説明

硬化剤、硬化性組成物および硬化物

【課題】本発明の第一の課題は、極性基を有しかつ低粘度である、新規な硬化剤の提供。本発明の第二の課題は、光学的透明性、耐クラック性、接着性を有する硬化物を与えうる硬化性組成物の提供。
【解決手段】本発明は、1分子中に、スルホニル基を少なくとも1個およびSiH基を少なくとも2個有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤に関する。本発明は、上記硬化剤、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物およびヒドロシリル化触媒を必須成分として含有する硬化性組成物およびその硬化物に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は硬化剤、それを用いた硬化性組成物、および、その硬化物に関するものであり、更に詳しくは、光学的透明性、耐クラック性、接着性を有する硬化性組成物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ヒドロシリル化反応を利用した、炭素−炭素二重結合を含有する化合物と、SiH基を含有する化合物と、ヒドロシリル化触媒とからなる硬化性組成物が多数提案されている。例えば、特許文献1では光学的透明性、耐熱性、耐光性を有する硬化性組成物が挙げられている。しかし、得られる硬化物の冷熱試験時における耐クラック性、基材との接着性が十分ではないという課題がある。
一般的に、硬化物の耐クラック性や接着性を改善する一手法として、硬化物に極性基を導入する方法が挙げられる。しかし、一般に極性基を有する化合物は高粘度あるいは固体であるため、取扱い性、加工性が劣るという問題がある。
例えば、極性基を有する炭素−炭素二重結合含有化合物を使用する硬化性組成物として、ビスアリルナジイミドとSiH基含有シロキサンの硬化性組成物(例えば、特許文献2を参照。)、3,3'−ジアリル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホンとSiH基含有シロキサンの硬化性組成物などが挙げられる(例えば、特許文献3を参照。)。これらビスアリルナジイミドや3,3'−ジアリル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホンも粘度が非常に高いか又は固体であり、取扱い性、加工性の面で十分ではないという問題がある。
【特許文献1】特開2002−317048号公報
【特許文献2】特開平7−62103号公報
【特許文献3】特開2003−073548号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の第一の課題は、極性基を有しかつ低粘度である新規な硬化剤を提供することである。本発明の第二の課題は、光学的透明性、耐クラック性、接着性を有する硬化物を与えうる硬化性組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記のように、極性基を有する炭素−炭素二重結合含有化合物(以下、「極性基含有不飽和化合物」)は高粘度または固体であるため、極性基含有不飽和化合物を成分とした硬化性組成物を調製しようにも思い通りに調製できないのが実状である。本発明者らは、このような実状に鑑み鋭意検討した結果、極性基含有不飽和化合物をSiH含有化合物で変性させることにより低粘度化することに成功した。この新規化合物を使用すると上記問題を容易に解決でき、上記実状をも打開しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0005】
すなわち、本発明は、
1分子中に、スルホニル基を少なくとも1個およびSiH基を少なくとも2個有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤(請求項1)に関し、
1分子中に、SiH基を少なくとも2個および下記一般式(I)
【0006】
【化5】

(式中、R1は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
からなる部分構造を有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤(請求項2)に関し、
上記一般式(I)が、下記一般式(II):
【0007】
【化6】

(式中、R1は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
である、請求項2に記載の硬化剤(請求項3)に関し、
1分子中に、SiH基を少なくとも2個および下記一般式(III)
【0008】
【化7】

(式中、R2は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
からなる部分構造を有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤(請求項4)に関し、
上記一般式(III)が、下記一般式(IV):
【0009】
【化8】

(式中、R2は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
である、請求項4に記載の硬化剤(請求項5)に関し、
上記一般式(IV)中のR2が全て水素原子である、請求項5に記載の硬化剤(請求項6)に関し、
(A)SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物、(B)SiH基を含有する硬化剤、および、(C)ヒドロシリル化触媒、を必須成分として含有する硬化性組成物であって、上記(B)成分が請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化剤である硬化性組成物(請求項7)に関し、
請求項7に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物に関する。
【発明の効果】
【0010】
本発明の硬化剤は、低粘度で液状であるため取扱い性および加工性に優れ、ヒドロシリル化硬化系の好適な成分として使用しうる。本発明の硬化剤を使用した硬化性組成物は、取扱い性および加工性に優れ、かつ、光学的透明性、耐クラック性、接着性を有する硬化物を与えうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の硬化性組成物は、(A)SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物、(B)SiH基を含有する硬化剤、(C)ヒドロシリル化触媒、を必須成分として含有する硬化性組成物であって、(B)成分として、1分子中にスルホニル基を少なくとも1つおよびSiH基を少なくとも2個有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である、SiH基を含有する硬化剤を使用することを特徴とする。本発明の新規な硬化剤を使用することによって、硬化性組成物の取扱いや加工性を損なうことなく、光学的透明性、耐クラック性、接着性を有する硬化物を得ることができる。
以下に、本発明の硬化性組成物に使用される各成分について説明する。
【0012】
<(A)成分>
本発明の(A)成分について説明する。
【0013】
(A)成分はSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物であれば特に限定されない。有機化合物としてはポリシロキサン−有機ブロックコポリマーやポリシロキサン−有機グラフトコポリマーのようなシロキサン単位(Si−O−Si)を含むものではなく、構成元素としてC、H、N、O、S、ハロゲンのみを含むものであることが好ましい。シロキサン単位を含むものの場合は、ガス透過性やはじきの問題がある。
【0014】
SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合の結合位置は特に限定されず、分子内のどこに存在してもよい。
【0015】
(A)成分の有機化合物は、有機重合体系の化合物と有機単量体系化合物に分類できる。
【0016】
有機重合体系化合物としては例えば、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリアリレート系、ポリカーボネート系、飽和炭化水素系、不飽和炭化水素系、ポリアクリル酸エステル系、ポリアミド系、フェノール−ホルムアルデヒド系(フェノール樹脂系)、ポリイミド系の化合物を用いることができる。
【0017】
また有機単量体系化合物としては例えば、フェノール系、ビスフェノール系、ベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系:直鎖系、脂環系等の脂肪族炭化水素系:複素環系の化合物およびこれらの混合物等が挙げられる。
【0018】
(A)成分のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合としては特に限定されないが、下記一般式(V)
【0019】
【化9】

(式中R3は水素原子あるいはメチル基を表す。)で示される基が反応性の点から好適である。また、原料の入手の容易さからは、
【0020】
【化10】

示される基が特に好ましい。
【0021】
(A)成分のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合としては、下記一般式(VI)で表される部分構造を環内に有する脂環式の基が、硬化物の耐熱性が高いという点から好適である。
【0022】
【化11】

(式中R4は水素原子あるいはメチル基を表す。)また、原料の入手の容易さからは、下記式で表される部分構造を環内に有する脂環式の基が好適である。
【0023】
【化12】

SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合は(A)成分の骨格部分に直接結合していてもよく、2価以上の置換基を介して共有結合していても良い。2価以上の置換基としては炭素数0〜10の置換基であれば特に限定されないが、構成元素としてC、H、N、O、S、およびハロゲンのみを含むものが好ましい。これらの置換基の例としては、
【0024】
【化13】

【0025】
【化14】

が挙げられる。また、これらの2価以上の置換基の2つ以上が共有結合によりつながって1つの2価以上の置換基を構成していてもよい。
【0026】
以上のような骨格部分に共有結合する基の例としては、ビニル基、アリル基、メタリル基、アクリル基、メタクリル基、2−ヒドロキシ−3−(アリルオキシ)プロピル基、2−アリルフェニル基、3−アリルフェニル基、4−アリルフェニル基、2−(アリルオキシ)フェニル基、3−(アリルオキシ)フェニル基、4−(アリルオキシ)フェニル基、2−(アリルオキシ)エチル基、2、2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル基、3−アリルオキシ−2、2−ビス(アリルオキシメチル)プロピル基、
【0027】
【化15】

が挙げられる。
【0028】
(A)成分の具体的な例としては、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、1,1,2,2−テトラアリロキシエタン、ジアリリデンペンタエリスリット、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、1,2,4−トリビニルシクロヘキサン、ジビニルベンゼン類(純度50〜100%のもの、好ましくは純度80〜100%のもの)、ジビニルビフェニル、1,3−ジイソプロペニルベンゼン、1,4−ジイソプロペニルベンゼン、およびそれらのオリゴマー、1,2−ポリブタジエン(1、2比率10〜100%のもの、好ましくは1、2比率50〜100%のもの)、ノボラックフェノールのアリルエーテル、アリル化ポリフェニレンオキサイド、
【0029】
【化16】

【0030】
【化17】

の他、従来公知のエポキシ樹脂のグルシジル基の一部あるいは全部をアリル基に置き換えたもの等が挙げられる。
【0031】
(A)成分としては、上記のように骨格部分とアルケニル基とに分けて表現しがたい、低分子量化合物も用いることができる。これらの低分子量化合物の具体例としては、ブタジエン、イソプレン、オクタジエン、デカジエン等の脂肪族鎖状ポリエン化合物系、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、ノルボルナジエン等の脂肪族環状ポリエン化合物系、ビニルシクロペンテン、ビニルシクロヘキセン等の置換脂肪族環状オレフィン化合物系等が挙げられる。
【0032】
(A)成分としては、耐熱性をより向上し得るという観点からは、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を(A)成分1gあたり0.001mol以上含有するものが好ましく、1gあたり0.005mol以上含有するものがより好ましく、0.008mol以上含有するものがさらに好ましい。
【0033】
(A)成分のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合の数は、平均して1分子当たり少なくとも2個あればよいが、力学強度をより向上したい場合には2を越えることが好ましく、3個以上であることがより好ましい。(A)成分のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合の数が1分子内当たり1個以下の場合は、(B)成分と反応してもグラフト構造となるのみで架橋構造とならない。
【0034】
(A)成分としては反応性が良好であるという観点からは、1分子中にビニル基を1個以上含有していることが好ましく、1分子中にビニル基を2個以上含有していることがより好ましい。また貯蔵安定性が良好となりやすいという観点からは、1分子中にビニル基を6個以下含有していることが好ましく、1分子中にビニル基を4個以下含有していることがより好ましい。
【0035】
(A)成分としては、力学的耐熱性が高いという観点および原料液の糸引き性が少なく成形性、取扱い性、塗布性が良好であるという観点からは、分子量が900未満のものが好ましく、700未満のものがより好ましく、500未満のものがさらに好ましい。
【0036】
(A)成分としては、他の成分との均一な混合、および良好な作業性を得るためには、粘度としては23℃において100Pa・s未満のものが好ましく、30Pa・s未満のものがより好ましく、3Pa・s未満のものがさらに好ましい。粘度はE型粘度計によって測定することができる。
【0037】
(A)成分としては、着色特に黄変の抑制の観点からはフェノール性水酸基および/またはフェノール性水酸基の誘導体を有する化合物の含有量が少ないものが好ましく、フェノール性水酸基および/またはフェノール性水酸基の誘導体を有する化合物を含まないものが好ましい。本発明におけるフェノール性水酸基とはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等に例示される芳香族炭化水素核に直接結合した水酸基を示し、フェノール性水酸基の誘導体とは上述のフェノール性水酸基の水素原子をメチル基、エチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、アセトキシ基等のアシル基等により置換された基を示す。
【0038】
得られる硬化物の着色が少なく、耐光性が高いという観点からは、(A)成分としてはビニルシクロヘキセン、ジシクロペンタジエン、トリアリルイソシアヌレート、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのジアリルエーテル、1,2,4−トリビニルシクロヘキサンが好ましく、トリアリルイソシアヌレート、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのジアリルエーテル、1,2,4−トリビニルシクロヘキサンが特に好ましい。
【0039】
(A)成分としてはその他の反応性基を有していてもよい。この場合の反応性基としては、エポキシ基、アミノ基、ラジカル重合性不飽和基、カルボキシル基、イソシアネート基、ヒドロキシル基、アルコキシシリル基等が挙げられる。これらの官能基を有している場合には得られる硬化性組成物の接着性が高くなりやすく、得られる硬化物の強度が高くなりやすい。接着性がより高くなりうるという点からは、これらの官能基のうちエポキシ基が好ましい。また、得られる硬化物の耐熱性が高くなりやすいという点においては、反応性基を平均して1分子中に1個以上有していることが好ましい。
【0040】
特に(A)成分としては耐熱性・耐光性が高いという観点から下記一般式(VII)で表されるトリアリ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及びその誘導体が特に好ましい。
【0041】
【化18】

(式中R5は炭素数1〜50の一価の有機基を表し、それぞれのR5は異なっていても同一であってもよい。)で表される化合物が好ましい。
【0042】
上記一般式(VII)のR5としては、得られる硬化物の耐熱性がより高くなりうるという観点からは、炭素数1〜20の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1〜10の一価の有機基であることがより好ましく、炭素数1〜4の一価の有機基であることがさらに好ましい。これらの好ましいR4の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、ビニル基、アリル基、グリシジル基、
【0043】
【化19】

等が挙げられる。
【0044】
上記一般式(VII)のR5としては、得られる硬化物の各種材料との接着性が良好になりうるという観点からは、3つのR5のうち少なくとも1つがエポキシ基を一つ以上含む炭素数1〜50の一価の有機基であることが好ましく、
【0045】
【化20】

で表されるエポキシ基を1個以上含む炭素数1〜50の一価の有機基であることがより好ましい。これらの好ましいR5の例としては、グリシジル基、
【0046】
【化21】

等が挙げられる。
【0047】
上記一般式(VII)のR5としては、得られる硬化物の化学的な熱安定性が良好になりうるという観点からは、2個以下の酸素原子を含みかつ構成元素としてC、H、Oのみを含む炭素数1〜50の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1〜50の一価の炭化水素基であることがより好ましい。これらの好ましいR5の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、ビニル基、アリル基、グリシジル基、
【0048】
【化22】

等が挙げられる。
【0049】
上記一般式(VII)のR5としては、反応性が良好になるという観点からは、3つのR5のうち少なくとも1つが
【0050】
【化23】

で表される基を1個以上含む炭素数1〜50の一価の有機基であることが好ましく、下記一般式(VIII)
【0051】
【化24】

(式中R6は水素原子あるいはメチル基を表す。)で表される基を1個以上含む炭素数1〜50の一価の有機基であることがより好ましく、
3つのR5のうち少なくとも2つが下記一般式(IX)
【0052】
【化25】

(式中R7は直接結合あるいは炭素数1〜48の二価の有機基を表し、R8は水素原子あるいはメチル基を表す。)で表される有機化合物(複数のR7およびR8はそれぞれ異なっていても同一であってもよい。)であることがさらに好ましい。
【0053】
上記一般式(IX)のR7は、直接結合あるいは炭素数1〜48の二価の有機基であるが、得られる硬化物の耐熱性がより高くなりうるという観点からは、直接結合あるいは炭素数1〜20の二価の有機基であることが好ましく、直接結合あるいは炭素数1〜10の二価の有機基であることがより好ましく、直接結合あるいは炭素数1〜4の二価の有機基であることがさらに好ましい。これらの好ましいR7の例としては、
【0054】
【化26】

等が挙げられる。
【0055】
上記一般式(IX)のR7としては、得られる硬化物の化学的な熱安定性が良好になりうるという観点からは、直接結合あるいは2つ以下の酸素原子を含みかつ構成元素としてC、H、Oのみを含む炭素数1〜48の二価の有機基であることが好ましく、直接結合あるいは炭素数1〜48の二価の炭化水素基であることがより好ましい。これらの好ましいR7の例としては、
【0056】
【化27】

が挙げられる。
【0057】
上記一般式(IX)のR8は、水素原子あるいはメチル基であるが、反応性が良好であるという観点からは、水素原子が好ましい。
【0058】
ただし、上記のような一般式(IX)で表される有機化合物の好ましい例においても、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有することは必要である。耐熱性をより向上し得るという観点からは、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に3個以上含有する有機化合物であることがより好ましい。
【0059】
以上のような一般式(IX)で表される有機化合物の好ましい具体例としては、トリアリルイソシアヌレート、
【0060】
【化28】

等が挙げられる。
【0061】
硬化物の接着性向上のためには、(A)成分としてはジアリルモノグリシジルイソシアヌレートが好ましい。
【0062】
硬化物の接着性向上と耐光性を両立させるためにはトリアリルイソシアヌレートとジアリルモノグリシジルイソシアヌレートの混合物であることが好ましい。該混合物はイソシアヌル環骨格を有するため耐熱性の点からも有効である。混合比は任意に設定出来るが、上記目的達成のためにはトリアリルイソシアヌレート/アリルモノグリシジルイソシアヌレート(モル比)=9/1〜1/9が好ましく、8/2〜2/8がさらに好ましく、7/3〜3/7が特に好ましい。
(A)成分は、単独又は2種以上のものを混合して用いることが可能である。
<(B)成分>
次に、(B)成分について説明する。
【0063】
(B)成分は、1分子中に、スルホニル基を少なくとも1個およびSiH基を少なくとも2個有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤であれば、特に制限無く使用することができる。スルホニル基は、硬化物中及び/又は基材表面の水素結合可能な基と、水素結合することによって、硬化物の強度及び/又は基材との接着性を向上できる。
【0064】
(B)成分はスルホニル基を含有していれば特に限定はないが、下記一般式(I):
【0065】
【化29】

(式中、R1は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で表される構造として含有されるものが挙げられ、下記一般式(II):
【0066】
【化30】

(式中、R1は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で表される構造が好ましい。
また、下記一般式(III)
【0067】
【化31】

(式中、R2は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で表される構造として含有されるものも挙げられ、下記一般式(IV):
【0068】
【化32】

(式中、R2は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で表される構造が好ましく、より具体的には、一般式(IV)のR2が水素原子であるものが好ましい。
【0069】
【化33】

一般的に、(A)成分としてスルホニル基を有する化合物を用いた場合、難溶性固体またはハンドリング困難な粘度となる傾向がある。ところが、スルホニル基を有する化合物を合成により(B)成分にすることによって、(A)成分との相溶性及び/又はハンドリング性が良好となる上、(B)成分の揮発性が低くなり得られる組成物からのアウトガスの問題が生じ難いという効果を奏する。そのため、(B)成分は、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に1個含有する有機化合物(α2)及び/又はSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物(α1)と、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する環状ポリオルガノシロキサン(β1)を、ヒドロシリル化反応して得ることができる化合物であることが好ましい。スルホニル基は(α2)、(α1)のいずれか一方あるいは両方に含まれておれば良く、耐クラック性の付与という点からは、スルホニル基が(α1)に含まれていることが好ましい。
【0070】
(B)成分の合成方法は種々挙げられるが、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する環状ポリオルガノシロキサン(β1)と、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物(α1)を、ヒドロシリル化触媒の存在下で反応した後に、未反応の(β1)を除去することにより得る方法、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する鎖状及び/又は環状ポリオルガノシロキサン(β1)と、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に1個含有する有機化合物(α2)を、ヒドロシリル化触媒の存在下で反応した後に、さらにSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物(α1)を、ヒドロシリル化触媒の存在下で反応させることにより得る方法がある。
【0071】
((β1)成分)
本発明の(β1)成分は、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する鎖状及び/又は環状のポリオルガノシロキサン化合物である。
(β1)成分については1分子中に少なくとも3個のSiH基を含有する化合物であれば特に限定されず、例えば国際公開WO96/15194に記載される化合物で、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有するもの等が使用できる。
【0072】
具体的には、例えば
【0073】
【化34】

【0074】
【化35】

が挙げられる。
【0075】
これらのうち、入手性の面からは、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する鎖状及び/又は環状オルガノポリシロキサンが好ましく、(α1)成分及び/又は(α2)成分の炭素−炭素二重結合とのヒドロシリル化反応性が良く、しかも反応生成物の貯蔵安定性が良いという観点からは、さらに、下記一般式(X)
【0076】
【化36】

(式中、R9は炭素数1〜6の有機基を表し、nは3〜10の数を表す。)で表される、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する環状オルガノポリシロキサンが好ましい。
一般式(X)で表される化合物中の置換基R9は、C、H、Oから構成されるものであることが好ましく、炭化水素基であることがより好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。それぞれの置換基R9は異なっていても良く、同一であっても良い。
一般式(X)で表される化合物としては、入手容易性の観点からは、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が好ましい。
(β1)成分は単独又は2種以上のものを混合して用いることが可能である。
【0077】
((α1)成分)
(α1)成分は、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物であれば特に制限無く使用できる。このような有機化合物としては、前述の(A)成分で挙げられた化合物と同一のものを使用することができる。
【0078】
上述したように、(α1)成分としては、1分子中にスルホニル基を少なくとも1個有するものが好ましい。このような(α1)成分としては、下記式(XI〜XIV)で示される構造であることが好ましく、
【0079】
【化37】

【0080】
【化38】

【0081】
【化39】

【0082】
【化40】

(式中、R10は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、芳香環、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R10はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
(α1)成分としては、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンであることが特に好ましい。
【0083】
なお、(α1)成分として、上記1分子中にスルホニル基を少なくとも1個有し、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物に、(A)成分として挙げられた化合物を一部混合して使用することができる。
【0084】
((α2)成分)
(α2)成分としては、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に1個含有する有機化合物であれば特に限定されないが、(B)成分が(A)成分と相溶性がよくなるという点においては、化合物としてはポリシロキサン−有機ブロックコポリマーやポリシロキサン−有機グラフトコポリマーのようなシロキサン単位(Si−O−Si)を含むものではなく、構成元素としてC、H、N、O、S、およびハロゲンのみを含むものであることが好ましい。
(α2)成分のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合の結合位置は特に限定されず、分子内のどこに存在してもよい。
【0085】
(α2)成分の化合物は、重合体系の化合物と単量体系化合物に分類できる。
重合体系化合物としては例えば、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリアリレート系、ポリカーボネート系、飽和炭化水素系、不飽和炭化水素系、ポリアクリル酸エステル系、ポリアミド系、フェノール−ホルムアルデヒド系(フェノール樹脂系)、ポリイミド系の化合物を用いることができる。
また単量体系化合物としては例えば、フェノール系、ビスフェノール系、ベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系:直鎖系、脂環系等の脂肪族炭化水素系:複素環系の化合物、シリコン系の化合物およびこれらの混合物等が挙げられる。
【0086】
(α2)成分のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合としては特に限定されないが、下記一般式(V)
【0087】
【化41】

(式中R3は水素原子あるいはメチル基を表す。)で示される基が反応性の点から好適である。また、原料の入手の容易さからは、
【0088】
【化42】

示される基が特に好ましい。
【0089】
(α2)成分のSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合としては、下記一般式(VI)で表される部分構造を環内に有する脂環式の基が、硬化物の耐熱性が高いという点から好適である。
【0090】
【化43】

(式中R4は水素原子あるいはメチル基を表す。)また、原料の入手の容易さからは、下記式で表される部分構造を環内に有する脂環式の基が好適である。
【0091】
【化44】

SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合は(α2)成分の骨格部分に直接結合していてもよく、2価以上の置換基を介して共有結合していても良い。2価以上の置換基としては炭素数0〜10の置換基であれば特に限定されないが、(B)成分が(A)成分と相溶性がよくなりやすいという点においては、構成元素としてC、H、N、O、S、およびハロゲンのみを含むものが好ましい。これらの置換基の例としては、
【0092】
【化45】

【0093】
【化46】

が挙げられる。また、これらの2価以上の置換基の2つ以上が共有結合によりつながって1つの2価以上の置換基を構成していてもよい。
【0094】
以上のような骨格部分に共有結合する基の例としては、ビニル基、アリル基、メタリル基、アクリル基、メタクリル基、2−ヒドロキシ−3−(アリルオキシ)プロピル基、2−アリルフェニル基、3−アリルフェニル基、4−アリルフェニル基、2−(アリルオキシ)フェニル基、3−(アリルオキシ)フェニル基、4−(アリルオキシ)フェニル基、2−(アリルオキシ)エチル基、2、2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル基、3−アリルオキシ−2、2−ビス(アリルオキシメチル)プロピル基、
【0095】
【化47】

が挙げられる。
【0096】
(α2)成分の具体的な例としては、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、1−ウンデセン、出光石油化学社製リニアレン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、2−メチル−1−ヘキセン、2,3,3−トリメチル−1−ブテン、2,4,4−トリメチル−1−ペンテン等のような鎖状脂肪族炭化水素系化合物類、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、メチレンシクロヘキサン、ノルボルニレン、エチリデンシクロヘキサン、ビニルシクロヘキサン、カンフェン、カレン、αピネン、βピネン等のような環状脂肪族炭化水素系化合物類、スチレン、αメチルスチレン、インデン、フェニルアセチレン、4−エチニルトルエン、アリルベンゼン、4−フェニル−1−ブテン等のような芳香族炭化水素系化合物、アルキルアリルエーテル、アリルフェニルエーテル等のアリルエーテル類、グリセリンモノアリルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン等の脂肪族系化合物類、1,2−ジメトキシ−4−アリルベンゼン、o−アリルフェノール等の芳香族系化合物類、モノアリルジベンジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等の置換イソシアヌレート類、ビニルトリメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェニルシラン等のシリコン化合物、アリルフェニルスルホン等が挙げられるさらに、片末端アリル化ポリエチレンオキサイド、片末端アリル化ポリプロピレンオキサイド等のポリエーテル系樹脂、片末端アリル化ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、片末端アリル化ポリブチルアクリレート、片末端アリル化ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、等の片末端にビニル基を有するポリマーあるいはオリゴマー類等も挙げることができる。
【0097】
構造は線状でも枝分かれ状でもよく、分子量は特に制約はなく種々のものを用いることができる。分子量分布も特に制限ないが、混合物の粘度が低くなり成形性が良好となりやすいという点においては、分子量分布が3以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましく、1.5以下であることがさらに好ましい。
【0098】
(α2)成分のガラス転位温度が存在する場合はこれについても特に限定はなく種々のものが用いられるが、得られる硬化物が強靭となりやすいという点においてはガラス点移転温度は100℃以下であることが好ましく、50℃以下であることがより好ましく、0℃以下であることがさらに好ましい。好ましい樹脂の例としてはポリブチルアクリレート樹脂等が挙げられる。逆に得られる硬化物の耐熱性が高くなるという点においては、ガラス転位温度は100℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましく、170℃以上であることが最も好ましい。ガラス転位温度は動的粘弾性測定においてtanδが極大を示す温度として求めることができる。
【0099】
(α2)成分としては、得られる硬化物の耐光性が高くなるという点においては、脂肪族炭化水素化合物であることが好ましい。この場合好ましい炭素数の下限は2であり、好ましい炭素数の上限は10である。
【0100】
(α2)成分としては、得られる硬化物の耐熱性が高くなるという点においては、芳香族炭化水素化合物であることが好ましい。この場合好ましい炭素数の下限は7であり、好ましい炭素数の上限は10である。
【0101】
(α2)成分としてはその他の反応性基を有していてもよい。この場合の反応性基としては、エポキシ基、アミノ基、ラジカル重合性不飽和基、カルボキシル基、イソシアネート基、ヒドロキシル基、アルコキシシリル基等が挙げられる。これらの官能基を有している場合には得られる硬化性組成物の接着性が高くなりやすく、得られる硬化物の強度が高くなりやすい。接着性がより高くなりうるという点からは、これらの官能基のうちエポキシ基が好ましい。また、得られる硬化物の耐熱性が高くなりやすいという点においては、反応性基を平均して1分子中に1個以上有していることが好ましい。具体的にはモノアリルジグリシジルイソシアヌレート、アリルグリシジルエーテル、アリロキシエチルメタクリレート、アリロキシエチルアクリレート、ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0102】
また取扱い性が良好であるという点からは、(α2)成分の分子量は500以下が好ましく、300以下が更により好ましい。
【0103】
上記のような(α2)成分としては単一のものを用いてもよいし、複数のものを組み合わせて用いてもよい。
【0104】
((B)成分の合成)
(B)成分の合成方法は種々挙げられるが、その一例として、(B)成分を1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する環状ポリオルガノシロキサン(β1)と、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物(α1)を、ヒドロシリル化触媒の存在下で反応した後に、未反応の(β1)を除去することにより得る方法を用いる場合は、(α1)成分と(β1)成分をヒドロシリル化反応させる場合の(α1)成分と(β1)成分の混合比率は、特に限定されないが、得られる化合物の粘度が低く、取扱い性が良いという点からは、(α1)成分中のSiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合の総数(X)と、混合する(β1)成分中のSiH基の総数(Y)との比が、Y/X≧6であることが好ましく、Y/X≧8であることがより好ましい。Y/X≧10であることがさらに好ましい。
【0105】
また、(B)成分を1分子中に少なくとも3個のSiH基を有する環状ポリオルガノシロキサン(β1)と、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に1個含有する有機化合物(α2)を、ヒドロシリル化触媒の存在下で反応した後に、さらにSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物(α1)を、ヒドロシリル化触媒の存在下で反応させることにより得る方法では、(α1)成分と(α2)成分と(β1)成分の混合比率は特に限定されないが、(β1)成分の1分子中のSiH基の平均数(X')、(β1)成分とヒドロシリル化反応する(α2)成分の平均分子数(Y')、(β1)成分とヒドロシリル化反応する(α1)成分のアリル基の数が平均して1個とすると、これら(X')と(Y')の関係は、反応物をゲル化することなく低粘度で取得できるという観点からは、(X'−Y')≦3.5であることが好ましく、(X'−Y')≦3.0であることがさらに好ましく、(X'−Y')≦2.5であることが最も好ましい。(X')及び(Y')は各成分の仕込み時の秤量値から求めることができる。
【0106】
(β1)成分と(α1)成分及び/又は(α2)成分をヒドロシリル化反応させる場合の触媒としては、例えば次のようなものを用いることができる。白金の単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金−オレフィン錯体(例えば、Pt(CH2=CH22(PPh32、Pt(CH2=CH22Cl2)、白金−ビニルシロキサン錯体(例えば、Pt(ViMe2SiOSiMe2Vi)n、Pt[(MeViSiO)4m)、白金−ホスフィン錯体(例えば、Pt(PPh34、Pt(PBu34)、白金−ホスファイト錯体(例えば、Pt[P(OPh)34、Pt[P(OBu)34)(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、整数を示す。)、ジカルボニルジクロロ白金、カールシュテト(Karstedt)触媒、また、アシュビー(Ashby)の米国特許第3159601号及び3159662号明細書中に記載された白金−炭化水素複合体、ならびにラモロー(Lamoreaux)の米国特許第3220972号明細書中に記載された白金アルコラート触媒が挙げられる。更に、モディック(Modic)の米国特許第3516946号明細書中に記載された塩化白金−オレフィン複合体も本発明において有用である。
【0107】
また、白金化合物以外の触媒の例としては、RhCl(PPh)3、RhCl3、RhAl23、RuCl3、IrCl3、FeCl3、AlCl3、PdCl2・2H2O、NiCl2、TiCl4、等が挙げられる。
【0108】
これらの中では、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等が好ましい。また、これらの触媒は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0109】
触媒の添加量は特に限定されないが、十分な硬化性を有し、かつ硬化性組成物のコストを比較的低く抑えるため好ましい添加量の下限は、(β1)成分のSiH基1モルに対して10-8モル、より好ましくは10-6モルであり、好ましい添加量の上限は(β1)成分のSiH基1モルに対して10-1モル、より好ましくは10-2モルである。
【0110】
また、上記触媒には助触媒を併用することが可能であり、例としてトリフェニルホスフィン等のリン系化合物、ジメチルマレート等の1、2−ジエステル系化合物、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−ブチン、1−エチニル−1−シクロヘキサノール等のアセチレンアルコール系化合物、単体の硫黄等の硫黄系化合物等が挙げられる。助触媒の添加量は特に限定されないが、ヒドロシリル化触媒1モルに対しての好ましい添加量の下限は、10-2モル、より好ましくは10-1モルであり、好ましい添加量の上限は102モル、より好ましくは10モルである。
【0111】
反応させる場合の(α1)成分、(α2)成分、(β1)成分、触媒の混合方法としては、各種方法をとることができるが、(α1)成分及び/又は(α2)成分に触媒を混合したものを、(β1)成分に混合する方法が好ましい。(α1)成分及び/又は(α2)成分と(β1)成分の混合物に触媒を混合する方法だと反応の制御が困難である。(β1)成分と触媒を混合したものに(α1)成分及び/又は(α2)成分を混合する方法をとる場合は、触媒の存在下(β1)成分が混入している水分と反応性を有するため、変質することがある。
【0112】
反応温度としては種々設定できるが、この場合好ましい温度範囲の下限は30℃、より好ましくは50℃であり、好ましい温度範囲の上限は200℃、より好ましくは150℃である。反応温度が低いと十分に反応させるための反応時間が長くなり、反応温度が高いと実用的でない。反応は一定の温度で行ってもよいが、必要に応じて多段階あるいは連続的に温度を変化させてもよい。
【0113】
反応時間、反応時の圧力も必要に応じ種々設定できる。
【0114】
ヒドロシリル化反応の際に溶媒を使用してもよい。使用できる溶剤はヒドロシリル化反応を阻害しない限り特に限定されるものではなく、具体的に例示すれば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒を好適に用いることができる。溶媒は2種類以上の混合溶媒として用いることもできる。溶媒としては、トルエン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、クロロホルムが好ましい。使用する溶媒量も適宜設定できる。
その他、反応性を制御する目的等のために種々の添加剤を用いてもよい。
【0115】
(α1)成分及び/又は(α2)成分、(β1)成分を反応させた後に、溶媒或いは/及び未反応の(β1)成分或いは/及び(α1)成分或いは/及び(α2)成分を除去することもできる。これらの揮発分を除去することにより、得られる(B)成分が揮発分を有さないため(A)成分との硬化の場合に揮発分の揮発によるボイド、クラックの問題が生じにくい。除去する方法としては例えば、減圧脱揮の他、活性炭、ケイ酸アルミニウム、シリカゲル等による処理等が挙げられる。減圧脱揮する場合には低温で処理することが好ましい。この場合の好ましい温度の上限は100℃であり、より好ましくは80℃である。高温で処理すると増粘等の変質を伴いやすい。
【0116】
以上のような、(α1)成分及び/又は(α2)成分と(β1)成分の反応物である(B)成分の例としては、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、3,3−ジアリル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、ビス(4−ビニルフェニル)スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、1−ヘキセン及びビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、アリルグリシジルエーテル及びビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、1−ヘキセン及び3,3−ジアリル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、アリルグリシジルエーテル及び3,3−ジアリル−4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、1−ヘキセン及びビス(4−ビニルフェニル)スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、アリルグリシジルエーテル及びビス(4−ビニルフェニル)スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物等を挙げることができる。
【0117】
硬化物の耐熱性・耐光性・接着性の観点から、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物、アリルグリシジルエーテル及びビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンと1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの反応物が好ましい。
【0118】
(B)成分の取扱い性、加工性が良いという観点からは、23℃における粘度が1000Pa・s以下であるが、100Pa・s以下であることが好ましく、10Pa・s以下であることがより好ましい。なお、(B)成分として上記のような反応物を使用する場合は、未反応成分などの揮発分が除かれた反応生成物の23℃における粘度が1000Pa・s以下であればよく、好ましくは100Pa・s以下、より好ましくは10Pa・s以下である。
(B)成分は単独もしくは2種以上のものを混合して用いることが可能である。
【0119】
((A)成分と(B)成分の混合比)
(A)成分と(B)成分の混合比率は、硬化物に必要な強度が失わない限り特に限定されないが、(B)成分中のSiH基の数(Y’)の(A)成分中の炭素−炭素二重結合の数(X’)に対する比(Y’/X’)において、好ましい範囲の下限は0.3、より好ましくは0.5、さらに好ましくは0.7であり、好ましい範囲の上限は3、より好ましくは2、さらに好ましくは1.5である。好ましい範囲からはずれた場合には十分な強度が得られなかったり、熱劣化しやすくなる場合がある。
【0120】
<(C)成分>
次に(C)成分であるヒドロシリル化触媒について説明する。
ヒドロシリル化触媒としては、ヒドロシリル化反応の触媒活性があれば特に限定されないが、例えば、白金の単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金−オレフィン錯体(例えば、Pt(CH2=CH22(PPh32、Pt(CH2=CH22Cl2)、白金−ビニルシロキサン錯体(例えば、Pt(ViMe2SiOSiMe2Vi)n、Pt[(MeViSiO)4m)、白金−ホスフィン錯体(例えば、Pt(PPh34、Pt(PBu34)、白金−ホスファイト錯体(例えば、Pt[P(OPh)34、Pt[P(OBu)34)(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、整数を示す。)、ジカルボニルジクロロ白金、カールシュテト(Karstedt)触媒、また、アシュビー(Ashby)の米国特許第3159601号および3159662号明細書中に記載された白金−炭化水素複合体、ならびにラモロー(Lamoreaux)の米国特許第3220972号明細書中に記載された白金アルコラート触媒が挙げられる。さらに、モディック(Modic)の米国特許第3516946号明細書中に記載された塩化白金−オレフィン複合体も本発明において有用である。
【0121】
また、白金化合物以外の触媒の例としては、RhCl(PPh)3、RhCl3、RhAl23、RuCl3、IrCl3、FeCl3、AlCl3、PdCl2・2H2O、NiCl2、TiCl4、等が挙げられる。
これらの中では、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等が好ましい。また、これらの触媒は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0122】
触媒の添加量は特に限定されないが、十分な硬化性を有し、かつ硬化性組成物のコストを比較的低く抑えるため好ましい添加量の下限は、(B)成分のSiH基1モルに対して10-8モル、より好ましくは10-6モルであり、好ましい添加量の上限は(B)成分のSiH基1モルに対して10-1モル、より好ましくは10-2モルである。
【0123】
また、上記触媒には助触媒を併用することが可能であり、例としてトリフェニルホスフィン等のリン系化合物、ジメチルマレエート等の1、2−ジエステル系化合物、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−ブチン等のアセチレンアルコール系化合物、単体の硫黄等の硫黄系化合物等が挙げられる。助触媒の添加量は特に限定されないが、ヒドロシリル化触媒1モルに対しての好ましい添加量の下限は、10-2モル、より好ましくは10-1モルであり、好ましい添加量の上限は102モル、より好ましくは10モルである。
【0124】
尚、(B)成分の製造時にヒドロシリル化触媒を用い、このヒドロシリル化触媒を除去することなく用いる場合は、(B)成分中に残存するヒドロシリル化触媒も本発明の(C)成分に含まれる。
【0125】
<硬化性組成物の調整方法および硬化方法>
本硬化性組成物の調製方法は特に限定されず、種々の方法で調製可能である。各種成分を硬化直前に混合調製しても良く、全成分を予め混合調製した一液状態を低温で貯蔵しておいても良い。また2〜3種類になるように一部成分を予め混合して貯蔵しておき、硬化直前にそれぞれの所定量を混合して調製しても良い。(A)成分と(B)成分を別々貯蔵しておく方法が貯蔵中の品質低下が少なく好ましい。
【0126】
各種成分の混合順序についても特に限定されないが、(A)成分(C)成分の混合液と(B)成分を分けて貯蔵し、硬化前に(A)成分(C)成分の混合液と(B)成分を攪拌混合し硬化させる方法好ましい。(A)成分と(B)成分の混合液に(C)成分を混合する方法は、反応の制御が容易ではない。(B)成分と(C)成分の混合液に(A)成分を混合する方法は(B)成分が環境中の水分と反応性を有するため、貯蔵中に変質することがある。
【0127】
また、反応条件の制御や置換基の反応性の差の利用により組成物中の官能基の一部のみを反応(Bステージ化)させてから成形等の処理を行いさらに硬化させる方法をとることもできる。これらの方法によれば成形時の粘度調整が容易となる。
【0128】
硬化させる方法としては、単に混合するだけで反応させることもできるし、加熱して反応させることもできる。反応が速く、一般に耐熱性の高い材料が得られやすいという観点から加熱して反応させる方法が好ましい。
【0129】
硬化温度としては種々設定できるが、好ましい温度の下限は30℃、より好ましくは100℃である。好ましい温度の上限は300℃、より好ましくは200℃である。反応温度が低いと十分に反応させるための反応時間が長くなり、反応温度が高いと成形加工が困難となりやすい。
【0130】
硬化は一定の温度で行ってもよいが、必要に応じて多段階あるいは連続的に温度を変化させてもよい。一定の温度で行うことにより多段階的あるいは連続的に温度を上昇させながら反応させた方が歪の少ない硬化物が得られやすいという点において好ましい。
【0131】
(添加剤)
(硬化遅延剤)
本発明の組成物の保存安定性を改良する目的、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目的で、硬化遅延剤を使用することができる。硬化遅延剤としては、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、これらを併用してもかまわない。
【0132】
脂肪族不飽和結合を含有する化合物としては、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、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、ジメチルマレート等のマレイン酸エステル類等が例示される。有機リン化合物としては、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される。有機イオウ化合物としては、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される。スズ系化合物としては、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される。有機過酸化物としては、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る。
【0133】
これらの硬化遅延剤のうち、遅延活性が良好で原料入手性がよいという観点からは、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメチルマレート、3−ヒドロキシ−3−メチル−1−ブチン、1−エチニル−1−シクロヘキサノールが好ましい。
【0134】
硬化遅延剤の添加量は種々設定できるが、使用するヒドロシリル化触媒1molに対する好ましい添加量の下限は10-1モル、より好ましくは1モルであり、好ましい添加量の上限は103モル、より好ましくは50モルである。
また、これらの硬化遅延剤は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0135】
(接着性改良剤)
本発明の組成物には、接着性改良剤を添加することもできる。接着性改良剤としては一般に用いられている接着剤の他、例えば種々のカップリング剤、エポキシ化合物、フェノール樹脂、クマロン−インデン樹脂、ロジンエステル樹脂、テルペン−フェノール樹脂、α−メチルスチレン−ビニルトルエン共重合体、ポリエチルメチルスチレン、芳香族ポリイソシアネート等を挙げることができる。
【0136】
カップリング剤としては例えばシランカップリング剤が挙げられる。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。
【0137】
好ましいシランカップリング剤としては、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)エチルトリ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例示できる。
【0138】
シランカップリング剤の添加量としては種々設定できるが、[(A)成分+(B)成分]100重量部に対しての好ましい添加量の下限は0.1重量部、より好ましくは0.5重量部であり、好ましい添加量の上限は50重量部、より好ましくは25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物性に悪影響を及ぼす場合がある。
【0139】
エポキシ化合物としては、例えば、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、2,2’−ビス(4−グリシジルオキシシクロヘキシル)プロパン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカーボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−5,5−スピロ−(3,4−エポキシシクロヘキサン)−1,3−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート、1,2−シクロプロパンジカルボン酸ビスグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジ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等を挙げることができる。
【0140】
エポキシ化合物の添加量としては種々設定できるが、[(A)成分+(B)成分]100重量部に対しての好ましい添加量の下限は1重量部、より好ましくは3重量部であり、好ましい添加量の上限は50重量部、より好ましくは25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物性に悪影響を及ぼす場合がある。
【0141】
また、これらのカップリング剤、シランカップリング剤、エポキシ化合物等は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0142】
また、本発明においてはカップリング剤やエポキシ化合物の効果を高めるために、さらにシラノール縮合触媒を用いることができ、接着性の向上および/あるいは安定化が可能である。
【0143】
このようなシラノール縮合触媒としては特に限定されないが、ほう素系化合物あるいは/およびアルミニウム系化合物あるいは/およびチタン系化合物が好ましい。
本発明に用いられるほう素系化合物としては、ほう酸トリ−2−エチルヘキシル、ほう酸ノルマルトリオクタデシル、ほう酸トリノルマルオクチル、ほう酸トリフェニル、トリメチレンボレート、トリス(トリメチルシリル)ボレート、ほう酸トリノルマルブチル、ほう酸トリ−sec−ブチル、ほう酸トリ−tert−ブチル、ほう酸トリイソプロピル、ほう酸トリノルマルプロピル、ほう酸トリアリル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリメチル、ほう素メトキシエトキサイド等のほう酸エステル類が例示できる。
これらほう酸エステル類は1種類のみを用いてもよく、2種類以上を混合して用いても良い。混合は事前に行っても良く、また硬化物作成時に混合しても良い。
これらほう酸エステル類のうち、容易に入手でき工業的実用性が高いという点からは、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリノルマルブチルが好ましく、なかでもほう酸トリメチルがより好ましい。
【0144】
硬化時の揮発性を抑制できるという点からは、ほう酸ノルマルトリオクタデシル、ほう酸トリノルマルオクチル、ほう酸トリフェニル、トリメチレンボレート、トリス(トリメチルシリル)ボレート、ほう酸トリノルマルブチル、ほう酸トリ−sec−ブチル、ほう酸トリ−tert−ブチル、ほう酸トリイソプロピル、ほう酸トリノルマルプロピル、ほう酸トリアリル、ほう素メトキシエトキサイドが好ましく、なかでもほう酸ノルマルトリオクタデシル、ほう酸トリ−tert−ブチル、ほう酸トリフェニル、ほう酸トリノルマルブチルがより好ましい。
揮発性の抑制、および作業性がよいという点からは、ほう酸トリノルマルブチル、ほう酸トリイソプロピル、ほう酸トリノルマルプロピルが好ましく、なかでもほう酸トリノルマルブチルがより好ましい。
高温下での着色性が低いという点からは、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチルが好ましく、なかでもほう酸トリメチルがより好ましい。
【0145】
本発明に用いられるアルミニウム系化合物としては、アルミニウムトリイソプロポキシド、sec−ブトキシアルミニウムジイソフロポキシド、アルミニウムトリsec−ブトキシド等のアルミニウムアルコキシド類:、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロポキシド、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミキレートM(川研ファインケミカル製、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロポキシド)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)等のアルミニウムキレート類等が例示でき、取扱い性の点からアルミニウムキレート類がより好ましい。
【0146】
本発明で用いられるチタン系化合物としては、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン類:チタンテトラアセチルアセトナート等のチタンキレート類:オキシ酢酸やエチレングリコール等の残基を有する一般的なチタネートカップリング剤が例示できる。
【0147】
シラノール縮合触媒を用いる場合の使用量は種々設定できるが、カップリング剤あるいは及びエポキシ化合物100重量部に対して好ましい添加量の下限は0.1重量部、より好ましくは1重量部であり、好ましい添加量の上限は50重量部、より好ましくは30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物性に悪影響を及ぼす場合がある。
また、これらのシラノール縮合触媒は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0148】
また、本発明においては接着性改良効果をさらに高めるために、さらにシラノール源化合物を用いることができ、接着性の向上および/あるいは安定化が可能である。このようなシラノール源としては、例えばトリフェニルシラノール、ジフェニルジヒドロキシシラン等のシラノール化合物、ジフェニルジメトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン類等を挙げることができる。
【0149】
シラノール源化合物を用いる場合の使用量は種々設定できるが、カップリング剤あるいは及びエポキシ化合物100重量部に対しての好ましい添加量の下限は0.1重量部、より好ましくは1重量部であり、好ましい添加量の上限は50重量部、より好ましくは30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物性に悪影響を及ぼす場合がある。
また、これらのシラノール源化合物は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0150】
本発明においてはカップリング剤やエポキシ化合物の効果を高めるために、カルボン酸類あるいは/および酸無水物類を用いることができ、接着性の向上および/あるいは安定化が可能である。このようなカルボン酸類、酸無水物類としては特に限定されないが、
【0151】
【化48】

2−エチルヘキサン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、メチルシクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、メチルハイミック酸、ノルボルネンジカルボン酸、水素化メチルナジック酸、マレイン酸、アセチレンジカルボン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、桂皮酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、およびそれらの単独あるいは複合酸無水物が挙げられる。
【0152】
これらのカルボン酸類あるいは/および酸無水物類のうち、ヒドロシリル化反応性を有し硬化物からの染み出しの可能性が少なく得られる硬化物の物性を損ない難いという点においては、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を含有するものが好ましい。好ましいカルボン酸類あるいは/および酸無水物類としては、例えば、
【0153】
【化49】

テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸およびそれらの単独あるいは複合酸無水物等が挙げられる。
【0154】
カルボン酸類あるいは/および酸無水物類を用いる場合の使用量は種々設定できるが、カップリング剤あるいは/およびエポキシ化合物100重量部に対しての好ましい添加量の下限は0.1重量部、より好ましくは1重量部であり、好ましい添加量の上限は50重量部、より好ましくは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物性に悪影響を及ぼす場合がある。
また、これらのカルボン酸類あるいは/および酸無水物類は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0155】
(熱硬化性樹脂)
本発明の組成物には特性を改質する等の目的で、種々の熱硬化性樹脂を添加することも可能である。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂等が例示されるがこれに限定されるものではない。これらのうち、接着性等の実用特性に優れるという観点から、エポキシ樹脂が好ましい。
【0156】
エポキシ樹脂としては、例えば、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、2,2’−ビス(4−グリシジルオキシシクロヘキシル)プロパン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカーボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−5,5−スピロ−(3,4−エポキシシクロヘキサン)−1,3−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート、1,2−シクロプロパンジカルボン酸ビスグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジ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等のエポキシ樹脂を、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸無水物等の脂肪族酸無水物で硬化させるものが挙げられる。これらのエポキシ樹脂あるいは硬化剤はそれぞれ単独で用いても、複数のものを組み合わせてもよい。
【0157】
熱硬化性樹脂の添加量としては特に限定はないが、好ましい使用量の下限は硬化性組成物全体の5重量%、より好ましくは10重量%であり、好ましい使用量の上限は硬化性組成物中の50重量%、より好ましくは30重量%である。添加量が少ないと、接着性等目的とする効果が得られにくいし、添加量が多いと脆くなりやすい。
これらの熱硬化性樹脂は単独で用いても、複数のものを組み合わせてもよい。
【0158】
熱硬化性樹脂は樹脂原料あるいは/および硬化させたものを、(A)成分あるいは/および(B)成分に溶かして均一な状態として混合してもよいし、粉砕して粒子状態で混合してもよいし、溶媒に溶かして混合する等して分散状態としてもよい。得られる硬化物がより透明になりやすいという点においては、(A)成分あるいは/および(B)成分に溶かして均一な状態として混合することが好ましい。この場合も、熱硬化性樹脂を(A)成分あるいは/および(B)成分に直接溶解させてもよいし、溶媒等を用いて均一に混合してもよいし、その後溶媒を除いて均一な分散状態あるいは/および混合状態としてもよい。
【0159】
熱硬化性樹脂を分散させて用いる場合は、平均粒子径は種々設定できるが、好ましい平均粒子径の下限は10nmであり、好ましい平均粒子径の上限は10μmである。粒子系の分布はあってもよく、単一分散であっても複数のピーク粒径を持っていてもよいが、硬化性組成物の粘度が低く成形性が良好となりやすいという観点からは粒子径の変動係数が10%以下であることが好ましい。
【0160】
(熱可塑性樹脂)
本発明の硬化性組成物には特性を改質する等の目的で、種々の熱可塑性樹脂を添加することも可能である。熱可塑性樹脂としては種々のものを用いることができるが、例えば、メチルメタクリレートの単独重合体あるいはメチルメタクリレートと他モノマーとのランダム、ブロック、あるいはグラフト重合体等のポリメチルメタクリレート系樹脂(例えば日立化成社製オプトレッツ等)、ブチルアクリレートの単独重合体あるいはブチルアクリレートと他モノマーとのランダム、ブロック、あるいはグラフト重合体等のポリブチルアクリレート系樹脂等に代表されるアクリル系樹脂、ビスフェノールA、3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデンビスフェノール等をモノマー構造として含有するポリカーボネート樹脂等のポリカーボネート系樹脂(例えば帝人社製APEC等)、ノルボルネン誘導体、ビニルモノマー等を単独あるいは共重合した樹脂、ノルボルネン誘導体を開環メタセシス重合させた樹脂、あるいはその水素添加物等のシクロオレフィン系樹脂(例えば、三井化学社製APEL、日本ゼオン社製ZEONOR、ZEONEX、JSR社製ARTON等)、エチレンとマレイミドの共重合体等のオレフィン−マレイミド系樹脂(例えば東ソー社製TI−PAS等)、ビスフェノールA、ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン等のビスフェノール類やジエチレングリコール等のジオール類とテレフタル酸、イソフタル酸、等のフタル酸類や脂肪族ジカルボン酸類を重縮合させたポリエステル等のポリエステル系樹脂(例えば鐘紡社製O−PET等)、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の他、天然ゴム、EPDMといったゴム状樹脂が例示されるがこれに限定されるものではない。
【0161】
熱可塑性樹脂としては、分子中にSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合あるいは/およびSiH基を有していてもよい。得られる硬化物がより強靭となりやすいという点においては、分子中にSiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合あるいは/およびSiH基を平均して1分子中に1個以上有していることが好ましい。
【0162】
熱可塑性樹脂としてはその他の架橋性基を有していてもよい。この場合の架橋性基としては、エポキシ基、アミノ基、ラジカル重合性不飽和基、カルボキシル基、イソシアネート基、ヒドロキシル基、アルコキシシリル基等が挙げられる。得られる硬化物の耐熱性が高くなりやすいという点においては、架橋性基を平均して1分子中に1個以上有していることが好ましい。
【0163】
熱可塑性樹脂の分子量としては、特に限定はないが、(A)成分や(B)成分との相溶性が良好となりやすいという点においては、数平均分子量が10000以下であることが好ましく、5000以下であることがより好ましい。逆に、得られる硬化物が強靭となりやすいという点においては、数平均分子量が10000以上であることが好ましく、100000以上であることがより好ましい。分子量分布についても特に限定はないが、混合物の粘度が低くなり成形性が良好となりやすいという点においては、分子量分布が3以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましく、1.5以下であることがさらに好ましい。
【0164】
熱可塑性樹脂の配合量としては特に限定はないが、好ましい使用量の下限は硬化性組成物全体の5重量%、より好ましくは10重量%であり、好ましい使用量の上限は硬化性組成物中の50重量%、より好ましくは30重量%である。添加量が少ないと得られる硬化物が脆くなりやすいし、多いと耐熱性(高温での弾性率)が低くなりやすい。
熱可塑性樹脂としては単一のものを用いてもよいし、複数のものを組み合わせて用いてもよい。
【0165】
熱可塑性樹脂は(A)成分あるいは/および(B)成分に溶かして均一な状態として混合してもよいし、粉砕して粒子状態で混合してもよいし、溶媒に溶かして混合する等して分散状態としてもよい。得られる硬化物がより透明になりやすいという点においては、(A)成分あるいは/および(B)成分に溶かして均一な状態として混合することが好ましい。この場合も、熱可塑性樹脂を(A)成分あるいは/および(B)成分に直接溶解させてもよいし、溶媒等を用いて均一に混合してもよいし、その後溶媒を除いて均一な分散状態あるいは/および混合状態としてもよい。
【0166】
熱可塑性樹脂を分散させて用いる場合は、平均粒子径は種々設定できるが、好ましい平均粒子径の下限は10nmであり、好ましい平均粒子径の上限は10μmである。粒子系の分布はあってもよく、単一分散であっても複数のピーク粒径を持っていてもよいが、硬化性組成物の粘度が低く成形性が良好となりやすいという観点からは粒子径の変動係数が10%以下であることが好ましい。
【0167】
(充填材)
本発明の硬化性組成物には必要に応じて充填材を添加してもよい。
充填材としては各種のものが用いられるが、例えば、石英、ヒュームシリカ、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充填材、窒化ケイ素、銀粉、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、ガラス繊維、炭素繊維、マイカ、カーボンブラック、グラファイト、ケイソウ土、白土、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、無機バルーン等の無機充填材をはじめとして、エポキシ系等の従来の封止材の充填材として一般に使用あるいは/および提案されている充填材等を挙げることができる。
【0168】
(老化防止剤)
本発明で得られる硬化性組成物には老化防止剤を添加してもよい。老化防止剤としては、ヒンダートフェノール系等一般に用いられている老化防止剤の他、クエン酸やリン酸、硫黄系老化防止剤等が挙げられる。
ヒンダートフェノール系老化防止剤としては、チバスペシャリティーケミカルズ社から入手できるイルガノックス1010をはじめとして、各種のものが用いられる。
硫黄系老化防止剤としては、メルカプタン類、メルカプタンの塩類、スルフィドカルボン酸エステル類や、ヒンダードフェノール系スルフィド類を含むスルフィド類、ポリスルフィド類、ジチオカルボン酸塩類、チオウレア類、チオホスフェイト類、スルホニウム化合物、チオアルデヒド類、チオケトン類、メルカプタール類、メルカプトール類、モノチオ酸類、ポリチオ酸類、チオアミド類、スルホキシド類等が挙げられる。
また、これらの老化防止剤は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0169】
(ラジカル禁止剤)
本発明で得られる硬化性組成物にはラジカル禁止剤を添加してもよい。ラジカル禁止剤としては、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−3−メチルフェノール(BHT)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、テトラキス(メチレン−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン等のフェノール系ラジカル禁止剤や、フェニル−β−ナフチルアミン、α−ナフチルアミン、N,N’−第二ブチル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン等のアミン系ラジカル禁止剤等が挙げられる。
また、これらのラジカル禁止剤は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0170】
(紫外線吸収剤)
本発明で得られる硬化性組成物には紫外線吸収剤を添加してもよい。紫外線吸収剤としては、例えば2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)セバケート等が挙げられる。
また、これらの紫外線吸収剤は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
【0171】
(その他添加剤)
本発明の硬化性組成物には、その他、着色剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、界面活性剤、消泡剤、乳化剤、レベリング剤、はじき防止剤、アンチモン−ビスマス等のイオントラップ剤、チクソ性付与剤、粘着性付与剤、保存安定改良剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、増粘剤、可塑剤、反応性希釈剤、酸化防止剤、熱安定化剤、導電性付与剤、帯電防止剤、放射線遮断剤、核剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、金属不活性化剤、熱伝導性付与剤、物性調整剤等を本発明の目的および効果を損なわない範囲において添加することができる。
【0172】
(溶剤)
本発明で得られる硬化性組成物は溶剤に溶解して用いることも可能である。使用できる溶剤は特に限定されるものではなく、具体的に例示すれば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒を好適に用いることができる。
溶媒としては、トルエン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、クロロホルムが好ましい。
【0173】
使用する溶媒量は適宜設定できるが、用いる硬化性組成物1gに対しての好ましい使用量の下限は0.1mLであり、好ましい使用量の上限は10mLである。使用量が少ないと、低粘度化等の溶媒を用いることの効果が得られにくく、また、使用量が多いと、材料に溶剤が残留して熱クラック等の問題となり易く、またコスト的にも不利になり工業的利用価値が低下する。
これらの、溶媒は単独で使用してもよく、2種類以上の混合溶媒として用いることもできる。
【0174】
本発明の硬化性組成物を用いれば、相溶性や注型性が改善されるばかりでなく、や硬化物の非着色性も向上できる。
【0175】
本発明の硬化性組成物あるいは硬化物は種々の用途に用いることができる。
例えば光学材料、電子材料の他、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される一般の用途が挙げられ、例えば、接着剤、塗料、コーティング剤、成形材料(シート、フィルム、FRP等を含む)、絶縁材料(プリント基板、電線被覆等を含む)、封止剤の他、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。
【実施例】
【0176】
以下に、本発明の実施例および比較例を示すが、本発明は以下に限定されるものではない。
【0177】
合成例および比較合成例で得られた反応生成物のアリル基の反応率、粘度、官能基価などの測定を以下のようにして行った。
(NMR)
バリアン・テクノロジーズ・ジャパン・リミテッド製、300MHz NMR装置を用いた。(B)成分合成でのアリル基の反応率は、反応液を重クロロホルムで1%程度まで希釈したものをNMR用チューブに加えて測定し、未反応アリル基由来のメチレン基のピークと、反応アリル基由来のメチレン基のピークから求めた。反応生成物であるSiH基含有化合物の官能基価は、ジブロモエタン換算でのSiH基価(mmol/g)と残存アリル基価(mmol/g)を求めた。
(GC)
島津製作所製、SHIMADZU GAS CHROMATOGRAPH GC−14B/C−R5Aを用いた。カラムはSHIMADZU CBP1−M25−025を用いた。
(GPC)
約1重量%のトルエン溶液を調製し、WATERS社製LC MODULE1を使用、トルエン溶媒で流量1ml/min、カラム温度40℃、カラム4本を用いてRI検出器で測定した。
(粘度)
東京計器(株)製、E型粘度計を用いた。測定温度23℃、EHD型48φコーンで測定した。
【0178】
実施例および比較例において作製した硬化性組成物および硬化物についてのガラス転移温度、曲げ試験、加熱時引張り試験、ダイシェア接着性試験、耐クラック性試験などは、次のようにして行った。
(硬化物外観)
作製した厚さ3mmの試験片を白紙の上に置き、目視により評価した。
(ガラス転移温度)
作製した硬化物より3mm×5mm×30mmの試験片を切り出し、アイティー計測制御社製DVA−200を用いて、引張りモード、測定周波数10Hz、歪0.1%、静/動力比1.5、昇温速度5℃/分の条件にて動的粘弾性測定を行った。tanδのピーク温度を硬化物のガラス転移温度とした。
(曲げ試験)
作製した硬化物より3mm×5mm×50mmの試験片を切り出し、島津製作所社製オートグラフ10TBを用いて、23℃、テストスピード1.5mm/minで行った。この他についてはJIS K 6911に準じた方法で測定した。
(加熱時引張り試験)
ポリイミドフィルム上に、スペーサーとして厚さ1mmのシリコーンシート枠を載せ、この枠内に硬化性組成物を加え、その上にポリイミドフィルムを載せてプレス圧33kg/cm2、加熱温度100℃、10分により半硬化状態とした。この半硬化状態のシートからダンベル状6号形を切出し、さらに180℃30min後硬化することにより試験片を作成した。島津製作所社製オートグラフ10TBを用いて、試験片保持部分が空気を熱媒体として一定温度に保持できる加熱保温装置を用いて、テストスピード1.0mm/minで行った。JIS K 6911に準じた方法で測定した。
(ダイシェア接着性試験)
所定の基材に2×2mmのガラス板をダイとして試験片を作成した。60℃6時間、70℃1時間、80℃1時間、120℃1時間、150℃1時間、180℃30分間加熱により硬化した。デイジ社製、シリーズ4000ボンドテスター試験機、DS100KGロードセルで接着強度を測定した。サンプル5個を測定し、最高値と最低値を除く3点の平均を接着強度とした。
(耐クラック性試験)
100×100×0.3mmのガラエポ板に、10mm間隔で13×60×0.1mmのアルミ箔を接着(実施例2の硬化性組成物を接着剤として120℃1時間で接着させた)した板に、スペーサーとして厚さ1mm、幅10mmのシリコーンシート枠を載せ、この枠内に硬化性組成物を加え、その上にアルミ箔に離型剤を施したものを載せてプレス圧33kg/cm2、加熱温度110℃、10分で半硬化状態とした。スペーサーなどを外し、このガラエポ板をガラス板にクリップで固定し、180℃30分間後硬化した。所定時間後、直ちに室温に置きクラックを観察した。発生したクラックの数が3以下を小クラック、4〜6を中クラック、7以上を大クラックとした。
【0179】
(実施例1)
500ml四つ口フラスコにトルエン218g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン109gを入れ、気相部を窒素で置換した後、オイルバス温90℃で加熱、攪拌した。白色粉末状のビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホン(日華化学(株)製 BPS−DAE)10gをトルエン3gで添加し、続けて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)をトルエンで1000倍に薄めた溶液(以下、「触媒希釈溶液」と称する。)3.93gをシリンジで滴下した。ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンは数分で溶解した。60分後、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホン10gをトルエン3gで添加し、続けて触媒希釈溶液2.62gをシリンジで滴下した。さらに60分後、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホン10gをトルエン3gで添加し、続けて触媒希釈溶液1.31gをシリンジで滴下した。滴下終了から3時間後に1H−NMRでアリル基の反応率が95%以上であることを確認した。反応液にゲル化抑制剤として、トリフェニルホスフィンをトルエンで100倍に希釈した溶液1.58gを添加した。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとトルエンを減圧留去し、微黄色透明の液体である濃縮物を得た。
得られた濃縮物の粘度は11.3Pa・sであった。濃縮物のGPC測定より、多峰性のクロマトグラムが得られ、混合物であることが示唆された。濃縮物の1H−NMR測定より、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンのアリル基と反応したものであり、6.87mmol/gのSiH基と0.07mmol/gのアリル基を含有していることがわかった。
【0180】
【化50】

(比較例1)
2Lオートクレーブにトルエン362g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン362gを入れ、気相部を窒素で置換した後、ジャケット温105℃で加熱、攪拌した。ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート100g、トルエン100g及び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)0.049gの混合液を90分かけて滴下した。滴下終了から2時間後に1H−NMRでアリル基の反応率が95%以上であることを確認した。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとトルエンを減圧留去し、無色透明の液体である濃縮物を得た。
得られた濃縮物の粘度は8.1Pa・sであった。濃縮物のGPC測定より、多峰性のクロマトグラムが得られ、混合物であることが示唆された。濃縮物の1H−NMR測定より、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がジアリルモノグリシジルイソシアヌレートのアリル基と反応したものであり、7.74mmol/gのSiH基と0.10mmol/gのアリル基を含有していることがわかった。
【0181】
【化51】

(比較例2)
5Lセパラブルフラスコにトルエン600g、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)124.8μlを入れて混合した後、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン2000gを入れ、気相部を窒素で置換した後、オイルバス温70℃で加熱、攪拌した。ビスフェノールAのジアリルエーテル513g、トルエン280gの混合液を3分割20分間で滴下した。約7℃の内温上昇が見られた。約30分間で内温がもとの温度に戻ったところで次滴下した。滴下終了から30分後に1H−NMRでアリル基の反応率が95%以上であることを確認した。反応液にゲル化抑制剤として、ベンゾチアゾ−ル0.038gをトルエン1.0gに希釈して添加した。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとトルエンを減圧留去し、淡黄色透明の液体である濃縮物を得た。
得られた濃縮物のGPC測定より、多峰性のクロマトグラムが得られ、混合物であることが示唆された。濃縮物の1H−NMR測定より、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がビスフェノールAのジアリルエーテルのアリル基と反応したものであり、7.48mmol/gのSiH基と0.14mmol/gのアリル基を含有していることがわかった。
【0182】
【化52】

(実施例2)
1Lの四つ口フラスコにトルエン365g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン146gを入れ、気相部を窒素で置換した後、ジャケット温55℃で加熱、攪拌した。アリルグリシジルエーテル104g、トルエン104g及び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)0.030gの混合液を120分かけて滴下した。60分後、1H−NMRでアリル基の反応率が95%以上であることを確認した。ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホン20gをトルエン20gで添加し、ガラス壁についたビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンをトルエン4gで流し入れた。ジャケット温95℃に変更した。内温95℃に安定したところで、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホン20gとトルエン20gと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)をトルエンで100倍に薄めた溶液0.493gを添加し、ガラス壁についたビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンをトルエン4gで流し入れた。この操作を20分毎に4回実施した(使用したビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンは100g)。滴下終了から2時間後に1H−NMRでアリル基の反応率が95%以上であることを確認した。反応液にゲル化抑制剤として、トリフェニルホスフィンをトルエンで100倍に希釈した溶液0.199gを添加した。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとトルエンを減圧留去し、微黄色透明の液体である濃縮物を得た。
得られた濃縮物の粘度は5.8Pa・sであった。濃縮物の1H−NMR測定より、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がアリルグリシジルエーテル及びビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンのアリル基と反応したものであり、3.11mmol/gのSiH基と0.04mmol/gのアリル基を含有していることがわかった。濃縮物のGPC測定より、多峰性のクロマトグラムが得られ、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとアリルグリシジルエーテルのみの反応物群と、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとアリルグリシジルエーテルとビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンが反応した化合物群の混合物であることが示唆された。
【0183】
【化53】

(比較例3)
2Lオートクレーブにトルエン600g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン200gを入れ、気相部を窒素で置換した後、ジャケット温50℃で加熱、攪拌した。アリルグリシジルエーテル142g、トルエン142g及び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)0.041gの混合液を90分かけて滴下した。滴下終了後にジャケット温を60℃に上げて60分反応、1H−NMRでアリル基の反応率が95%以上であることを確認した。ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート110g、トルエン110g及び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)0.230gの混合液の5分の1量を滴下した後、ジャケット温を105℃に上げて、残りの5分の4量を30分かけて滴下した。滴下終了から2時間後に1H−NMRでアリル基の反応率が95%以上であることを確認し、冷却により反応を終了した。1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの未反応率は1.0%だった。未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとトルエンを減圧留去し、無色透明の液体である生成物を得た。
【0184】
得られた生成物の粘度は2.0Pa・sであった。本生成物は1H−NMRの測定より、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンのSiH基の一部がアリルグリシジルエーテル及びジアリルモノグリシジルイソシアヌレートのアリル基と反応したものであり、3.29mmol/gのSiH基を含有していることがわかった。未反応アリル基のピークは見られえなかった。本生成物のGPC測定より、多峰性のクロマトグラムが得られ、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとアリルグリシジルエーテルのみの反応物群と、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとアリルグリシジルエーテルとジアリルモノグリシジルイソシアヌレートが反応した化合物群の混合物であることが示唆された。
【0185】
【化54】

(実施例3〜4および比較例4〜7)
(A)成分としてジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンを用い、(B)成分として実施例1〜2、比較例1〜3の合成物を用い、(C)成分として白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金3重量%含有)を用いて、表1に示した配合で硬化性組成物を作製した。配合方法は、(A)成分と(C)成分とホウ酸トリメチルと老化防止剤(IRGANOX1010:ペンタエリスリチルテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、IRGAFOS168:トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、DL−TDP:チオジプロピオン酸ジラウリル)を混合し、攪拌、脱泡したものをA液とし、(B)成分と1−エチニルシクロヘキサノールとγ―グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合し、攪拌、脱泡したものをB液とした。これらA液とB液を混合し、攪拌、脱泡することにより硬化性組成物を作成した。この硬化性組成物を、2枚のガラス板に3mm厚みのシリコーンゴムシートをスペーサーとして挟み込んで作製したセルに流し込み、60℃6時間、70℃1時間、80℃1時間、120℃1時間、150℃1時間、180℃30分間加熱し硬化物を得た。
硬化物の評価結果を表1に示す。
【0186】
【表1】

比較例4で使用されたビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンは難溶性固体であり、ビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホンが他の成分に溶解しにくく、硬化性組成物を作製するにあたって取扱い性、加工性がよくなかった。一方、実施例3および4で使用されたビス〔4−(2−アリルオキシ)フェニル〕スルホン由来の構造を有する硬化剤は低粘度であり、硬化性組成物を容易に作製でき、取扱い性、加工性が良かった。該硬化剤を用いた硬化物は、光学的透明性、曲げ試験および加熱時引張り試験より伸び性能、耐クラック性試験より耐クラック性能、接着性試験より接着性能を有することが示された。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
1分子中に、スルホニル基を少なくとも1個およびSiH基を少なくとも2個有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤。
【請求項2】
1分子中に、SiH基を少なくとも2個および下記一般式(I)
【化1】

(式中、R1は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
で示される部分構造を有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤。
【請求項3】
前記一般式(I)が、下記一般式(II):
【化2】

(式中、R1は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
である、請求項2に記載の硬化剤。
【請求項4】
1分子中に、SiH基を少なくとも2個および下記一般式(III)
【化3】

(式中、R2は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
で示される部分構造を有し、かつ、23℃における粘度が1000Pa・s以下である硬化剤。
【請求項5】
前記一般式(III)が、下記一般式(IV):
【化4】

(式中、R2は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、水酸基、ハロゲン基、ビニル基、アリル基を表し、R2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
である、請求項4に記載の硬化剤。
【請求項6】
前記一般式(IV)中のR2が全て水素原子である、請求項5に記載の硬化剤。
【請求項7】
(A)SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する有機化合物、(B)SiH基を含有する硬化剤、および、(C)ヒドロシリル化触媒、を必須成分として含有する硬化性組成物であって、前記(B)成分が請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化剤である硬化性組成物。
【請求項8】
請求項7に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。

【公開番号】特開2007−224095(P2007−224095A)
【公開日】平成19年9月6日(2007.9.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−44557(P2006−44557)
【出願日】平成18年2月21日(2006.2.21)
【出願人】(000000941)株式会社カネカ (3,932)
【Fターム(参考)】