成形用組成物、成形用組成物の製造方法、及び光学部材
【課題】成形性が良好であり、しかも成形により強靱性、短波長光に対する優れた耐久性とを備え、且つ優れた光学特性を発揮する成形品を得ることが可能な成形用組成物を提供する。
【解決手段】本発明に係る成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有する。この組成物中で、前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合している。このため、成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が向上し、成形品にシリカ粒子の凝集が生じにくくなる。
【解決手段】本発明に係る成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有する。この組成物中で、前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合している。このため、成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が向上し、成形品にシリカ粒子の凝集が生じにくくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シルセスキオキサン化合物及びシリカ粒子を含有する成形用組成物、この成形用組成物の製造方法、及びこの成形用組成物から形成される光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード、ブルーレイ（登録商標）などの短波長光応用デバイスの市場が著しく拡大しており、このような短波長光応用デバイスに使用される光学部材の重要性が増している。
【０００３】
例えば、樹脂ディスクに光を照射して情報の記録・読み出しをするＤＶＤ装置やブルーレイ（登録商標）装置では、近年の高容量化の要望に対応するため、短波長光が利用されている。このため、樹脂ディスクへ短波長光を照射するための半導体発光素子や、樹脂ディスクから反射した短波長光を受光するための半導体受光素子の封止部材として、短波長光を透過する光学部材が利用される。また、樹脂ディスクからの反射光を半導体受光素子で受光する際に、反射光の径を絞るためのレンズや、反射光の光路を曲げるためのプリズムなどの光学部材が利用される。
【０００４】
このような光学部材には、短波長光に対する高い耐久性を備えることが要望されている。例えば前記ＤＶＤ装置やブルーレイ（登録商標）装置において、記録・読み出しスピードを向上するためにディスクの回転スピードを速くする場合、ディスクに照射される時間あたりのレーザー光量（パワー密度）の減少を補完するために短波長光の光量を増大する必要がある。このような光量の増大に対応するために、半導体発光素子や半導体受光素子の封止部材やレンズ、プリズムなどの光学部材に高い耐久性が要求される。このため、短波長光に対する耐久性が高い光学部材を形成し得る成形材料の開発は、短波長光応用デバイスの市場拡大を牽引するキー技術となっている。
【０００５】
このような短波長光に対する耐久性が高い成形材料として、脂環式エポキシ樹脂、シクロオレフィン樹脂、シリコーン樹脂などが広く検討されているが、近年、シルセスキオキサン化合物、特にカゴ型構造などのように構造規制がされたシルセスキオキサン化合物が、耐久性と硬さ等の物性とが両立し得る成形材料として光学部材への用途展開に期待が寄せられている（特許文献１参照）。
【０００６】
このシルセスキオキサン化合物は、室温ないしその成形温度で概ね低粘度な液体である。そのため、シルセスキオキサン化合物とフィラーとを含有する成形用組成物を成形することで、成形時の粘度、流動特性を制御し、成形性向上を図ることが検討されている。この場合、同時に成形品である光学部材の強靭性が向上すると共に低熱膨張化することで、成形時の割れが抑制され、歩留まりが向上することも期待される。
【０００７】
成形用組成物中にフィラーを配合する場合、一般的にベース材料とフィラーとの間の屈折率差によって透明性が低下する。この場合、光学部材の光学特性が犠牲になってしまう。このため、フィラーとして光学特性を低下させにくいＳｉＯ２（シリカ）の粒子を採用し、更にフィラーの粒径も、光散乱による透明性低下を極力抑制するためにｎｍサイズとすることが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−８４９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、成形用組成物中のフィラーは凝集しやすく、特にｎｍサイズの粒径のフィラーでは凝集が著しいという問題がある。成形用組成物中でフィラーが凝集すると、成形品の透明性が低下してしまい、また成形品の表面に凝集したフィラーが露出することで成形品の平滑性も損なわれてしまい、このため成形品の光学特性が悪化してしまう。
【００１０】
フィラーの凝集を防止するために、一般的にはフィラーにベース材料との親和性の高い官能基を導入する表面処理を施すことが行われているが、このような手法では、シルセスキオキサン化合物に対するｎｍサイズのシリカ粒子の分散性を充分に向上することはできなかった。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形性が良好であり、しかも成形により強靱性、短波長光に対する優れた耐久性とを備え、且つ優れた光学特性を発揮する成形品を得ることが可能な成形用組成物、この成形用組成物の製造方法、及び前記成形用組成物から形成された光学部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有し、前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、前記シリカ粒子における重合性官能基が、不飽和炭化水素基、アミノ基、酸無水物基、エポキシ基、シラノール基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００１５】
本発明においては、前記シルセスキオキサン化合物が有する重合性官能基が、不飽和炭化水素基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロシリル基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００１６】
本発明においては、特に前記シリカ粒子における重合性官能基がビニル基であることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、前記シリカ粒子の平均粒子径が５〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る成形用組成物の製造方法は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光学部材は、本発明に係る前記成形用組成物の硬化物からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、成形用組成物を成形することで、成形性が良好であり、しかも成形により強靱性、短波長光に対する優れた耐久性とを備え、且つ優れた光学特性を発揮する成形品を得ることができる。
【００２１】
また、高い強度と、熱や短波長光などの高エネルギー光に対する優れた耐久性とを兼ね備え、且つ優れた光学特性を発揮する光学部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る成形用組成物から形成された光学部材を備える光半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は実施例３，（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例４でそれぞれ得られた成形用組成物の外観を示す写真である。
【図３】（ａ）は実施例３，（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例４でそれぞれ得られた成形品の外観を示す共焦点顕微鏡写真である。
【図４】実施例３，比較例１、及び比較例４でそれぞれ得られた成形品の、照射光の波長と透光率との関係を示すグラフである。
【図５】(ａ）はエージング処理前のシリカ粒子、（ｂ）はエージング処理後のシリカ粒子についての、赤外吸光スペクトルの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態による成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有する。前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合している。この成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることで得られる。
【００２４】
このため、成形用組成物中でシリカ粒子がシルセスキオキサン化合物と結合することで、成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が向上する。この成形用組成物を成形することで成形品を得ると、成形用組成物中にシリカ粒子が含有されていることで良好な成形性を発揮すると共に、成形品の強靱性が向上する。また、成形用組成物中にシルセスキオキサン化合物が含有されていることで成形品が熱や短波長光に対して高い耐久性を発揮する。しかもこの成形品におけるシリカ粒子の分散性を向上してこのシリカ粒子の凝集を抑制し、成形品の光学特性を向上することができる。
【００２５】
［成形用組成物］
成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有し、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物（以下、「架橋性化合物」という）を含有する。
【００２６】
（シルセスキオキサン化合物）
重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物としては、構造規制された官能化かご型シルセスキオキサンが挙げられる。このシルセスキオキサン化合物としては、例えば８面体構造を有するかご型シルセスキオキサンの分子構造における８つの頂点に位置するケイ素原子のうち少なくとも２つに重合性官能基が結合し、重合性官能基同士の重合反応により架橋して硬化し得る架橋型かご型シルセスキオキサンが挙げられる。
【００２７】
この重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物としては、例えば下記一般式（１）に示す構造を有するものが挙げられる。
【００２８】
（Ｒ１ＳiОSｉＯ１．５）ｎ（Ｒ２ＳiОSｉＯ１．５）ｍ−ｎ …（１）
Ｒ１は重合性官能基或いは重合性官能基を有する置換基、Ｒ２は重合性を有さない置換基、式（１）中、ｍは６、８、１０、１２から選ばれる数、ｎは２〜ｍの整数である。この基Ｒ１、Ｒ２は短波長光に対して高い透明性と耐性とを有することが好ましい。
【００２９】
シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基とは、このシルセスキオキサン化合物の有する他の重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基、或いは架橋性化合物を使用する場合にはこの他の化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基である。架橋性化合物を使用する場合には、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基はこのシルセスキオキサン化合物の有する他の重合性官能基と反応して化学結合を生じてもよく、生じなくてもよい。また、重合性を有さない置換基とは、シルセスキオキサン化合物の有するいずれの置換基とも反応により化学結合を生じず、更に架橋性化合物を使用する場合にはこの架橋性化合物の有する重合性官能基とも反応により化学結合を生じない置換基である。
【００３０】
前記重合性官能基としては、不飽和炭化水素基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロシリル基、アルコキシシリル基など挙げられる。これらの重合性官能基による重合反応が生じることで、シリカ粒子の良好な分散安定性が発揮される。例えばシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基が不飽和炭化水素基のみ、或いはシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と架橋性化合物が有する重合性官能基が共に不飽和炭化水素基であればこの不飽和炭化水素基同士で重合反応が生じる。また、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基が不飽和炭化水素基とヒドロシリル基であり、或いはシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物のうち一方が有する重合性官能基が不飽和炭化水素基、他方が有する重合性官能基がヒドロシリル基であれば、この不飽和炭化水素基とヒドロシリル基との間で重合反応が生じる。また、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基がエポキシ基とアミノ基であり、或いはシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物のうち一方が有する重合性官能基がエポキシ基、他方が有する重合性官能基がアミノ基であれば、このエポキシ基とアミノ基との間で重合反応が生じる。また、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基がアルコキシシリル基のみであり、或いはシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物の有する重合性官能基が共にアルコキシシリル基であれば、このアルコキシシリル基同士で重合反応が生じる。
【００３１】
このシルセスキオキサン化合物の更に具体的な例を、下記一般式（２）に示す。
【００３２】
（ＡＲ３Ｒ４ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｐ（Ｒ５Ｒ６ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｑ（ＢＲ７Ｒ８ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｒ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｓ−ｐ−ｑ−ｒ …（２）
この式（２）中、ＡＲ３Ｒ４ＳｉＯは重合性官能基Ａを有する置換基、Ｒ５Ｒ６ＨＳｉＯは重合性官能基であるヒドロシリル基を有する置換基、ＢＲ７Ｒ８ＳｉＯ及びＨＯは重合性を有さない置換基である。前記重合性官能基Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する不飽和炭化水素基を示し、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれる置換基を示す。また、式（２）中、ｓは６、８、１０、１２から選ばれる数、ｐは１〜ｓ−１の整数、ｑは１〜ｓ−ｐの整数、ｒは０〜ｓ−ｐ−ｑの整数をそれぞれ示す。
【００３３】
式（２）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、下記式（３）に示されるテトラキス（シクロヘキセニルエチルジメチルシロキシ）−テトラキス（ジメチルシロキシ）シルセスキオキサン（ＴＣＨＳ：Tetrakis(cyclohexenylethyldimethylsiloxy)-tetrakis(dimethyl-siloxy)silsesquioxane）が挙げられる。この化合物は、式（２）において、ｓ＝８、ｐ＝４、ｑ＝４、ｒ＝０、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６がメチル基、Ａがシクロヘキセニル基である化合物である。
【００３４】
この式（３）に示すシルセスキオキサン化合物では、シルセスキオキサン化合物間で重合性官能基であるヒドロシリル基とシクロヘキセニル基とが反応（式中の円囲い部分参照）して、化学結合を生じる。
【００３５】
【化１】
【００３６】
尚、シルセスキオキサン化合物として、全て同一の構造を有する化合物のみを使用してもよく、異なる構造を有する複数種の化合物を併用してもよい。
【００３７】
（シリカ粒子）
シリカ粒子の形状は特に限定されないが、成形用組成物及び成形品中にシリカ粒子を高充填するためには、真球状であることが望ましく、特にその真球度が０．９以上であることが望ましい。この真球度は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影されたシリカ粒子の撮像画像に基づき、このシリカ粒子の画像にあらわれる面積及び周囲長から、（真球度）＝｛４π×（面積）÷（周囲長）２｝の式で算出される値であり、この値が１に近づくほど真球に近くなる。
【００３８】
シリカ粒子の粒径は必要に応じて適正に設定することができるが、成形品の透明性を向上するためには平均粒径が５ｎｍ〜３０μｍの範囲であることが好ましく、優れた光学的特性を有する光学部材を得るためには特に平均粒径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。この平均粒径はレーザー回折散乱粒度分布測定装置により測定される体積平均粒径である。この場合、成形用組成物から得られる成形品の透明性が向上し、その光学特性が更に向上する。
【００３９】
シリカ粒子は、要求される粒径、真球度等に応じて適正な方法で製造される。シリカ粒子の製造方法としては、例えば大粒径又は塊状のシリカを破砕する方法、前記方法で破砕したシリカ粒子を更に溶融して真球度を向上する方法、金属ケイ素を酸素雰囲気中で燃焼させる方法、気相合成法などが挙げられる。また、ゾルゲル法などの常法により合成されるコロイダルシリカを使用することもできる。
【００４０】
シリカ粒子の表面に重合性官能基を導入することで、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子を得ることができる。
【００４１】
シリカ粒子における重合性官能基とは、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基、或いは架橋性化合物を使用する場合にはこの架橋性化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基である。架橋性化合物を使用する場合には、シリカ粒子における重合性官能基はシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じてもよく、生じなくてもよい。
【００４２】
この重合性官能基は、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基或いは架橋性化合物が有する重合性官能基の種類に応じて適宜選択されるが、具体例としては不飽和炭化水素基、アミノ基、酸無水物基、エポキシ基、シラノール基、アルコキシシリル基などが挙げられる。これらの重合性官能基による重合反応が生じることで、シリカ粒子の良好な分散安定性が発揮される。例えばシルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基が不飽和炭化水素基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基を不飽和炭化水素基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がエポキシ基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基をアミノ基又は酸無水物基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がアミノ基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基をエポキシ基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がヒドロシリル基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基を不飽和炭化水素基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がアルコキシシリル基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基をシラノール基又はアルコキシシリル基とする。
【００４３】
シリカ粒子における重合性官能基の種類は、他の成分の有する重合性官能基の種類に応じ、一種類のみであってもよく、複数種であってもよい。
【００４４】
シリカ粒子の表面に重合性官能基を導入する方法は、前記重合性官能基の種類などに応じて適宜選択されるが、その一例としてシリカ粒子に導入される重合性官能基とシリカ粒子の表面に結合するアルコキシシリル基などの官能基とを有する化合物（以下、表面処理剤という）を用いた表面処理が挙げられる。前記表面処理剤としては、例えばビニルシラン、スチリルシラン、メタクリロキシシラン、アクリロキシシランなどといった、重合性官能基を有するシラン化合物が挙げられる。
【００４５】
このような表面処理剤によりシリカ粒子の表面に特に疎水性の重合性官能基を導入すると、シリカ粒子のメチルエチルケトンなどの有機溶剤中の分散性が向上し、有機溶剤を使用して成形用組成物を調製する場合のシリカ粒子の分散性が向上する。また、特に表面処理剤としてビニルシランを使用することでシリカ粒子の表面に重合性官能基としてビニル基を導入することが、シリカ粒子の良好な分散安定性の発揮のために好ましい。
【００４６】
この表面処理の具体的な方法としては、例えば前記表面処理剤を適宜の溶媒に加えて調製された溶液をシリカ粉末に噴霧する方法、表面処理剤を直接シリカ粒子に噴霧する方法、表面処理剤を気化させてシリカ粒子と接触させる方法、シリカ粒子を水や有機溶剤に分散させてスラリーを調製し、このスラリーに表面処理剤を添加する方法、シリカ粒子を成形用組成物を構成する他の成分と混合してから、この混合物中に表面処理剤を添加する方法などが挙げられる。また、併せて加熱処理などを施すことで、表面処理剤をシリカ粒子表面に、より強固に結合させるようにしてもよい。
【００４７】
また、シリカ粒子における重合性官能基がシラノール基である場合には、前記のような表面処理を施すことなく、シリカ粒子の表面に元々存在するシラノール基を重合性官能基とすることができる。この場合、成形用組成物の調製時における、トルエン等の疎水性溶媒中でのシリカ粒子の分散性を向上するために、シリカ粒子にシランカップリング処理などの表面処理を、シラノール基が充分に残留する程度に施すことが好ましい。
【００４８】
（架橋性化合物）
重合性官能基を有する架橋性化合物を使用する場合、この架橋性化合物は１分子中に少なくとも２つの重合性官能基を有することが好ましい。
【００４９】
架橋性化合物の有する重合性官能基とは、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基、及びシリカ粒子における重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基である。架橋性化合物は、１分子中にシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応する重合性官能基のみを有していてもよい。また、架橋性化合物は、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応する重合性官能基と、シリカ粒子における重合性官能基及びシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基の両方と反応する重合性官能基とを、共に有してもよい。各成分における重合性官能基の組み合わせによっては、架橋性化合物が１分子中に有する複数の重合性官能基の種類が全て同じであってもよい。また、各成分における重合性官能基の組み合わせに応じ、架橋性化合物として全て同一の構造を有する化合物のみを使用してもよく、異なる構造を有する複数種の化合物を併用してもよい。架橋性化合物の有する重合性官能基の具体例は、既に説明したとおりである。
【００５０】
架橋性化合物としては、例えば両末端に重合性官能基を有する２官能の有機化合物を用いることができる。その具体例として、下記式（４）及び（５）で示されるものが挙げられる。
【００５１】
ＨＲ９Ｒ１０Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ１１Ｒ１２ …（４）
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２ …（５）
式（４）中のＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子を示し、Ｘは２価の官能基または酸素原子を示す。この式（４）に示す化合物は、重合性官能基として二つのヒドロシリル基を有する。また、式（５）中のＹは２価の有機基または酸素原子を示す。この式（５）に示す化合物は、重合性官能基として二つのビニル基を有する。勿論、成形用組成物中の他の成分の有する重合性官能基の種類に応じて、下記式（４）及び（５）において重合性官能基を変更した有機化合物を使用することもできる。
【００５２】
例えばシルセスキオキサン化合物が上記式（３）に示すかご型シルセスキオキサンであり、架橋性化合物が式（４）に示す化合物である場合には、シルセスキオキサン化合物の有するシクロヘキセニル基と式（４）に示す化合物の有するヒドロシリル基との重合反応により化学結合が生じる。また、シルセスキオキサン化合物が上記式（３）に示すかご型シルセスキオキサンであり、架橋性化合物が式（５）に示す化合物である場合には、シルセスキオキサン化合物の有するヒドロシリル基と式（５）に示す化合物が有するビニル基との重合反応により化学結合が生じる。シルセスキオキサン化合物が上記式（３）に示すかご型シルセスキオキサンである場合に、式（４）に示す化合物と式（５）に示す化合物とを併用してもよい。
【００５３】
（架橋性化合物を使用しない場合の組成物の調製）
上述の成分を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることで、成形用組成物を調製することができる。調製方法の具体例を次に示す。
【００５４】
架橋性化合物を使用しない場合の調製方法について説明する。シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物とを適宜の有機溶媒中に分散或いは溶解させて、混合液を調製する。このとき、例えばまずシリカ粒子を適宜の有機溶剤に分散させてスラリーを調製する。分散方法として、超音波分散機、ミキサー、高圧分散機などを使用した公知の方法を採用することができる。有機溶剤は、シルセスキオキサン化合物を溶解可能なものが選択され、その具体例としてはメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等が挙げられる。スラリー中のシリカ粒子の濃度は、成形品の用途などに応じて適宜に設定可能であるが、４０〜６０質量％の範囲が好ましい。尚、表面処理時にシリカ粒子をスラリー化しているならば、このスラリーをそのまま使用してもよい。
【００５５】
このスラリーにシルセスキオキサン化合物を加えて均一に溶解させて混合液を得る。シルセスキオキサン化合物の配合量は適宜設定されるが、シルセスキオキサン化合物とシリカ粒子との合計量に対するシルセスキオキサン化合物の量を６０質量％以上とすることが好ましい。この場合、成形用組成物から形成される成形品の透明性が特に優れると共に、成形用組成物の粘度上昇が抑制されて成形性が良好となる。また、このシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子との合計量に対するシルセスキオキサン化合物の量は９５質量％以下であることが好ましい。この場合、成形用組成物の良好な成形性と、成形品の高い強度とが充分に維持される。
【００５６】
尚、シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物とを混合するにあたっては、シルセスキオキサン化合物を前記のような適宜の溶媒に加えて溶解或いは分散させて得られる液中にシリカ粒子を加えるなどの適宜の手法を採用してもよい。また、シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物とは、一度に全量を混合するほか、一部ずつ分割して混合してもよい。
【００５７】
この混合液中で重合反応を部分的に進行させる。すなわち、シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部との重合反応を進行させて、化学結合を生じさせる。シルセスキオキサン化合物間では重合性官能基の反応が進行せず或いは進行しすぎないようにして、未反応の重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物を残存させる。以下、この重合反応を部分的に進行させるために混合物（混合液）に施す処理をエージング処理という。エージング処理の方法及び処理条件は、重合性官能基の種類等に応じて適宜選択され、例えば混合液を重合反応が進行する温度まで加熱する加熱処理が採用される。また、エージング処理時には、必要に応じ、重合反応を促進させる触媒を混合液中に添加してもよい。例えばシルセスキオキサン化合物の有するヒドロシリル基とシリカ粒子におけるビニル基とを反応させる場合には、前記重合性官能基の重合反応を促進させる触媒を使用することが好ましく、特に白金や白金合金などの白金系触媒を使用することが好ましい。
【００５８】
エージング処理による重合反応の進行の程度は、シリカ粒子の分散性を確保すると共に未反応の重合性官能基が充分に残留するように調整される。図５は、エージング処理前のシリカ粒子の表面について測定された赤外吸収スペクトル（図５（ａ））と、エージング処理後のシリカ粒子の表面について測定された赤外吸収スペクトル（図５（ｂ））との例を、それぞれ示す。図５に示されるように、エージング処理後では、エージング処理によりシリカ粒子の表面に結合したＣＨによる２９００〜３１００ｃｍ−１付近のピークが大きくなっている。
【００５９】
エージング処理として加熱処理をおこなう場合の加熱温度や加熱時間などの処理条件は、重合性官能基の種類、反応触媒の種類、混合液中の成分の混合比等に応じて適宜設定される。また、この処理条件の設定にあたっては、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応が抑制されるような処理条件であることも考慮される。例えば式（３）に示すシルセスキオキサン化合物とビニル基が導入されたシリカ粒子とを用いる場合には、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応を抑制するために加熱温度を１２０℃未満に設定することが好ましく、特に５０〜８０℃の範囲とすることが好ましい。また加熱時間は例えば１〜２５時間の範囲とすることができる。
【００６０】
このエージング処理により同時に混合液から溶媒を留去し、或いはエージング処理後の混合液から溶媒を留去することで溶媒を留去することにより、成形用組成物が得られる。この成形用組成物中では、前記のようにシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子とが、重合性官能基間の重合反応により生じた化学結合により結合されているため、溶媒が留去されても成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。
【００６１】
この成形用組成物を成形すると共に重合反応を更に進行させることで、成形品が得られる。この重合反応においては、成形用組成物中のシルセスキオキサン化合物に残留する重合性官能基同士が反応して化学結合を生じ、或いは更にシルセスキオキサン化合物に残留する重合性官能基とシリカ粒子の表面に残留する重合性官能基とが反応して化学結合を生じる。これにより成形用組成物が硬化されて、成形品が得られる。
【００６２】
この成形品中でもシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。このため、成形品の強度向上、長寿命化を図ることができ、しかもこの成形品の透明性及び平滑性が高くなり、優れた光学特性を発揮し得るようになる。
【００６３】
（架橋性化合物を使用する場合の組成物の調製）
次に、架橋性化合物を使用する場合の成形用組成物の調製方法について説明する。シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物を適宜の有機溶媒中に分散或いは溶解させて、混合液を調製する。このとき、例えばまず架橋性化合物を使用しない場合と同様にシリカ粒子を適宜の有機溶剤に分散させてスラリーを調製する。
【００６４】
このスラリーにシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物とを加えて均一に溶解させて混合液を得る。シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物の配合量は適宜設定されるが、シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物の合計量に対し、シルセスキオキサン化合物と架橋性化合物の合計配合量を６０質量％以上とすることが好ましい。この場合、成形用組成物から形成される成形品の透明性が特に優れると共に、成形用組成物の粘度上昇が抑制されて成形性が良好となる。また、このシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子との合計量に対するシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物の合計配合量は９５質量％以下であることが好ましい。この場合、成形用組成物の良好な成形性と、成形品の高い強度とが充分に維持される。シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物の合計量に対し、架橋性化合物の含有量は４０質量％％以下であることが好ましい。この場合、成形用組成物から形成される成形品の硬度が十分に高く維持されると共に、成形品中の官能基の残留が抑制されて、高い耐光性が維持される。
【００６５】
尚、シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物とを混合するにあたっては、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物を適宜の溶媒に加えて溶解或いは分散させて得られる液中にシリカ粒子を加えるなどの適宜の手法を採用してもよい。また、シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物を一度に全量を混合するほか、各成分を一部ずつ分割して混合してもよい。
【００６６】
この混合液に、架橋性化合物を使用しない場合と同様にエージング処理を施して、混合液中で重合反応を部分的に進行させる。すなわち、シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部との重合反応を進行させて、化学結合を生じさせる。或いは、シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と架橋性化合物の重合性官能基との重合反応を進行させると共に、架橋性化合物の重合性官能基とシルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部との重合反応を進行させて、シリカ粒子における重合性官能基とシルセスキオキサン化合物の重合性官能基とを架橋性化合物を介して結合する。シルセスキオキサン化合物間ではこのシルセスキオキサン化合物が有する重合性官能基間の反応、及びこの重合性官能基間の架橋性化合物を介した架橋が進行せず或いは進行しすぎないようにして、未反応の重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物及び未反応の重合性官能基を有する架橋性化合物を残存させる。エージング処理の方法及び処理条件は、重合性官能基の種類等に応じて適宜選択され、例えば混合液を重合反応が進行する温度まで加熱する加熱処理が採用される。また、エージング処理時には、必要に応じ、重合反応を促進させる触媒を混合液中に添加してもよい。例えばシルセスキオキサン化合物の有するヒドロシリル基とシリカ粒子におけるビニル基とを直接或いは架橋性化合物を介して反応させる場合には、前記重合性官能基の重合反応を促進させる触媒を使用することが好ましく、特に白金や白金合金などの白金系触媒を使用することが好ましい。
【００６７】
尚、エージング処理にあたっては、まずシリカ粒子を含有しないシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物との混合液における重合反応を部分的に進行させてシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物との重合反応を進行させることによりシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物とを結合し、一方でシルセスキオキサン化合物同士の重合性官能基間の反応や、シルセスキオキサン化合物同士の重合性官能基間の架橋性化合物を介した架橋が進行せず、或いは進行しすぎないようにし、この混合液中に更にシリカ粒子を加えて部分的に重合反応を進行させるようにしてもよい。
【００６８】
エージング処理による重合反応の進行の程度は、シリカ粒子の分散性を確保すると共に未反応の重合性官能基が充分に残留するように調整される。
【００６９】
エージング処理として加熱処理をおこなう場合の加熱温度や加熱時間などの処理条件は、重合性官能基の種類、反応触媒の種類、混合液中の成分の混合比等に応じて適宜設定される。また、この処理条件の設定にあたっては、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応や架橋性化合物を介した架橋が抑制されるような処理条件であることも考慮される。例えば式（３）に示すシルセスキオキサン化合物と、ビニル基が導入されたシリカ粒子と、式（４）及び（５）に示される架橋性化合物とを用いる場合には、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応や架橋を抑制するために加熱温度を１２０℃未満に設定することが好ましく、特に５０〜８０℃の範囲とすることが好ましい。また加熱時間は例えば１〜２５時間の範囲とすることができる。
【００７０】
このエージング処理により同時に混合液から溶媒を留去し、或いはエージング処理後の混合液から溶媒を留去することで溶媒を留去することにより、成形用組成物が得られる。この成形用組成物中では、前記のようにシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子とが、両者の重合性官能基間の重合反応により生じた化学結合により結合され、或いはこの両者の重合性官能基間が架橋性化合物を介して結合されているため、溶媒が留去されても成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。
【００７１】
この成形用組成物を成形すると共に重合反応を更に進行させることで、成形品が得られる。この重合反応においては、成形用組成物中のシルセスキオキサン化合物に残留する未反応の重合性官能基同士が反応し、或いはシルセスキオキサン化合物に残留する重合性官能基と架橋性化合物に残留する未反応の重合性官能基とが反応して化学結合を生じ、或いは更にシルセスキオキサン化合物に残留する未反応の重合性官能基や架橋性化合物に残留する未反応の重合性官能基とシリカ粒子の表面に残留する重合性官能基とが反応して化学結合を生じる。これにより成形用組成物が硬化されて、成形品が得られる。
【００７２】
この成形品中でもシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。このため、成形品の強度向上、長寿命化を図ることができ、しかもこの成形品の透明性及び平滑性が高くなり、優れた光学特性を発揮し得るようになる。
【００７３】
また、成形用組成物中には架橋性化合物が含有され、成形品中には架橋性化合物に由来する、シルセスキオキサン化合物間やシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子間を結合するセグメントが形成されるため、成形用組成物の重合反応時には架橋性化合物により多官能なシルセスキオキサン同士の反応が抑制され、反応がよりマイルドに進行する。また、架橋反応の進行の過程でシルセスキオキサン化合物における未反応の重合性官能基へ架橋性化合物の重合性官能基が移動して架橋反応が生じることで、重合性官能基の残留が抑制される。このように、反応をマイルドに進行させることで成形用組成物の重合時の構造凍結を遅延させることができると共に重合性官能基の残留を抑制することができるため、より均一なネットワーク構造を有する成形品を得ることができる。これにより成形品のストレスクラッキングを抑制すると共にその強靭性を高めることができる。また、成形品の短波長光に対する照射耐性を更に向上することもできる。
【００７４】
［成形品及び光学部材］
上記のとおり成形用組成物を成形することで優れた特性を有する成形品を得ることができる。成形用組成物の成形方法及び成形条件は特に限定されないが、例えばトランスファー成形法により成形用組成物を成形することができる。成形時の保圧力、保持温度、保持時間等の成形条件は、成形用組成物の組成に応じ、成形用組成物の重合反応が充分に進行するように適宜調整される。
【００７５】
また、成形用組成物を成形することで、成形品として、優れた特性を有する種々の光学部材を得ることができる。すなわち、光学部材に強靱性と、熱や短波長光に対する高い耐久性と、高い光学特性とを付与することができる。
【００７６】
例えば図１に示す光半導体装置においては、光学部材１である封止部材３を成形用組成物から形成することができる。この光半導体装置では、基板７の表面に半導体発光素子２が実装され、この半導体発光素子２の全体と基板７の表面の一部が封止部材３により封止されている。この封止部材３の表面側は蛍光体を含有する層４で覆われている。また基板７上には導体配線５が形成され、この導体配線５と半導体発光素子２とがボンディングワイヤ６で電気的に接続されている。
【００７７】
半導体発光素子２の構成は特に限定されず、公知の適宜の素子であってよいが、特に４５０ｎｍ以下の青色や近紫外域の波長の光を出力する素子である場合、半導体光装置から放射される光の照度を高めたり、演色性を高めたりすることができる。このような短波長光を発する半導体発光素子２を使用する場合であっても、成形用組成物から形成された封止部材３は熱や短波長光に対する耐久性が高く、劣化が生じにくい。
【００７８】
半導体発光素子２の具体例としては、例えば半導体基材上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体から形成される発光層を設けて構成される素子が挙げられる。この半導体発光素子２は、例えばワイヤボンディング実装やフリップチップ実装等により基板７に実装される。
【００７９】
上記基板７は、例えばセラミックス材料、熱可塑性樹脂・熱硬化性樹脂等の樹脂材料を各種成形法により所望の形状に成形することで得られる。この基板７の形状は特に限定されない。基板７の作製に使用されるセラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素等が挙げられる。これらのセラミック材料を公知の圧縮成形や射出成形（ＣＩＭ）等により成形し、焼結することによって基板７を得ることができる。このように基板７をセラミックス材料から形成すると、基板７の熱伝導性が向上し、半導体発光素子２から発せられる熱を基板７全体に拡散させて効率的に放熱することができる。また、基板７の作製に使用される樹脂材料としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルイミド（ＰＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。またこのような樹脂材料にガラス、シリカ、アルミナ等の充填材を配合して得られる組成物から基板７を形成することで、基板７の熱伝導性や耐熱性を向上させることができる。
【００８０】
基板７の表面上の導体配線５の形成方法は特に限定されず、公知の方法が採用され得る。
【００８１】
尚、上記光半導体装置では半導体素子として半導体発光素子２を備えているが、半導体素子として半導体受光素子を備えてもよい。
【００８２】
成形用組成物から形成される光学部材は、勿論上記のような光半導体装置の封止部材に限られない。成形用組成物から形成され得る光学部材の例としては、ＬＥＤの封止部材、ＤＶＤ装置やブルーレイ（登録商標）装置などに使用される光ピックアップレンズや受光素子封止部材、メディア製造用スタンパ等が挙げられる。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００８４】
［合成例１］ ビニル基を有するシルセスキオキサン化合物の合成
還流冷却器を備える容量２５０ｍｌのシュレンクフラスコに、オクタキス[ヒドリドジメチルシロキシ]シルセスキオキサン（ＯＨＳＳ）を２０ｇ（２０ｍｍｏｌ）装てんした。このシュレンクフラスコを真空下で加熱して残留空気と水分を除去し、次いでこのシュレンクフラスコ内に窒素を流通させた。更にこのシュレンクフラスコ内にトルエン５０ｍｌと、５−ビニル−１−シクロヘキセンを８．７ｇ（８０ｍｍｏｌ）と、触媒としてＰｔ（ｄｃｐ）の２ｍＭトルエン溶液１ｍｌ（Ｐｔ：２ｐｐｍ)を加えた。
【００８５】
このシュレンクフラスコ内の混合物を９０℃に保持しながら５時間攪拌した後、シュレンクフラスコ中にトリフェニルホスフィンを５ｍｇ（０．４５ｍｏｌ％）加えて触媒を不活性化させた後、溶媒を留去することで、上記式（３）に示される構造を有するテトラキス（シクロヘキセニルエチルジメチルシロキシ）−テトラキス（ジメチルシロキシ）シルセスキオキサン（ＴＣＨＳ：Tetrakis(cyclohexenylethyldimethylsiloxy)-tetrakis(dimethyl-siloxy)silsesquioxane）の白色粉末を得た。収量は２７．５ｇ（０．０１９ｍｏｌ）であり、収率は９４％であった。
【００８６】
［合成例２］ エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物の合成
還流冷却器を備える容量２５ｍｌのシュレンクフラスコにジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）を１５ｍｌ装てんし、更にこのシュレンクフラスコ内に下記構造式（６）で示されるオクタビニルキューブを１．３５２ｇ(１．１０２ｍｏｌ）と、ｍ−クロロパーオキシベンゾイックアシッドを２．５２４ｇ（１１．６８２ｍｏｌ）を加えた。
【００８７】
このシュレンクフラスコ内の混合物をマグネティックスターラーを使用して攪拌しながら、還流温度で４０時間放置して反応させた。反応進行に伴いｍ−クロロベンゾイックアシッドの析出が生じた。反応終了後、シュレンクフラスコの内容物を氷で冷却した後、析出物を濾別した。得られた濾液を０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．５）で洗浄し、無水硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）を使用して乾燥し、ロータリーエバポレーターを使用してジクロロメタンを留去し、メタノールで精製することで、下記構造式（７）に示すオクタエポキシキューブの白色粉末を得た。収量は０．８３ｇであった。
【００８８】
【化２】
【００８９】
［合成例３］ ヒドロシリル基及びアルコキシシリル基を有するシルセスキオキサン化合物の合成
還流冷却器を備える容量２５０ｍｌのシュレンクフラスコに、オクタキス[ヒドリドジメチルシロキシ]シルセスキオキサン（ＯＨＳＳ）を１０ｇ（１０ｍｍｏｌ）装てんした。このシュレンクフラスコを真空下で加熱して残留空気と水分を除去し、次いでこのシュレンクフラスコ内に窒素を流通させた。更にこのシュレンクフラスコ内にトルエン５０ｍｌと、ジメチルビニルエトキシシランを７．８ｇ（６０ｍｍｏｌ）と、触媒としてＰｔ（ｄｃｐ）の２ｍＭトルエン溶液１ｍｌ（Ｐｔ：２ｐｐｍ)を加えた。
【００９０】
このシュレンクフラスコ内の混合物を９０℃に保持しながら３時間攪拌した後、溶媒を留去することで、上記式（８）に示される構造を有するテトラエトキシキューブの粘性液体を得た。収量は１２．５ｇ（０．０１ｍｏｌ）であり、収率は９８％であった。
【００９１】
【化３】
【００９２】
［実施例１］
平均粒子径５０ｎｍのシリカ粒子に、ビニルシラン（信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−１００３)を反応させてこのシリカ粒子の表面にビニル基を導入した。このシリカ粒子とメチルエチルケトンとを１：１の質量比で混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させることで、シリカスラリーを得た。
【００９３】
また、合成例１で得られたＴＣＨＳとメチルエチルケトンとを２：１の質量比で混合し、ＴＣＨＳの溶液を得た。
【００９４】
このシリカスラリーとＴＣＨＳの溶液とを、シリカ粒子とＴＣＨＳとの質量比が１：３になるように混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させた。得られた混合液を恒温槽内で６０℃の温度で１時間加熱処理（エージング処理）を施すことで重合反応を進行させると共にメチルエチルケトンを留去し、成形用組成物を得た。
【００９５】
［実施例２］
平均粒子径５０ｎｍのシリカ粒子に、フェニルアミノシラン（信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−５７３)を反応させてこのシリカ粒子の表面にアミノ基を導入した。このシリカ粒子とメチルエチルケトンとを１：１の質量比で混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させることで、シリカスラリーを得た。
【００９６】
また、合成例２で得られたオクタエポキシキューブとビス（ｐ−アミノフェノキシ）ジメチルシランとメチルエチルケトンとを１：２：１の質量比で混合し、オクタエポキシキューブの溶液を得た。
【００９７】
このシリカスラリーとオクタエポキシキューブ/ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ジメチルシランの溶液とを、シリカ粒子とオクタエポキシキューブ/ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ジメチルシランとの質量比が１：３になるように混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させた。得られた混合液を恒温槽内で６０℃の温度で１時間加熱処理（エージング処理）を施すことで重合反応を進行させると共にメチルエチルケトンを留去し、成形用組成物を得た。
【００９８】
［実施例３］
平均粒子径５０ｎｍのシリカ粒子に、フェニルシラン（信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−１０３)を反応させてシランカップリング処理を施すと共に、このシリカ粒子の表面にシラノール基を充分に残存させた。このシリカ粒子とメチルエチルケトンとを１：１の質量比で混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させることで、シリカスラリーを得た。
【００９９】
また、合成例３で得られたテトラエトキシキューブとメチルエチルケトンとを２：１の質量比で混合し、テトラエトキシキューブの溶液を得た。
【０１００】
このシリカスラリーとテトラエトキシキューブの溶液とを、シリカ粒子とテトラエトキシキューブとの質量比が１：３になるように混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させた。得られた混合液を恒温槽内で６０℃の温度で１時間加熱処理（エージング処理）を施すことで重合反応を進行させると共にメチルエチルケトンを留去し、成形用組成物を得た。
【０１０１】
［実施例４］
実施例１において、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０２】
［実施例５］
実施例２において、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例２と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０３】
［実施例６］
実施例３において、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例３と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０４】
［実施例７］
実施例１において、エージング処理時の加熱時間を６時間とした。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０５】
［実施例８］
実施例２において、エージング処理時の加熱時間を６時間とした。それ以外は実施例２と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０６】
［実施例９］
実施例３において、エージング処理時の加熱時間を６時間とした。それ以外は実施例３と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０７】
［比較例１］
実施例１において、エージング処理を施さなかった。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０８】
［比較例２］
実施例２において、エージング処理を施さなかった。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０９】
［比較例３］
実施例３において、エージング処理を施さなかった。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１０】
［比較例４］
合成例１で得られたＴＣＨＳをそのまま成形用材料とした。
【０１１１】
［比較例５］
合成例２で得られたオクタエポキシキューブをそのまま成形用材料とした。
【０１１２】
［比較例６］
合成例３で得られたテトラエトキシキューブをそのまま成形用材料とした。
【０１１３】
［比較例７］
実施例１において、シリカ粒子に表面処理を施さなかった。また、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１４】
［比較例８］
実施例２において、シリカ粒子に表面処理を施さなかった。また、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例２と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１５】
［比較例９］
実施例３において、重合性反応基となるシラノール基がシリカ粒子の表面に残留しなくなるまで、シリカ粒子にフェニルシランによるシランカップリング処理を施した。また、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例３と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１６】
［評価試験］
（成形用組成物中のフィラー分散性）
各実施例及び比較例で得られた成形用組成物及び成形用材料について、Ｘ線小角散乱法による粒度分布測定をおこなうと共に顕微鏡による観察をおこなった。
【０１１７】
その結果、顕微鏡（×２００）の視野内にフィラーの凝集が認められない場合を◎、前記視野内に数μｍのフィラーの凝集が１〜２個認められる場合を○、前記視野内に凝集が３〜４個認められる場合を△、前記視野内に凝集が５個以上認められる場合を×と評価した。尚、比較例３〜６についてはフィラーが配合されていないため、その評価を−とした。
【０１１８】
また、図２に、実施例３（図２（ａ））及び比較例１（図２（ｂ））で得られた成形用組成物並びに比較例４（図２（ｃ））で得られた成形用材料の外観を撮影した写真を示す。
【０１１９】
（成形品中の凝集の有無）
各実施例及び比較例で得られた成形用組成物又は成形用材料から、トランスファー成形により、厚み１ｍｍの平板状の成形品を得た。
【０１２０】
この成形品の表面を共焦点顕微鏡で観察することで、フィラー（シリカ粒子）の凝集の有無を確認した。
【０１２１】
また、図３に、実施例３（図３（ａ））、比較例１（図３（ｂ））及び比較例４（図３（ｃ））について、成形品を共焦点顕微鏡で撮影した写真を示す。
【０１２２】
（成形品の光透過性）
前記成形品に波長２９０ｎｍの紫外線を照射し、透過光の強度を分光光度計（株式会社日立製作所製のＵ−１５００）で測定し、その結果に基づいて透過率を算出した。
【０１２３】
その結果、透過率が５０％以上の場合を◎、透過率が３０％以上５０％未満の場合を△、透過率が３０未満の場合を×と，評価した。
【０１２４】
また、特に実施例３、比較例１及び比較例４については、波長１９０〜６９０ｎｍの範囲で光透過率を導出した。その結果を図４に示す。
【０１２５】
（試験結果）
以上の評価試験の結果を下記表１に示す。
【０１２６】
【表１】
【符号の説明】
【０１２７】
１ 光学部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シルセスキオキサン化合物及びシリカ粒子を含有する成形用組成物、この成形用組成物の製造方法、及びこの成形用組成物から形成される光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード、ブルーレイ（登録商標）などの短波長光応用デバイスの市場が著しく拡大しており、このような短波長光応用デバイスに使用される光学部材の重要性が増している。
【０００３】
例えば、樹脂ディスクに光を照射して情報の記録・読み出しをするＤＶＤ装置やブルーレイ（登録商標）装置では、近年の高容量化の要望に対応するため、短波長光が利用されている。このため、樹脂ディスクへ短波長光を照射するための半導体発光素子や、樹脂ディスクから反射した短波長光を受光するための半導体受光素子の封止部材として、短波長光を透過する光学部材が利用される。また、樹脂ディスクからの反射光を半導体受光素子で受光する際に、反射光の径を絞るためのレンズや、反射光の光路を曲げるためのプリズムなどの光学部材が利用される。
【０００４】
このような光学部材には、短波長光に対する高い耐久性を備えることが要望されている。例えば前記ＤＶＤ装置やブルーレイ（登録商標）装置において、記録・読み出しスピードを向上するためにディスクの回転スピードを速くする場合、ディスクに照射される時間あたりのレーザー光量（パワー密度）の減少を補完するために短波長光の光量を増大する必要がある。このような光量の増大に対応するために、半導体発光素子や半導体受光素子の封止部材やレンズ、プリズムなどの光学部材に高い耐久性が要求される。このため、短波長光に対する耐久性が高い光学部材を形成し得る成形材料の開発は、短波長光応用デバイスの市場拡大を牽引するキー技術となっている。
【０００５】
このような短波長光に対する耐久性が高い成形材料として、脂環式エポキシ樹脂、シクロオレフィン樹脂、シリコーン樹脂などが広く検討されているが、近年、シルセスキオキサン化合物、特にカゴ型構造などのように構造規制がされたシルセスキオキサン化合物が、耐久性と硬さ等の物性とが両立し得る成形材料として光学部材への用途展開に期待が寄せられている（特許文献１参照）。
【０００６】
このシルセスキオキサン化合物は、室温ないしその成形温度で概ね低粘度な液体である。そのため、シルセスキオキサン化合物とフィラーとを含有する成形用組成物を成形することで、成形時の粘度、流動特性を制御し、成形性向上を図ることが検討されている。この場合、同時に成形品である光学部材の強靭性が向上すると共に低熱膨張化することで、成形時の割れが抑制され、歩留まりが向上することも期待される。
【０００７】
成形用組成物中にフィラーを配合する場合、一般的にベース材料とフィラーとの間の屈折率差によって透明性が低下する。この場合、光学部材の光学特性が犠牲になってしまう。このため、フィラーとして光学特性を低下させにくいＳｉＯ２（シリカ）の粒子を採用し、更にフィラーの粒径も、光散乱による透明性低下を極力抑制するためにｎｍサイズとすることが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−８４９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、成形用組成物中のフィラーは凝集しやすく、特にｎｍサイズの粒径のフィラーでは凝集が著しいという問題がある。成形用組成物中でフィラーが凝集すると、成形品の透明性が低下してしまい、また成形品の表面に凝集したフィラーが露出することで成形品の平滑性も損なわれてしまい、このため成形品の光学特性が悪化してしまう。
【００１０】
フィラーの凝集を防止するために、一般的にはフィラーにベース材料との親和性の高い官能基を導入する表面処理を施すことが行われているが、このような手法では、シルセスキオキサン化合物に対するｎｍサイズのシリカ粒子の分散性を充分に向上することはできなかった。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形性が良好であり、しかも成形により強靱性、短波長光に対する優れた耐久性とを備え、且つ優れた光学特性を発揮する成形品を得ることが可能な成形用組成物、この成形用組成物の製造方法、及び前記成形用組成物から形成された光学部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有し、前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、前記シリカ粒子における重合性官能基が、不飽和炭化水素基、アミノ基、酸無水物基、エポキシ基、シラノール基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００１５】
本発明においては、前記シルセスキオキサン化合物が有する重合性官能基が、不飽和炭化水素基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロシリル基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００１６】
本発明においては、特に前記シリカ粒子における重合性官能基がビニル基であることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、前記シリカ粒子の平均粒子径が５〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る成形用組成物の製造方法は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光学部材は、本発明に係る前記成形用組成物の硬化物からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、成形用組成物を成形することで、成形性が良好であり、しかも成形により強靱性、短波長光に対する優れた耐久性とを備え、且つ優れた光学特性を発揮する成形品を得ることができる。
【００２１】
また、高い強度と、熱や短波長光などの高エネルギー光に対する優れた耐久性とを兼ね備え、且つ優れた光学特性を発揮する光学部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る成形用組成物から形成された光学部材を備える光半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は実施例３，（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例４でそれぞれ得られた成形用組成物の外観を示す写真である。
【図３】（ａ）は実施例３，（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例４でそれぞれ得られた成形品の外観を示す共焦点顕微鏡写真である。
【図４】実施例３，比較例１、及び比較例４でそれぞれ得られた成形品の、照射光の波長と透光率との関係を示すグラフである。
【図５】(ａ）はエージング処理前のシリカ粒子、（ｂ）はエージング処理後のシリカ粒子についての、赤外吸光スペクトルの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態による成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有する。前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合している。この成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることで得られる。
【００２４】
このため、成形用組成物中でシリカ粒子がシルセスキオキサン化合物と結合することで、成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が向上する。この成形用組成物を成形することで成形品を得ると、成形用組成物中にシリカ粒子が含有されていることで良好な成形性を発揮すると共に、成形品の強靱性が向上する。また、成形用組成物中にシルセスキオキサン化合物が含有されていることで成形品が熱や短波長光に対して高い耐久性を発揮する。しかもこの成形品におけるシリカ粒子の分散性を向上してこのシリカ粒子の凝集を抑制し、成形品の光学特性を向上することができる。
【００２５】
［成形用組成物］
成形用組成物は、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有し、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物（以下、「架橋性化合物」という）を含有する。
【００２６】
（シルセスキオキサン化合物）
重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物としては、構造規制された官能化かご型シルセスキオキサンが挙げられる。このシルセスキオキサン化合物としては、例えば８面体構造を有するかご型シルセスキオキサンの分子構造における８つの頂点に位置するケイ素原子のうち少なくとも２つに重合性官能基が結合し、重合性官能基同士の重合反応により架橋して硬化し得る架橋型かご型シルセスキオキサンが挙げられる。
【００２７】
この重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物としては、例えば下記一般式（１）に示す構造を有するものが挙げられる。
【００２８】
（Ｒ１ＳiОSｉＯ１．５）ｎ（Ｒ２ＳiОSｉＯ１．５）ｍ−ｎ …（１）
Ｒ１は重合性官能基或いは重合性官能基を有する置換基、Ｒ２は重合性を有さない置換基、式（１）中、ｍは６、８、１０、１２から選ばれる数、ｎは２〜ｍの整数である。この基Ｒ１、Ｒ２は短波長光に対して高い透明性と耐性とを有することが好ましい。
【００２９】
シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基とは、このシルセスキオキサン化合物の有する他の重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基、或いは架橋性化合物を使用する場合にはこの他の化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基である。架橋性化合物を使用する場合には、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基はこのシルセスキオキサン化合物の有する他の重合性官能基と反応して化学結合を生じてもよく、生じなくてもよい。また、重合性を有さない置換基とは、シルセスキオキサン化合物の有するいずれの置換基とも反応により化学結合を生じず、更に架橋性化合物を使用する場合にはこの架橋性化合物の有する重合性官能基とも反応により化学結合を生じない置換基である。
【００３０】
前記重合性官能基としては、不飽和炭化水素基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロシリル基、アルコキシシリル基など挙げられる。これらの重合性官能基による重合反応が生じることで、シリカ粒子の良好な分散安定性が発揮される。例えばシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基が不飽和炭化水素基のみ、或いはシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と架橋性化合物が有する重合性官能基が共に不飽和炭化水素基であればこの不飽和炭化水素基同士で重合反応が生じる。また、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基が不飽和炭化水素基とヒドロシリル基であり、或いはシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物のうち一方が有する重合性官能基が不飽和炭化水素基、他方が有する重合性官能基がヒドロシリル基であれば、この不飽和炭化水素基とヒドロシリル基との間で重合反応が生じる。また、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基がエポキシ基とアミノ基であり、或いはシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物のうち一方が有する重合性官能基がエポキシ基、他方が有する重合性官能基がアミノ基であれば、このエポキシ基とアミノ基との間で重合反応が生じる。また、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基がアルコキシシリル基のみであり、或いはシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物の有する重合性官能基が共にアルコキシシリル基であれば、このアルコキシシリル基同士で重合反応が生じる。
【００３１】
このシルセスキオキサン化合物の更に具体的な例を、下記一般式（２）に示す。
【００３２】
（ＡＲ３Ｒ４ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｐ（Ｒ５Ｒ６ＨＳｉＯＳｉＯ１．５）ｑ（ＢＲ７Ｒ８ＳｉＯＳｉＯ１．５）ｒ（ＨＯＳｉＯ１．５）ｓ−ｐ−ｑ−ｒ …（２）
この式（２）中、ＡＲ３Ｒ４ＳｉＯは重合性官能基Ａを有する置換基、Ｒ５Ｒ６ＨＳｉＯは重合性官能基であるヒドロシリル基を有する置換基、ＢＲ７Ｒ８ＳｉＯ及びＨＯは重合性を有さない置換基である。前記重合性官能基Ａは炭素−炭素不飽和結合を有する不飽和炭化水素基を示し、Ｂは置換又は非置換の飽和アルキル基又は水酸基、Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に低級アルキル基、フェニル基及び低級アリールアルキル基から選ばれる置換基を示す。また、式（２）中、ｓは６、８、１０、１２から選ばれる数、ｐは１〜ｓ−１の整数、ｑは１〜ｓ−ｐの整数、ｒは０〜ｓ−ｐ−ｑの整数をそれぞれ示す。
【００３３】
式（２）で示されるシルセスキオキサン化合物の具体例としては、例えば、下記式（３）に示されるテトラキス（シクロヘキセニルエチルジメチルシロキシ）−テトラキス（ジメチルシロキシ）シルセスキオキサン（ＴＣＨＳ：Tetrakis(cyclohexenylethyldimethylsiloxy)-tetrakis(dimethyl-siloxy)silsesquioxane）が挙げられる。この化合物は、式（２）において、ｓ＝８、ｐ＝４、ｑ＝４、ｒ＝０、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６がメチル基、Ａがシクロヘキセニル基である化合物である。
【００３４】
この式（３）に示すシルセスキオキサン化合物では、シルセスキオキサン化合物間で重合性官能基であるヒドロシリル基とシクロヘキセニル基とが反応（式中の円囲い部分参照）して、化学結合を生じる。
【００３５】
【化１】
【００３６】
尚、シルセスキオキサン化合物として、全て同一の構造を有する化合物のみを使用してもよく、異なる構造を有する複数種の化合物を併用してもよい。
【００３７】
（シリカ粒子）
シリカ粒子の形状は特に限定されないが、成形用組成物及び成形品中にシリカ粒子を高充填するためには、真球状であることが望ましく、特にその真球度が０．９以上であることが望ましい。この真球度は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影されたシリカ粒子の撮像画像に基づき、このシリカ粒子の画像にあらわれる面積及び周囲長から、（真球度）＝｛４π×（面積）÷（周囲長）２｝の式で算出される値であり、この値が１に近づくほど真球に近くなる。
【００３８】
シリカ粒子の粒径は必要に応じて適正に設定することができるが、成形品の透明性を向上するためには平均粒径が５ｎｍ〜３０μｍの範囲であることが好ましく、優れた光学的特性を有する光学部材を得るためには特に平均粒径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。この平均粒径はレーザー回折散乱粒度分布測定装置により測定される体積平均粒径である。この場合、成形用組成物から得られる成形品の透明性が向上し、その光学特性が更に向上する。
【００３９】
シリカ粒子は、要求される粒径、真球度等に応じて適正な方法で製造される。シリカ粒子の製造方法としては、例えば大粒径又は塊状のシリカを破砕する方法、前記方法で破砕したシリカ粒子を更に溶融して真球度を向上する方法、金属ケイ素を酸素雰囲気中で燃焼させる方法、気相合成法などが挙げられる。また、ゾルゲル法などの常法により合成されるコロイダルシリカを使用することもできる。
【００４０】
シリカ粒子の表面に重合性官能基を導入することで、表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子を得ることができる。
【００４１】
シリカ粒子における重合性官能基とは、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基、或いは架橋性化合物を使用する場合にはこの架橋性化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基である。架橋性化合物を使用する場合には、シリカ粒子における重合性官能基はシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じてもよく、生じなくてもよい。
【００４２】
この重合性官能基は、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基或いは架橋性化合物が有する重合性官能基の種類に応じて適宜選択されるが、具体例としては不飽和炭化水素基、アミノ基、酸無水物基、エポキシ基、シラノール基、アルコキシシリル基などが挙げられる。これらの重合性官能基による重合反応が生じることで、シリカ粒子の良好な分散安定性が発揮される。例えばシルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基が不飽和炭化水素基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基を不飽和炭化水素基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がエポキシ基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基をアミノ基又は酸無水物基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がアミノ基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基をエポキシ基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がヒドロシリル基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基を不飽和炭化水素基とする。また、シルセスキオキサン化合物或いは架橋性化合物が有する重合性官能基がアルコキシシリル基である場合に、シリカ粒子における重合性官能基をシラノール基又はアルコキシシリル基とする。
【００４３】
シリカ粒子における重合性官能基の種類は、他の成分の有する重合性官能基の種類に応じ、一種類のみであってもよく、複数種であってもよい。
【００４４】
シリカ粒子の表面に重合性官能基を導入する方法は、前記重合性官能基の種類などに応じて適宜選択されるが、その一例としてシリカ粒子に導入される重合性官能基とシリカ粒子の表面に結合するアルコキシシリル基などの官能基とを有する化合物（以下、表面処理剤という）を用いた表面処理が挙げられる。前記表面処理剤としては、例えばビニルシラン、スチリルシラン、メタクリロキシシラン、アクリロキシシランなどといった、重合性官能基を有するシラン化合物が挙げられる。
【００４５】
このような表面処理剤によりシリカ粒子の表面に特に疎水性の重合性官能基を導入すると、シリカ粒子のメチルエチルケトンなどの有機溶剤中の分散性が向上し、有機溶剤を使用して成形用組成物を調製する場合のシリカ粒子の分散性が向上する。また、特に表面処理剤としてビニルシランを使用することでシリカ粒子の表面に重合性官能基としてビニル基を導入することが、シリカ粒子の良好な分散安定性の発揮のために好ましい。
【００４６】
この表面処理の具体的な方法としては、例えば前記表面処理剤を適宜の溶媒に加えて調製された溶液をシリカ粉末に噴霧する方法、表面処理剤を直接シリカ粒子に噴霧する方法、表面処理剤を気化させてシリカ粒子と接触させる方法、シリカ粒子を水や有機溶剤に分散させてスラリーを調製し、このスラリーに表面処理剤を添加する方法、シリカ粒子を成形用組成物を構成する他の成分と混合してから、この混合物中に表面処理剤を添加する方法などが挙げられる。また、併せて加熱処理などを施すことで、表面処理剤をシリカ粒子表面に、より強固に結合させるようにしてもよい。
【００４７】
また、シリカ粒子における重合性官能基がシラノール基である場合には、前記のような表面処理を施すことなく、シリカ粒子の表面に元々存在するシラノール基を重合性官能基とすることができる。この場合、成形用組成物の調製時における、トルエン等の疎水性溶媒中でのシリカ粒子の分散性を向上するために、シリカ粒子にシランカップリング処理などの表面処理を、シラノール基が充分に残留する程度に施すことが好ましい。
【００４８】
（架橋性化合物）
重合性官能基を有する架橋性化合物を使用する場合、この架橋性化合物は１分子中に少なくとも２つの重合性官能基を有することが好ましい。
【００４９】
架橋性化合物の有する重合性官能基とは、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基、及びシリカ粒子における重合性官能基と反応して化学結合を生じる官能基である。架橋性化合物は、１分子中にシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応する重合性官能基のみを有していてもよい。また、架橋性化合物は、シルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基と反応する重合性官能基と、シリカ粒子における重合性官能基及びシルセスキオキサン化合物の有する重合性官能基の両方と反応する重合性官能基とを、共に有してもよい。各成分における重合性官能基の組み合わせによっては、架橋性化合物が１分子中に有する複数の重合性官能基の種類が全て同じであってもよい。また、各成分における重合性官能基の組み合わせに応じ、架橋性化合物として全て同一の構造を有する化合物のみを使用してもよく、異なる構造を有する複数種の化合物を併用してもよい。架橋性化合物の有する重合性官能基の具体例は、既に説明したとおりである。
【００５０】
架橋性化合物としては、例えば両末端に重合性官能基を有する２官能の有機化合物を用いることができる。その具体例として、下記式（４）及び（５）で示されるものが挙げられる。
【００５１】
ＨＲ９Ｒ１０Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨＲ１１Ｒ１２ …（４）
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ２ …（５）
式（４）中のＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は各々独立に炭素数１〜３のアルキル基または水素原子を示し、Ｘは２価の官能基または酸素原子を示す。この式（４）に示す化合物は、重合性官能基として二つのヒドロシリル基を有する。また、式（５）中のＹは２価の有機基または酸素原子を示す。この式（５）に示す化合物は、重合性官能基として二つのビニル基を有する。勿論、成形用組成物中の他の成分の有する重合性官能基の種類に応じて、下記式（４）及び（５）において重合性官能基を変更した有機化合物を使用することもできる。
【００５２】
例えばシルセスキオキサン化合物が上記式（３）に示すかご型シルセスキオキサンであり、架橋性化合物が式（４）に示す化合物である場合には、シルセスキオキサン化合物の有するシクロヘキセニル基と式（４）に示す化合物の有するヒドロシリル基との重合反応により化学結合が生じる。また、シルセスキオキサン化合物が上記式（３）に示すかご型シルセスキオキサンであり、架橋性化合物が式（５）に示す化合物である場合には、シルセスキオキサン化合物の有するヒドロシリル基と式（５）に示す化合物が有するビニル基との重合反応により化学結合が生じる。シルセスキオキサン化合物が上記式（３）に示すかご型シルセスキオキサンである場合に、式（４）に示す化合物と式（５）に示す化合物とを併用してもよい。
【００５３】
（架橋性化合物を使用しない場合の組成物の調製）
上述の成分を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることで、成形用組成物を調製することができる。調製方法の具体例を次に示す。
【００５４】
架橋性化合物を使用しない場合の調製方法について説明する。シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物とを適宜の有機溶媒中に分散或いは溶解させて、混合液を調製する。このとき、例えばまずシリカ粒子を適宜の有機溶剤に分散させてスラリーを調製する。分散方法として、超音波分散機、ミキサー、高圧分散機などを使用した公知の方法を採用することができる。有機溶剤は、シルセスキオキサン化合物を溶解可能なものが選択され、その具体例としてはメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等が挙げられる。スラリー中のシリカ粒子の濃度は、成形品の用途などに応じて適宜に設定可能であるが、４０〜６０質量％の範囲が好ましい。尚、表面処理時にシリカ粒子をスラリー化しているならば、このスラリーをそのまま使用してもよい。
【００５５】
このスラリーにシルセスキオキサン化合物を加えて均一に溶解させて混合液を得る。シルセスキオキサン化合物の配合量は適宜設定されるが、シルセスキオキサン化合物とシリカ粒子との合計量に対するシルセスキオキサン化合物の量を６０質量％以上とすることが好ましい。この場合、成形用組成物から形成される成形品の透明性が特に優れると共に、成形用組成物の粘度上昇が抑制されて成形性が良好となる。また、このシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子との合計量に対するシルセスキオキサン化合物の量は９５質量％以下であることが好ましい。この場合、成形用組成物の良好な成形性と、成形品の高い強度とが充分に維持される。
【００５６】
尚、シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物とを混合するにあたっては、シルセスキオキサン化合物を前記のような適宜の溶媒に加えて溶解或いは分散させて得られる液中にシリカ粒子を加えるなどの適宜の手法を採用してもよい。また、シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物とは、一度に全量を混合するほか、一部ずつ分割して混合してもよい。
【００５７】
この混合液中で重合反応を部分的に進行させる。すなわち、シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部との重合反応を進行させて、化学結合を生じさせる。シルセスキオキサン化合物間では重合性官能基の反応が進行せず或いは進行しすぎないようにして、未反応の重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物を残存させる。以下、この重合反応を部分的に進行させるために混合物（混合液）に施す処理をエージング処理という。エージング処理の方法及び処理条件は、重合性官能基の種類等に応じて適宜選択され、例えば混合液を重合反応が進行する温度まで加熱する加熱処理が採用される。また、エージング処理時には、必要に応じ、重合反応を促進させる触媒を混合液中に添加してもよい。例えばシルセスキオキサン化合物の有するヒドロシリル基とシリカ粒子におけるビニル基とを反応させる場合には、前記重合性官能基の重合反応を促進させる触媒を使用することが好ましく、特に白金や白金合金などの白金系触媒を使用することが好ましい。
【００５８】
エージング処理による重合反応の進行の程度は、シリカ粒子の分散性を確保すると共に未反応の重合性官能基が充分に残留するように調整される。図５は、エージング処理前のシリカ粒子の表面について測定された赤外吸収スペクトル（図５（ａ））と、エージング処理後のシリカ粒子の表面について測定された赤外吸収スペクトル（図５（ｂ））との例を、それぞれ示す。図５に示されるように、エージング処理後では、エージング処理によりシリカ粒子の表面に結合したＣＨによる２９００〜３１００ｃｍ−１付近のピークが大きくなっている。
【００５９】
エージング処理として加熱処理をおこなう場合の加熱温度や加熱時間などの処理条件は、重合性官能基の種類、反応触媒の種類、混合液中の成分の混合比等に応じて適宜設定される。また、この処理条件の設定にあたっては、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応が抑制されるような処理条件であることも考慮される。例えば式（３）に示すシルセスキオキサン化合物とビニル基が導入されたシリカ粒子とを用いる場合には、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応を抑制するために加熱温度を１２０℃未満に設定することが好ましく、特に５０〜８０℃の範囲とすることが好ましい。また加熱時間は例えば１〜２５時間の範囲とすることができる。
【００６０】
このエージング処理により同時に混合液から溶媒を留去し、或いはエージング処理後の混合液から溶媒を留去することで溶媒を留去することにより、成形用組成物が得られる。この成形用組成物中では、前記のようにシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子とが、重合性官能基間の重合反応により生じた化学結合により結合されているため、溶媒が留去されても成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。
【００６１】
この成形用組成物を成形すると共に重合反応を更に進行させることで、成形品が得られる。この重合反応においては、成形用組成物中のシルセスキオキサン化合物に残留する重合性官能基同士が反応して化学結合を生じ、或いは更にシルセスキオキサン化合物に残留する重合性官能基とシリカ粒子の表面に残留する重合性官能基とが反応して化学結合を生じる。これにより成形用組成物が硬化されて、成形品が得られる。
【００６２】
この成形品中でもシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。このため、成形品の強度向上、長寿命化を図ることができ、しかもこの成形品の透明性及び平滑性が高くなり、優れた光学特性を発揮し得るようになる。
【００６３】
（架橋性化合物を使用する場合の組成物の調製）
次に、架橋性化合物を使用する場合の成形用組成物の調製方法について説明する。シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物を適宜の有機溶媒中に分散或いは溶解させて、混合液を調製する。このとき、例えばまず架橋性化合物を使用しない場合と同様にシリカ粒子を適宜の有機溶剤に分散させてスラリーを調製する。
【００６４】
このスラリーにシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物とを加えて均一に溶解させて混合液を得る。シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物の配合量は適宜設定されるが、シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物の合計量に対し、シルセスキオキサン化合物と架橋性化合物の合計配合量を６０質量％以上とすることが好ましい。この場合、成形用組成物から形成される成形品の透明性が特に優れると共に、成形用組成物の粘度上昇が抑制されて成形性が良好となる。また、このシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子との合計量に対するシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物の合計配合量は９５質量％以下であることが好ましい。この場合、成形用組成物の良好な成形性と、成形品の高い強度とが充分に維持される。シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物の合計量に対し、架橋性化合物の含有量は４０質量％％以下であることが好ましい。この場合、成形用組成物から形成される成形品の硬度が十分に高く維持されると共に、成形品中の官能基の残留が抑制されて、高い耐光性が維持される。
【００６５】
尚、シリカ粒子とシルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物とを混合するにあたっては、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物を適宜の溶媒に加えて溶解或いは分散させて得られる液中にシリカ粒子を加えるなどの適宜の手法を採用してもよい。また、シリカ粒子、シルセスキオキサン化合物及び架橋性化合物を一度に全量を混合するほか、各成分を一部ずつ分割して混合してもよい。
【００６６】
この混合液に、架橋性化合物を使用しない場合と同様にエージング処理を施して、混合液中で重合反応を部分的に進行させる。すなわち、シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部との重合反応を進行させて、化学結合を生じさせる。或いは、シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と架橋性化合物の重合性官能基との重合反応を進行させると共に、架橋性化合物の重合性官能基とシルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部との重合反応を進行させて、シリカ粒子における重合性官能基とシルセスキオキサン化合物の重合性官能基とを架橋性化合物を介して結合する。シルセスキオキサン化合物間ではこのシルセスキオキサン化合物が有する重合性官能基間の反応、及びこの重合性官能基間の架橋性化合物を介した架橋が進行せず或いは進行しすぎないようにして、未反応の重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物及び未反応の重合性官能基を有する架橋性化合物を残存させる。エージング処理の方法及び処理条件は、重合性官能基の種類等に応じて適宜選択され、例えば混合液を重合反応が進行する温度まで加熱する加熱処理が採用される。また、エージング処理時には、必要に応じ、重合反応を促進させる触媒を混合液中に添加してもよい。例えばシルセスキオキサン化合物の有するヒドロシリル基とシリカ粒子におけるビニル基とを直接或いは架橋性化合物を介して反応させる場合には、前記重合性官能基の重合反応を促進させる触媒を使用することが好ましく、特に白金や白金合金などの白金系触媒を使用することが好ましい。
【００６７】
尚、エージング処理にあたっては、まずシリカ粒子を含有しないシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物との混合液における重合反応を部分的に進行させてシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物との重合反応を進行させることによりシルセスキオキサン化合物と架橋性化合物とを結合し、一方でシルセスキオキサン化合物同士の重合性官能基間の反応や、シルセスキオキサン化合物同士の重合性官能基間の架橋性化合物を介した架橋が進行せず、或いは進行しすぎないようにし、この混合液中に更にシリカ粒子を加えて部分的に重合反応を進行させるようにしてもよい。
【００６８】
エージング処理による重合反応の進行の程度は、シリカ粒子の分散性を確保すると共に未反応の重合性官能基が充分に残留するように調整される。
【００６９】
エージング処理として加熱処理をおこなう場合の加熱温度や加熱時間などの処理条件は、重合性官能基の種類、反応触媒の種類、混合液中の成分の混合比等に応じて適宜設定される。また、この処理条件の設定にあたっては、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応や架橋性化合物を介した架橋が抑制されるような処理条件であることも考慮される。例えば式（３）に示すシルセスキオキサン化合物と、ビニル基が導入されたシリカ粒子と、式（４）及び（５）に示される架橋性化合物とを用いる場合には、シルセスキオキサン化合物間での重合性官能基の反応や架橋を抑制するために加熱温度を１２０℃未満に設定することが好ましく、特に５０〜８０℃の範囲とすることが好ましい。また加熱時間は例えば１〜２５時間の範囲とすることができる。
【００７０】
このエージング処理により同時に混合液から溶媒を留去し、或いはエージング処理後の混合液から溶媒を留去することで溶媒を留去することにより、成形用組成物が得られる。この成形用組成物中では、前記のようにシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子とが、両者の重合性官能基間の重合反応により生じた化学結合により結合され、或いはこの両者の重合性官能基間が架橋性化合物を介して結合されているため、溶媒が留去されても成形用組成物中でのシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。
【００７１】
この成形用組成物を成形すると共に重合反応を更に進行させることで、成形品が得られる。この重合反応においては、成形用組成物中のシルセスキオキサン化合物に残留する未反応の重合性官能基同士が反応し、或いはシルセスキオキサン化合物に残留する重合性官能基と架橋性化合物に残留する未反応の重合性官能基とが反応して化学結合を生じ、或いは更にシルセスキオキサン化合物に残留する未反応の重合性官能基や架橋性化合物に残留する未反応の重合性官能基とシリカ粒子の表面に残留する重合性官能基とが反応して化学結合を生じる。これにより成形用組成物が硬化されて、成形品が得られる。
【００７２】
この成形品中でもシリカ粒子の分散性が高くなり、凝集が生じにくくなる。このため、成形品の強度向上、長寿命化を図ることができ、しかもこの成形品の透明性及び平滑性が高くなり、優れた光学特性を発揮し得るようになる。
【００７３】
また、成形用組成物中には架橋性化合物が含有され、成形品中には架橋性化合物に由来する、シルセスキオキサン化合物間やシルセスキオキサン化合物とシリカ粒子間を結合するセグメントが形成されるため、成形用組成物の重合反応時には架橋性化合物により多官能なシルセスキオキサン同士の反応が抑制され、反応がよりマイルドに進行する。また、架橋反応の進行の過程でシルセスキオキサン化合物における未反応の重合性官能基へ架橋性化合物の重合性官能基が移動して架橋反応が生じることで、重合性官能基の残留が抑制される。このように、反応をマイルドに進行させることで成形用組成物の重合時の構造凍結を遅延させることができると共に重合性官能基の残留を抑制することができるため、より均一なネットワーク構造を有する成形品を得ることができる。これにより成形品のストレスクラッキングを抑制すると共にその強靭性を高めることができる。また、成形品の短波長光に対する照射耐性を更に向上することもできる。
【００７４】
［成形品及び光学部材］
上記のとおり成形用組成物を成形することで優れた特性を有する成形品を得ることができる。成形用組成物の成形方法及び成形条件は特に限定されないが、例えばトランスファー成形法により成形用組成物を成形することができる。成形時の保圧力、保持温度、保持時間等の成形条件は、成形用組成物の組成に応じ、成形用組成物の重合反応が充分に進行するように適宜調整される。
【００７５】
また、成形用組成物を成形することで、成形品として、優れた特性を有する種々の光学部材を得ることができる。すなわち、光学部材に強靱性と、熱や短波長光に対する高い耐久性と、高い光学特性とを付与することができる。
【００７６】
例えば図１に示す光半導体装置においては、光学部材１である封止部材３を成形用組成物から形成することができる。この光半導体装置では、基板７の表面に半導体発光素子２が実装され、この半導体発光素子２の全体と基板７の表面の一部が封止部材３により封止されている。この封止部材３の表面側は蛍光体を含有する層４で覆われている。また基板７上には導体配線５が形成され、この導体配線５と半導体発光素子２とがボンディングワイヤ６で電気的に接続されている。
【００７７】
半導体発光素子２の構成は特に限定されず、公知の適宜の素子であってよいが、特に４５０ｎｍ以下の青色や近紫外域の波長の光を出力する素子である場合、半導体光装置から放射される光の照度を高めたり、演色性を高めたりすることができる。このような短波長光を発する半導体発光素子２を使用する場合であっても、成形用組成物から形成された封止部材３は熱や短波長光に対する耐久性が高く、劣化が生じにくい。
【００７８】
半導体発光素子２の具体例としては、例えば半導体基材上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体から形成される発光層を設けて構成される素子が挙げられる。この半導体発光素子２は、例えばワイヤボンディング実装やフリップチップ実装等により基板７に実装される。
【００７９】
上記基板７は、例えばセラミックス材料、熱可塑性樹脂・熱硬化性樹脂等の樹脂材料を各種成形法により所望の形状に成形することで得られる。この基板７の形状は特に限定されない。基板７の作製に使用されるセラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素等が挙げられる。これらのセラミック材料を公知の圧縮成形や射出成形（ＣＩＭ）等により成形し、焼結することによって基板７を得ることができる。このように基板７をセラミックス材料から形成すると、基板７の熱伝導性が向上し、半導体発光素子２から発せられる熱を基板７全体に拡散させて効率的に放熱することができる。また、基板７の作製に使用される樹脂材料としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルイミド（ＰＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。またこのような樹脂材料にガラス、シリカ、アルミナ等の充填材を配合して得られる組成物から基板７を形成することで、基板７の熱伝導性や耐熱性を向上させることができる。
【００８０】
基板７の表面上の導体配線５の形成方法は特に限定されず、公知の方法が採用され得る。
【００８１】
尚、上記光半導体装置では半導体素子として半導体発光素子２を備えているが、半導体素子として半導体受光素子を備えてもよい。
【００８２】
成形用組成物から形成される光学部材は、勿論上記のような光半導体装置の封止部材に限られない。成形用組成物から形成され得る光学部材の例としては、ＬＥＤの封止部材、ＤＶＤ装置やブルーレイ（登録商標）装置などに使用される光ピックアップレンズや受光素子封止部材、メディア製造用スタンパ等が挙げられる。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００８４】
［合成例１］ ビニル基を有するシルセスキオキサン化合物の合成
還流冷却器を備える容量２５０ｍｌのシュレンクフラスコに、オクタキス[ヒドリドジメチルシロキシ]シルセスキオキサン（ＯＨＳＳ）を２０ｇ（２０ｍｍｏｌ）装てんした。このシュレンクフラスコを真空下で加熱して残留空気と水分を除去し、次いでこのシュレンクフラスコ内に窒素を流通させた。更にこのシュレンクフラスコ内にトルエン５０ｍｌと、５−ビニル−１−シクロヘキセンを８．７ｇ（８０ｍｍｏｌ）と、触媒としてＰｔ（ｄｃｐ）の２ｍＭトルエン溶液１ｍｌ（Ｐｔ：２ｐｐｍ)を加えた。
【００８５】
このシュレンクフラスコ内の混合物を９０℃に保持しながら５時間攪拌した後、シュレンクフラスコ中にトリフェニルホスフィンを５ｍｇ（０．４５ｍｏｌ％）加えて触媒を不活性化させた後、溶媒を留去することで、上記式（３）に示される構造を有するテトラキス（シクロヘキセニルエチルジメチルシロキシ）−テトラキス（ジメチルシロキシ）シルセスキオキサン（ＴＣＨＳ：Tetrakis(cyclohexenylethyldimethylsiloxy)-tetrakis(dimethyl-siloxy)silsesquioxane）の白色粉末を得た。収量は２７．５ｇ（０．０１９ｍｏｌ）であり、収率は９４％であった。
【００８６】
［合成例２］ エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物の合成
還流冷却器を備える容量２５ｍｌのシュレンクフラスコにジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）を１５ｍｌ装てんし、更にこのシュレンクフラスコ内に下記構造式（６）で示されるオクタビニルキューブを１．３５２ｇ(１．１０２ｍｏｌ）と、ｍ−クロロパーオキシベンゾイックアシッドを２．５２４ｇ（１１．６８２ｍｏｌ）を加えた。
【００８７】
このシュレンクフラスコ内の混合物をマグネティックスターラーを使用して攪拌しながら、還流温度で４０時間放置して反応させた。反応進行に伴いｍ−クロロベンゾイックアシッドの析出が生じた。反応終了後、シュレンクフラスコの内容物を氷で冷却した後、析出物を濾別した。得られた濾液を０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．５）で洗浄し、無水硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）を使用して乾燥し、ロータリーエバポレーターを使用してジクロロメタンを留去し、メタノールで精製することで、下記構造式（７）に示すオクタエポキシキューブの白色粉末を得た。収量は０．８３ｇであった。
【００８８】
【化２】
【００８９】
［合成例３］ ヒドロシリル基及びアルコキシシリル基を有するシルセスキオキサン化合物の合成
還流冷却器を備える容量２５０ｍｌのシュレンクフラスコに、オクタキス[ヒドリドジメチルシロキシ]シルセスキオキサン（ＯＨＳＳ）を１０ｇ（１０ｍｍｏｌ）装てんした。このシュレンクフラスコを真空下で加熱して残留空気と水分を除去し、次いでこのシュレンクフラスコ内に窒素を流通させた。更にこのシュレンクフラスコ内にトルエン５０ｍｌと、ジメチルビニルエトキシシランを７．８ｇ（６０ｍｍｏｌ）と、触媒としてＰｔ（ｄｃｐ）の２ｍＭトルエン溶液１ｍｌ（Ｐｔ：２ｐｐｍ)を加えた。
【００９０】
このシュレンクフラスコ内の混合物を９０℃に保持しながら３時間攪拌した後、溶媒を留去することで、上記式（８）に示される構造を有するテトラエトキシキューブの粘性液体を得た。収量は１２．５ｇ（０．０１ｍｏｌ）であり、収率は９８％であった。
【００９１】
【化３】
【００９２】
［実施例１］
平均粒子径５０ｎｍのシリカ粒子に、ビニルシラン（信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−１００３)を反応させてこのシリカ粒子の表面にビニル基を導入した。このシリカ粒子とメチルエチルケトンとを１：１の質量比で混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させることで、シリカスラリーを得た。
【００９３】
また、合成例１で得られたＴＣＨＳとメチルエチルケトンとを２：１の質量比で混合し、ＴＣＨＳの溶液を得た。
【００９４】
このシリカスラリーとＴＣＨＳの溶液とを、シリカ粒子とＴＣＨＳとの質量比が１：３になるように混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させた。得られた混合液を恒温槽内で６０℃の温度で１時間加熱処理（エージング処理）を施すことで重合反応を進行させると共にメチルエチルケトンを留去し、成形用組成物を得た。
【００９５】
［実施例２］
平均粒子径５０ｎｍのシリカ粒子に、フェニルアミノシラン（信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−５７３)を反応させてこのシリカ粒子の表面にアミノ基を導入した。このシリカ粒子とメチルエチルケトンとを１：１の質量比で混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させることで、シリカスラリーを得た。
【００９６】
また、合成例２で得られたオクタエポキシキューブとビス（ｐ−アミノフェノキシ）ジメチルシランとメチルエチルケトンとを１：２：１の質量比で混合し、オクタエポキシキューブの溶液を得た。
【００９７】
このシリカスラリーとオクタエポキシキューブ/ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ジメチルシランの溶液とを、シリカ粒子とオクタエポキシキューブ/ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ジメチルシランとの質量比が１：３になるように混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させた。得られた混合液を恒温槽内で６０℃の温度で１時間加熱処理（エージング処理）を施すことで重合反応を進行させると共にメチルエチルケトンを留去し、成形用組成物を得た。
【００９８】
［実施例３］
平均粒子径５０ｎｍのシリカ粒子に、フェニルシラン（信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−１０３)を反応させてシランカップリング処理を施すと共に、このシリカ粒子の表面にシラノール基を充分に残存させた。このシリカ粒子とメチルエチルケトンとを１：１の質量比で混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させることで、シリカスラリーを得た。
【００９９】
また、合成例３で得られたテトラエトキシキューブとメチルエチルケトンとを２：１の質量比で混合し、テトラエトキシキューブの溶液を得た。
【０１００】
このシリカスラリーとテトラエトキシキューブの溶液とを、シリカ粒子とテトラエトキシキューブとの質量比が１：３になるように混合し、この液中のシリカ粒子を超音波分散機を用いて充分に分散させた。得られた混合液を恒温槽内で６０℃の温度で１時間加熱処理（エージング処理）を施すことで重合反応を進行させると共にメチルエチルケトンを留去し、成形用組成物を得た。
【０１０１】
［実施例４］
実施例１において、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０２】
［実施例５］
実施例２において、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例２と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０３】
［実施例６］
実施例３において、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例３と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０４】
［実施例７］
実施例１において、エージング処理時の加熱時間を６時間とした。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０５】
［実施例８］
実施例２において、エージング処理時の加熱時間を６時間とした。それ以外は実施例２と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０６】
［実施例９］
実施例３において、エージング処理時の加熱時間を６時間とした。それ以外は実施例３と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０７】
［比較例１］
実施例１において、エージング処理を施さなかった。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０８】
［比較例２］
実施例２において、エージング処理を施さなかった。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１０９】
［比較例３］
実施例３において、エージング処理を施さなかった。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１０】
［比較例４］
合成例１で得られたＴＣＨＳをそのまま成形用材料とした。
【０１１１】
［比較例５］
合成例２で得られたオクタエポキシキューブをそのまま成形用材料とした。
【０１１２】
［比較例６］
合成例３で得られたテトラエトキシキューブをそのまま成形用材料とした。
【０１１３】
［比較例７］
実施例１において、シリカ粒子に表面処理を施さなかった。また、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例１と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１４】
［比較例８］
実施例２において、シリカ粒子に表面処理を施さなかった。また、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例２と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１５】
［比較例９］
実施例３において、重合性反応基となるシラノール基がシリカ粒子の表面に残留しなくなるまで、シリカ粒子にフェニルシランによるシランカップリング処理を施した。また、エージング処理時の加熱時間を３時間とした。それ以外は実施例３と同じ条件で、成形用組成物を得た。
【０１１６】
［評価試験］
（成形用組成物中のフィラー分散性）
各実施例及び比較例で得られた成形用組成物及び成形用材料について、Ｘ線小角散乱法による粒度分布測定をおこなうと共に顕微鏡による観察をおこなった。
【０１１７】
その結果、顕微鏡（×２００）の視野内にフィラーの凝集が認められない場合を◎、前記視野内に数μｍのフィラーの凝集が１〜２個認められる場合を○、前記視野内に凝集が３〜４個認められる場合を△、前記視野内に凝集が５個以上認められる場合を×と評価した。尚、比較例３〜６についてはフィラーが配合されていないため、その評価を−とした。
【０１１８】
また、図２に、実施例３（図２（ａ））及び比較例１（図２（ｂ））で得られた成形用組成物並びに比較例４（図２（ｃ））で得られた成形用材料の外観を撮影した写真を示す。
【０１１９】
（成形品中の凝集の有無）
各実施例及び比較例で得られた成形用組成物又は成形用材料から、トランスファー成形により、厚み１ｍｍの平板状の成形品を得た。
【０１２０】
この成形品の表面を共焦点顕微鏡で観察することで、フィラー（シリカ粒子）の凝集の有無を確認した。
【０１２１】
また、図３に、実施例３（図３（ａ））、比較例１（図３（ｂ））及び比較例４（図３（ｃ））について、成形品を共焦点顕微鏡で撮影した写真を示す。
【０１２２】
（成形品の光透過性）
前記成形品に波長２９０ｎｍの紫外線を照射し、透過光の強度を分光光度計（株式会社日立製作所製のＵ−１５００）で測定し、その結果に基づいて透過率を算出した。
【０１２３】
その結果、透過率が５０％以上の場合を◎、透過率が３０％以上５０％未満の場合を△、透過率が３０未満の場合を×と，評価した。
【０１２４】
また、特に実施例３、比較例１及び比較例４については、波長１９０〜６９０ｎｍの範囲で光透過率を導出した。その結果を図４に示す。
【０１２５】
（試験結果）
以上の評価試験の結果を下記表１に示す。
【０１２６】
【表１】
【符号の説明】
【０１２７】
１ 光学部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有し、前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合していることを特徴とする成形用組成物。
【請求項２】
表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させてなることを特徴とする成形用組成物。
【請求項３】
前記シリカ粒子における重合性官能基が、不飽和炭化水素基、アミノ基、酸無水物基、エポキシ基、シラノール基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形用組成物。
【請求項４】
前記シルセスキオキサン化合物が有する重合性官能基が、不飽和炭化水素基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロシリル基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形用組成物。
【請求項５】
前記シリカ粒子における重合性官能基がビニル基であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成形用組成物。
【請求項６】
前記シリカ粒子の平均粒子径が５〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成形用組成物。
【請求項７】
表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることを特徴とする成形用組成物の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成形用組成物の硬化物からなることを特徴とする光学部材。
【請求項１】
表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物とを含有し、前記シリカ粒子における重合性官能基の少なくとも一部と、前記シルセスキオキサン化合物の重合性官能基の一部とが直接或いは重合性官能基を有する他の化合物を介して結合していることを特徴とする成形用組成物。
【請求項２】
表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させてなることを特徴とする成形用組成物。
【請求項３】
前記シリカ粒子における重合性官能基が、不飽和炭化水素基、アミノ基、酸無水物基、エポキシ基、シラノール基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形用組成物。
【請求項４】
前記シルセスキオキサン化合物が有する重合性官能基が、不飽和炭化水素基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロシリル基、及びアルコキシシリル基から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形用組成物。
【請求項５】
前記シリカ粒子における重合性官能基がビニル基であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成形用組成物。
【請求項６】
前記シリカ粒子の平均粒子径が５〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成形用組成物。
【請求項７】
表面に重合性官能基が存在するシリカ粒子と、重合性官能基を有するシルセスキオキサン化合物、或いは更に重合性官能基を有する他の化合物を混合し、得られた混合物中で重合反応を部分的に進行させることを特徴とする成形用組成物の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成形用組成物の硬化物からなることを特徴とする光学部材。
【図１】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２０２１２２（Ｐ２０１１−２０２１２２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３１１８（Ｐ２０１０−７３１１８）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（５０１４０２７３０）株式会社アドマテックス (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（５０１４０２７３０）株式会社アドマテックス (82)
【Ｆターム（参考）】
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