7 | 0.5 | |||||||||||
| 添加劑8 | 0.5 | |||||||||||
| 填充料Ⅰ | 70 | 69.93 | 69.86 | 69.79 | 69.72 | 69.65 | 69.65 | 69.65 | 69.65 | 69.65 | 69.65 | 69.65 |
| 合計 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 斷裂強度、MPa | 8.4 | 8.9 | 8.7 | 9.1 | 8.2 | 8.1 | 8.9 | 8.5 | 4.9 | 8.5 | 4.4 | 7.5 |
| 斷裂時之伸長率% | 43.7 | 51.1 | 50.0 | 50.4 | 55.7 | 61.9 | 54.1 | 57.1 | 24.9 | 42.3 | 28.0 | 75.1 |
| 主要破壞模式 | 界面剝離 | 內聚破壞 | 內聚破壞 | 內聚破壞 | 內聚破壞 | 內聚破壞 | 內聚破壞 | 內聚破壞 | 界面剝離 | 界面剝離 | 界面剝離 | 界面剝離 |
表2
| 實施例8 | 實施例9 | 參考例2 | 參考例3 | |
| A液 | 39.8 | 39.8 | 40 | 40 |
| 添加劑1 | 0.5 | 0.5 | ||
| 填充料Ⅱ | 59.7 | 60 | ||
| 填充料Ⅲ | 59.7 | 60 | ||
| 合計 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 斷裂強度、MPa | 8.1 | 7.9 | 8.5 | 6.1 |
| 斷裂時之伸長率% | 37.4 | 73.6 | 32.4 | 55.7 |
| 主要破壞模式 | 內聚破壞 | 內聚破壞 | 界面剝離 | 界面剝離 |
此外,對實施例5及比較例3之試驗樣品斷裂強度測定後,破裂面之SEM照片如圖1及圖2所示。
圖1:實施例5之樣品破裂面之SEM照片
圖2:比較例3之樣品破裂面之SEM照片
對於圖1所示之實施例5之試驗樣品觀察到,破裂面所視填充料顆粒表面為不定形且不平滑,填充料顆粒表面覆蓋有經固化之有機聚矽氧烷聚合物。
另一方面,對於圖2所示之比較例3之試驗樣品觀察到,破裂面所視填充料顆粒表面平滑,未覆蓋經固化之有機聚矽氧烷聚合物,填充料顆粒與有機聚矽氧烷聚合物之界面產生剝離。
<參考例1、實施例1至7、比較例1至4之總結>
對於不含參考例1之添加劑但包含填充料之組成,實施例1至7之固化性組成物含有相當於本發明之成分(C)之添加劑1至3,故填充料與固化之有機聚矽氧烷基質形成為一體,可抑制基質聚合物自填充料界面剝離致材料斷裂,無需大幅改變斷裂強度(約8至9 MPa),可將材料斷裂時之伸長率特性由43.7%提高至50.0至61.9%。此外,推斷使用化學結構不同於本發明之成分(C)之化合物作為添加劑時,填充料表面與有機聚矽氧烷基質之間無法形成足夠強之鍵結,故斷裂強度及斷裂時伸長率降低,強韌性劣於本發明之固化物。另外,比較例4使用不同於成分(C)結構之乙烯基三甲氧基矽烷作為添加劑,但由於乙烯基三甲氧基矽烷之反應性基團即乙烯基中與矽原子鍵結之反應性基團的碳鏈較短,故填充料表面與有機聚矽氧烷基質無法充分形成鍵結,乙烯基三甲氧基矽烷反而會阻塞有機聚矽氧烷基質之末端官能基,造成聚合物之間之交聯以及填充料與基質之間之鍵結不充分,從而導致固化之材料斷裂強度降低,材料自身變柔軟後斷裂時伸長率變大,結果導致無法維持原本預期之材料硬度。
<參考例2及3、實施例8及9之總結>
對於不含參考例2及參考例3之添加劑的組成,使用添加劑之實施例8及實施例9含有本發明之成分(C)之添加劑1,故填充料與有機聚矽氧烷基質之間藉由添加劑形成鍵結,填充料與基質形成為一體,可抑制有機聚矽氧烷自填充料界面剝離致材料斷裂。藉此,與不使用添加劑1之情形相比,實施例8及9之固化生成物基本能保持斷裂強度(約6至8 MPa),材料斷裂時伸長率分別由32.4%提高至37.4,由55.7%提高至73.6%。
[實施例10至14]
<厚度低於100 µm之膜樣品之製備>
對上述A液或B液(B液含添加劑1)加入下述表3所示量之填充料Ⅰ,再加入適當量之丙酸丙酯溶劑以便將組成物調整為適當之黏度,一邊在減壓下對混合物進行脫氣一邊使用機械力將其攪拌均勻,獲得各製備液。
使用旋轉塗佈機,將所獲得之製備液塗佈於松浪玻璃製蓋玻璃24×60×0.13-0.17 mm上,然後用150℃烘箱加熱1小時,製作固化物。
<厚度100 µm以上之膜樣品之製備>
對上述A液加入下述表3所示量之添加劑1及填充料Ⅰ,一邊在減壓下進行脫氣一邊使用機械力將混合物攪拌均勻,獲得各製備液。
使用表3所示厚度之模具,以125℃之壓機對所獲得之製備液加熱15分鐘,之後以150℃之烘箱加熱1小時,製作固化物。
<膜樣品之光擴散特性及透射率之測定>
依據上述方法製作之膜樣品使用Genesia製Genesia Gonio/Far Filed Profiler測定光透射散射,使用雙向透射率分佈函數中之45度,將垂直入射至測定試樣面之光的透射光強度即直線前進透射光強度設為1時,以測定試樣為中心,受光單元相對於入射光軸傾斜45度之位置處的受光強度為0.65以上時,判斷為良好之光擴散材(表3中用〇表示結果)。
此外,關於膜樣品之可見紫外分光特性即透光率,使用安裝有150 mmφ積分球單元之日本分光製V770紫外可見近紅外分光光度計進行測定。
另外,關於上述膜樣品之耐熱性,使用Malcom公司製回流裝置RDT-250C,於160至200℃之間對樣品加熱3分鐘,然後急速加熱,以260℃以上之溫度保持10秒鐘,然後風冷至150℃。重複該操作3次後,將可見光區域(380-740 nm)範圍內透射率降低低於2%者視為耐熱性良好(表3中用〇表示結果)。
表3
<實施例10至14之總結>
| 實施例 10 | 實施例 11 | 實施例 12 | 實施例 13 | 實施例 14 | |
| A液 | 39.6 | 29.7 | 29.5 | ||
| B液(含添加劑1) | 10 | 30 | |||
| 添加劑1 | 0.4 | 0.3 | 0.5 | ||
| 填充料Ⅰ | 90 | 70 | 60 | 70 | 70 |
| 厚度 | 23 µm | 40 µm | 40 µm | 40 µm | 500 µm |
| 45度雙向透射率分佈強度比之擴散性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 透射率 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 耐熱性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
根據實施例10至14之結果可知,本發明之組成之固化性有機聚矽氧烷組成物無論形成厚度低於100 µm之膜抑或是厚度為500 µm之膜,均顯示良好之光擴散性及透射率,耐熱性亦良好。
無
[圖1]係表示實施例5之樣品破裂面之SEM照片。
[圖2]係表示比較例3之樣品破裂面之SEM照片。
Claims (13)
- 一種固化性有機聚矽氧烷組成物,其含有以下成分A至C:A) 有機聚矽氧烷,其於分子內具有至少2個自由基反應性基團以及/或者可藉由氫化矽烷化反應而交聯之反應性基團,且分子內與矽原子鍵結之所有有機基中0至低於10莫耳%為芳基;B) 1種以上無機填充料;以及C) 不同於成分A之有機矽化合物,且選自以下C1及C2:C1) 以下述通式:(RaRb 2SiO)p-K-(SiRb 2-Y-Si(Rb)q(ORc)3-q)r(式中,Ra獨立表示可與成分A之反應性基團鍵結之反應性基團;Rb獨立表示選自一價烴基、鹵化烴基及氰基烷基所組成之群組中之基團;Rc獨立表示碳原子數1至10之烷基;K表示由平均組成式(Rb 3SiO1/2)s(Rb 2SiO2/2)t(RbSiO3/2)u(SiO4/2)v(ORc)w(式中,Rb及Rc定義如上所述,s、t、u、v及w分別表示各單元之數,以t、u及v全部不為0為前提,分別表示0至500之數,其中,s+w之值在u+2v以下)所表示之直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷鏈或聚矽氧樹脂結構嵌段;Y表示氧原子、二價烴基或通式:(式中,Rb定義如上所述,Z為二價烴基)所表示之基團);根據K之結構,於可能之範圍內,p表示1至10之數,r表示1至10之數,q表示0之數)所表示之有機矽化合物,C2) 以下述結構式:{式中,Ra表示可與成分A之反應性基團鍵結之反應性基團;Rb表示選自烷基、鹵化烴基及氰基烷基所組成之群組中之基團;Rc表示碳原子數1至10之烷基;m為0至500範圍內之數,a為0,Y為氧原子、二價烴基或通式:(式中,Rb定義如上所述,Z為二價烴基)所表示之基團}所表示之有機矽化合物所組成之群組中的1種以上化合物;相對於組成物整體之質量,成分B之質量為30至95%。
- 如請求項1之固化性有機聚矽氧烷組成物,其中,成分A為選自下述成分A1及成分A2所組成之群組中之1種以上有機聚矽氧烷:A1) 直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷;A2) 包含i)以及ii)之有機聚矽氧烷:i)具有R1SiO3/2單元(式中,R1表示選自一價有機基、羥基以及碳原子數1至6之烷氧基所組成之群組中之基團),且根據任意選擇進而亦可具有SiO4/2單元之樹脂結構嵌段;ii) 包含由(R2 2SiO2/2)n(式中,R2獨立表示可由鹵素原子取代之碳原子數1至20之烷基或者碳原子數6至14之取代或非取代之芳基,n表示3至1000範圍內之數)所表示之直鏈狀二有機聚矽氧烷結構部分的直鏈狀或分支狀有機聚矽氧烷結構嵌段;且R1及R2之至少一部分為可藉由自由基反應以及/或者氫化矽烷化反應而交聯之反應性基團,且R1及R2基團之合計莫耳數(其中,羥基除外)中,碳原子數為6至14之芳基所佔比例為0至低於10莫耳%。
- 如請求項1或2之固化性有機聚矽氧烷組成物,其中,所述無機填充料B為選自球狀二氧化矽顆粒、球狀氧化鋁顆粒及螢光填充料所組成之群組中之1種以上。
- 如請求項3之固化性有機聚矽氧烷組成物,其中,球狀二氧化矽顆粒為球狀熔融二氧化矽顆粒,球狀氧化鋁顆粒為球狀熔融氧化鋁顆粒。
- 一種固化物,其係由請求項1至4中任一項之固化性有機聚矽氧烷組成物而獲得。
- 如請求項5之固化物,其透光率為40%以上。
- 如請求項5或6之固化物,其中,使用白色光源之雙向透射率分佈函數中,將其直線前進透射光強度設為1時,以測定試樣為中心,相對於直線前進透射光傾斜45度之受光位置處透射光強度為0.65以上。
- 如請求項5或6之固化物,其斷裂伸長率為30%以上之範圍內。
- 一種光學構件,其由請求項5至8中任一項之固化物構成。
- 如請求項9之光學構件,所述光學構件為厚度500 µm以下之受光型感測器用光擴散塗膜材料。
- 如請求項9之光學構件,所述光學構件為發光二極體用或有機電致發光元件用密封劑。
- 一種光學裝置,其包含請求項9至11中任一項之光學構件。
- 一種塗佈劑,其包含請求項1至4中任一項之固化性有機聚矽氧烷組成物與有機溶劑。
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