JP2015206019A - composition - Google Patents
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Abstract
【課題】高い屈折率を有し、かつ高い透明性、耐熱性及び耐光性を有する硬化物を得るための表面修飾された金属酸化物を含有する組成物の提供。【解決手段】粒子(1)を含む組成物であって、該粒子(1)が、不飽和基を有する表面修飾剤(a)、及び下記一般式(1):R1R2R3Si−Y−SiR4nX3-n(1){式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Yは二価の結合基であり、そしてnは0〜2の整数である。}で表される表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤で金属酸化物(c)を表面修飾して得られた表面修飾金属酸化物(A)を含む、組成物。【選択図】なしThe present invention provides a composition containing a surface-modified metal oxide for obtaining a cured product having a high refractive index and high transparency, heat resistance and light resistance. A composition comprising particles (1), wherein the particles (1) are a surface modifier (a) having an unsaturated group, and the following general formula (1): R1R2R3Si-Y-SiR4nX3-n (1) {wherein R 1, R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group. X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, Y is a divalent linking group, and n is 0 to 0 It is an integer of 2. } The composition containing the surface modification metal oxide (A) obtained by surface-modifying the metal oxide (c) with the surface modification agent containing the surface modification agent (b) represented by these. [Selection figure] None
Description
本発明は表面修飾された金属酸化物を含有する組成物に関する。 The present invention relates to a composition containing a surface-modified metal oxide.
従来、LED等の半導体発光素子の表面部分のサファイアや透明導電膜においては、発光装置の構造に応じて、様々な材質の部材が発光面に配されている。しかし、発光素子表面と界面部材との界面において全反射の条件が成立する角度範囲が存在するため、この角度範囲内で素子内部から当該界面へ入射する光は発光素子から取り出すことができない。 Conventionally, in sapphire and a transparent conductive film on a surface portion of a semiconductor light emitting element such as an LED, members of various materials are arranged on the light emitting surface according to the structure of the light emitting device. However, since there is an angle range in which the total reflection condition is satisfied at the interface between the light emitting element surface and the interface member, light incident on the interface from the inside of the element within this angle range cannot be extracted from the light emitting element.
光の取り出しを向上させる方法として、封止形状の制御、サファイアに微細構造を形成させた上に半導体層を成長させる、発光層表面に光拡散層を設けること等が挙げられる。 Methods for improving light extraction include controlling the sealing shape, growing a semiconductor layer on a sapphire having a fine structure, and providing a light diffusion layer on the surface of the light emitting layer.
発光層表面に光拡散層を設ける場合、基板に近い、若しくは基板以上の屈折率を有する光拡散層に対して凹凸パターンが設けられた場合、発光素子と周囲の封止部材との界面でのこれらの間の屈折率差がより緩和されて光の反射が抑制されるとともに、光散乱の効果が良好に得られる。一方、凹凸パターンがない場合には、発光素子と周囲の封止部材との界面で臨界角を超えて全反射し、発光素子の内部に閉じ込められていた光も、光の進行方向が変化するために、臨界角以内に入る割合が増加し、これによって光取り出し量が向上することが知られている。 When a light diffusing layer is provided on the surface of the light emitting layer, when a concavo-convex pattern is provided on the light diffusing layer that is close to the substrate or has a refractive index equal to or higher than that of the substrate, The refractive index difference between them is further relaxed, light reflection is suppressed, and the effect of light scattering can be obtained satisfactorily. On the other hand, when there is no concavo-convex pattern, the light that is totally reflected beyond the critical angle at the interface between the light emitting element and the surrounding sealing member and confined inside the light emitting element also changes the light traveling direction. For this reason, it is known that the ratio of falling within the critical angle increases, thereby improving the light extraction amount.
しかしながら、近年のLEDの高輝度化に伴う発熱量の増大並びに蛍光体の励起波長及び発光波長の短波長化により、樹脂自体に黄変が生じたりすることが問題となっており、LED素子の表面に搭載される場合はより高い透明性、及び信頼性が要求される。近年、かかる問題を解決するために、ポリオルガノシロキサンを主成分とするシリコーン組成物及びその硬化物が使用されている。しかしこのようなシリコーン樹脂は屈折率が低く、LEDに上記光拡散層を形成した場合でも外部への光の取り出し効率が低下してしまう。こうしたことから、透明性、耐候性等の樹脂特性を維持しつつ屈折率を高くする技術の開発が望まれており、そのひとつとして、高い屈折率を有する金属酸化物微粒子をこれらの樹脂中に分散させる方法が検討されている。この方法によれば透明性を確保しながら屈折率を上昇させることができると考えられている。しかしこれらの金属酸化物はマトリックスとなる樹脂との相溶性が悪く、金属酸化物同士が凝集してしまうため、透明性が悪化する懸念がある。また、金属酸化物に対して表面修飾剤による表面修飾を行うことも検討されているが、表面修飾剤の劣化により透明性、及び耐候性を損ねてしまうという懸念がある。 However, there is a problem that the resin itself is yellowed due to the increase in the amount of heat generated with the recent increase in brightness of the LED and the shortening of the excitation wavelength and emission wavelength of the phosphor. When mounted on the surface, higher transparency and reliability are required. In recent years, in order to solve such problems, silicone compositions containing polyorganosiloxane as a main component and cured products thereof have been used. However, such a silicone resin has a low refractive index, and even when the light diffusion layer is formed on the LED, the light extraction efficiency to the outside is lowered. For these reasons, development of a technology for increasing the refractive index while maintaining resin properties such as transparency and weather resistance is desired, and as one of these, metal oxide fine particles having a high refractive index are contained in these resins. A method of dispersing is being studied. According to this method, it is considered that the refractive index can be increased while ensuring transparency. However, these metal oxides have poor compatibility with the resin as a matrix, and the metal oxides aggregate together, so there is a concern that transparency may deteriorate. Moreover, although surface modification with a surface modifier for a metal oxide has been studied, there is a concern that transparency and weather resistance may be impaired due to deterioration of the surface modifier.
特許文献1には、樹脂中に無機酸化物微粒子を分散させるために用いられる無機酸化物透明分散液であって、前記樹脂の官能基のうち少なくとも1つの官能基を有する表面修飾剤により表面が修飾されかつ平均分散粒径が1nm以上かつ20nm以下の無機酸化物微粒子を含有してなることを特徴とする無機酸化物透明分散液が記載されている。 Patent Document 1 discloses an inorganic oxide transparent dispersion used for dispersing inorganic oxide fine particles in a resin, the surface of the resin being modified by a surface modifier having at least one functional group among the functional groups of the resin. An inorganic oxide transparent dispersion characterized by containing modified inorganic oxide fine particles having an average dispersed particle diameter of 1 nm or more and 20 nm or less is described.
特許文献2には、高屈折率の金属酸化物微粒子、さらに詳しくはルチル型の結晶構造を有するチタン系微粒子をシリカ系酸化物又はシリカ系複合酸化物で被覆してなる高屈折率の金属酸化物微粒子を含む塗料組成物及び該塗料組成物を基材上に塗布して得られる硬化性塗膜が記載されている。 Patent Document 2 discloses high-refractive-index metal oxide particles obtained by coating high-refractive-index metal oxide fine particles, more specifically, titanium-based fine particles having a rutile crystal structure with a silica-based oxide or a silica-based composite oxide. A coating composition containing fine particles and a curable coating film obtained by applying the coating composition on a substrate are described.
しかしながら、特許文献1に記載された無機酸化物透明分散液では、修飾剤及び樹脂の含有量が多いため屈折率の上昇は小さく、また修飾剤として使用されるシリコーンレジンでは、充分な分散性を維持できず透明性を損なっている。 However, in the inorganic oxide transparent dispersion described in Patent Document 1, the increase in the refractive index is small due to the high content of the modifier and the resin, and the silicone resin used as the modifier has a sufficient dispersibility. It cannot be maintained and transparency is impaired.
また、特許文献2に記載された硬化性塗膜では、修飾剤及びバインダー樹脂に主にエポキシ基が多量に含まれており、著しく塗膜の耐熱・耐光性を低下させる。 Moreover, in the curable coating film described in patent document 2, the modifier and binder resin mainly contain a large amount of epoxy groups, and the heat resistance and light resistance of the coating film are remarkably lowered.
前記した従来技術に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、高い屈折率を有し、かつ高い透明性、耐熱性及び耐光性を有する硬化物を得るための、表面修飾された金属酸化物を含有する組成物を提供することである。 In view of the above-described prior art, the problem to be solved by the present invention is a surface-modified metal oxide for obtaining a cured product having a high refractive index and high transparency, heat resistance and light resistance. It is providing the composition containing this.
前記課題を解決すべく、本発明者らは鋭意検討し、実験を重ねた結果、以下の解決手段により上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のとおりのものである。 In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied and repeated experiments. As a result, they have found that the above problems can be solved by the following solution means, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
[1] 粒子(1)を含む組成物であって、
前記粒子(1)が、不飽和基を有する表面修飾剤(a)、及び下記一般式(1):
R1R2R3Si−Y−SiR4 nX3-n (1)
{式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Yは二価の結合基であり、そしてnは0〜2の整数である。}
で表される表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤で金属酸化物(c)を表面修飾して得られた表面修飾金属酸化物(A)を含む、組成物。
[2] 樹脂(2)を更に含む、上記態様1に記載の組成物。
[3] 前記樹脂(2)が、不飽和基を有する樹脂(B)を含む、上記態様2に記載の組成物。
[4] 前記樹脂(B)が有する前記不飽和基がアクリル基、メタクリル基、スチリル基、ビニル基、及びアリル基からなる群から選択される少なくとも一つである、上記態様3に記載の組成物。
[5] 前記樹脂(2)が、ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)又はチオール基を有する樹脂(D)を含み、かつ、前記組成物が硬化性触媒(E)を更に含む、上記態様2〜4のいずれか一項に記載の組成物。
[6] 前記粒子(1)及び前記樹脂(2)の合計に対する前記粒子(1)の体積比率が40〜99体積%である、上記態様2〜5のいずれか一項に記載の組成物。
[7] 前記表面修飾剤(a)が有する前記不飽和基がアクリル基、メタクリル基、ビニル基、及びアリル基からなる群から選択される少なくとも一つである、上記態様1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
[8] 前記一般式(1)におけるnが0又は1である、上記態様1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
[9] 前記表面修飾金属酸化物(A)の屈折率が1.8以上である、上記態様1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
[10] 前記金属酸化物(c)が酸化チタン、酸化ジルコニウム、又はチタン酸バリウムである、上記態様1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
[11] 前記表面修飾金属酸化物(A)において、前記表面修飾剤(a)に由来する構造、前記表面修飾剤(b)に由来する構造及び前記金属酸化物(c)に由来する構造の合計に対する金属酸化物(c)に由来する構造の比率が70〜99体積%である、上記態様1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
[12] 前記粒子(1)の平均一次粒子径が1nm〜100nmである、上記態様1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
[13] 上記態様1〜12のいずれか一項に記載の組成物の硬化物を含む、透明複合材。
[14] 周期的な凹凸構造を有する、上記態様13に記載の透明複合材。
[15] 上記態様13又は14に記載の透明複合材を含む、光学素子。
[16] 粒子(1)及び分散媒を含む分散体であって、
前記粒子(1)が、不飽和基を有する表面修飾剤(a)、及び下記一般式(1):
R1R2R3Si−Y−SiR4 nX3-n (1)
式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Yは二価の結合基であり、そしてnは0〜2の整数である。}
で表される表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤で金属酸化物(c)表面修飾して得られた表面修飾金属酸化物(A)を含む、分散体。
[1] A composition comprising particles (1),
The particle (1) is a surface modifier (a) having an unsaturated group, and the following general formula (1):
R 1 R 2 R 3 Si- Y-SiR 4 n X 3-n (1)
{Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group. X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, Y is a divalent linking group, and n is 0 It is an integer of ~ 2. }
The composition containing the surface modification metal oxide (A) obtained by surface-modifying the metal oxide (c) with the surface modification agent containing the surface modification agent (b) represented by these.
[2] The composition according to aspect 1, further comprising a resin (2).
[3] The composition according to aspect 2, wherein the resin (2) includes a resin (B) having an unsaturated group.
[4] The composition according to aspect 3, wherein the unsaturated group of the resin (B) is at least one selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group, a styryl group, a vinyl group, and an allyl group. object.
[5] The resin (2) includes a resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon or a resin (D) having a thiol group, and the composition further includes a curable catalyst (E). The composition according to any one of the above aspects 2 to 4.
[6] The composition according to any one of the above aspects 2 to 5, wherein the volume ratio of the particles (1) to the total of the particles (1) and the resin (2) is 40 to 99% by volume.
[7] Any one of the above aspects 1 to 6, wherein the unsaturated group of the surface modifier (a) is at least one selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group, a vinyl group, and an allyl group. The composition according to one item.
[8] The composition according to any one of Embodiments 1 to 7, wherein n in the general formula (1) is 0 or 1.
[9] The composition according to any one of the above aspects 1 to 8, wherein the surface-modified metal oxide (A) has a refractive index of 1.8 or more.
[10] The composition according to any one of the above aspects 1 to 9, wherein the metal oxide (c) is titanium oxide, zirconium oxide, or barium titanate.
[11] The surface-modified metal oxide (A) has a structure derived from the surface modifier (a), a structure derived from the surface modifier (b), and a structure derived from the metal oxide (c). The composition according to any one of the above aspects 1 to 10, wherein the ratio of the structure derived from the metal oxide (c) to the total is 70 to 99% by volume.
[12] The composition according to any one of the above aspects 1 to 11, wherein the average primary particle diameter of the particles (1) is 1 nm to 100 nm.
[13] A transparent composite material comprising a cured product of the composition according to any one of the above aspects 1 to 12.
[14] The transparent composite material according to the aspect 13, which has a periodic uneven structure.
[15] An optical element comprising the transparent composite material according to the aspect 13 or 14.
[16] A dispersion comprising particles (1) and a dispersion medium,
The particle (1) is a surface modifier (a) having an unsaturated group, and the following general formula (1):
R 1 R 2 R 3 Si- Y-SiR 4 n X 3-n (1)
In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group. X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, Y is a divalent linking group, and n is 0 to 0 It is an integer of 2. }
A dispersion comprising a surface-modified metal oxide (A) obtained by surface-modifying a metal oxide (c) with a surface modifier containing the surface-modifier (b) represented by
本発明によれば、高い屈折率を有し、かつ高い透明性、耐熱性及び耐光性を有する硬化物を得るための、表面修飾された金属酸化物を含有する組成物を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition containing the surface-modified metal oxide for obtaining the hardened | cured material which has a high refractive index and has high transparency, heat resistance, and light resistance can be provided. .
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と略記する。)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiments”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.
本実施形態は、
粒子(1)を含む組成物であって、
該粒子(1)が、不飽和基を有する表面修飾剤(a)(本開示で、単に表面修飾剤(a)ともいう。)、及び下記一般式(1):
R1R2R3Si−Y−SiR4 nX3-n (1)
{式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Yは二価の結合基であり、そしてnは0〜2の整数である。}
で表される表面修飾剤(b)(本開示で、単に表面修飾剤(b)ともいう。)を含む表面修飾剤で金属酸化物(c)を表面修飾して得られた表面修飾金属酸化物(A)を含む組成物を提供する。
本実施形態はまた、上記の粒子(1)及び分散媒を含む分散体も提供する。
This embodiment
A composition comprising particles (1),
The particle (1) is a surface modifier (a) having an unsaturated group (also simply referred to as a surface modifier (a) in the present disclosure), and the following general formula (1):
R 1 R 2 R 3 Si- Y-SiR 4 n X 3-n (1)
{Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group. X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, Y is a divalent linking group, and n is 0 It is an integer of ~ 2. }
Surface-modified metal oxidation obtained by surface-modifying metal oxide (c) with a surface-modifying agent containing a surface-modifying agent (b) represented by the formula (also simply referred to as surface modifying agent (b) in the present disclosure) A composition comprising product (A) is provided.
This embodiment also provides a dispersion comprising the above particles (1) and a dispersion medium.
<粒子(1)>
本実施形態の粒子(1)は、表面修飾剤(a)及び表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤で金属酸化物(c)を表面修飾して得られる表面修飾金属酸化物(A)を含む。粒子(1)は、表面修飾金属酸化物(A)に加えて、例えば分散補助剤、接着補助剤、硬化触媒、酸化防止剤等を含んでよいが、粒子(1)は、表面修飾金属酸化物(A)を好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上含み、更に好ましい態様において、粒子(1)は、実質的に表面修飾金属酸化物(A)からなることができる。本実施形態では、金属酸化物の使用により、高い屈折率を有する組成物が得られる。また本実施形態では、表面修飾剤(a)及び(b)を含む表面修飾剤を用いた表面修飾の寄与により、表面修飾金属酸化物(A)は、例えば後述の樹脂(2)、硬化性触媒(E)、及び溶剤との親和性が良好で、組成物中で良好に分散できる。従って、本実施形態によれば、高い屈折率及び透明性を有する硬化物を与える組成物が得られる。上記のような良好な分散性は、組成物中に比較的高比率で粒子(1)を含有させることを可能にする点で有利である。また、表面修飾剤(a)及び表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤は、組成物の硬化物の耐熱性及び耐光性を損なわない点でも有利である。
<Particle (1)>
The particle (1) of this embodiment is a surface-modified metal oxide (A) obtained by surface-modifying a metal oxide (c) with a surface modifier containing a surface modifier (a) and a surface modifier (b). including. The particles (1) may contain, for example, a dispersion aid, an adhesion aid, a curing catalyst, an antioxidant, etc. in addition to the surface-modified metal oxide (A). The product (A) is preferably contained in an amount of 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more. In a further preferred embodiment, the particles (1) can be substantially composed of the surface-modified metal oxide (A). In the present embodiment, a composition having a high refractive index can be obtained by using a metal oxide. In the present embodiment, the surface-modified metal oxide (A) is formed from, for example, a resin (2) described below and curability due to the contribution of the surface modification using the surface modifiers including the surface modifiers (a) and (b). The affinity with the catalyst (E) and the solvent is good, and it can be dispersed well in the composition. Therefore, according to this embodiment, the composition which gives the hardened | cured material which has a high refractive index and transparency is obtained. Good dispersibility as described above is advantageous in that it enables the composition to contain particles (1) in a relatively high proportion. Moreover, the surface modifier containing the surface modifier (a) and the surface modifier (b) is also advantageous in that it does not impair the heat resistance and light resistance of the cured product of the composition.
(表面修飾剤(a))
表面修飾剤(a)としては、不飽和基(すなわち不飽和結合を含む官能基)を有するシランカップリング剤が挙げられる。即ち、本実施形態の表面修飾金属酸化物(A)は、表面修飾剤(a)で表面修飾されることによって不飽和基を有することとなる。
(Surface modifier (a))
Examples of the surface modifier (a) include a silane coupling agent having an unsaturated group (that is, a functional group containing an unsaturated bond). That is, the surface-modified metal oxide (A) of the present embodiment has an unsaturated group by being surface-modified with the surface modifier (a).
不飽和結合を含む官能基としてはビニル基、アリル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキセニルエチル基、ノルボルネニルエチル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、メタクリル基、アクリル基、スチリル基、メタクリロプロピル基、アクリロプロピル基等の不飽和炭素二重結合含有基が挙げられ、好ましくは、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、及びアリル基からなる群から選択される少なくとも一つである。 As the functional group containing an unsaturated bond, vinyl group, allyl group, hexenyl group, cyclohexenyl group, cyclohexenylethyl group, norbornenylethyl group, heptenyl group, octenyl group, nonenyl group, decenyl group, methacryl group, acrylic group An unsaturated carbon double bond-containing group such as a styryl group, a methacrylopropyl group, and an acrylopropyl group, preferably at least selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group, a vinyl group, and an allyl group One.
具体的な化合物としては限定されるものではないが、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、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、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤等が挙げられる。ハンドリング性、及び入手性の観点からビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、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等のシランカップリング剤が好ましい。表面修飾金属酸化物(A)の組成物中での分散性の観点からビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、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、及び3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランがより好ましい。 Specific compounds include, but are not limited to, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3 Examples include silane coupling agents such as hydrochloride of aminopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane. From the viewpoint of handling and availability, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacrylic Silane coupling agents such as loxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane are preferred. From the viewpoint of dispersibility in the composition of the surface-modified metal oxide (A), vinyltrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3- Acryloxypropyltrimethoxysilane is more preferred.
(表面修飾剤(b))
表面修飾剤(b)は、下記一般式(1):
R1R2R3Si−Y−SiR4 nX3-n (1)
{式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Yは二価の結合基であり、そしてnは0〜2の整数である。}で表される。即ち、本実施形態の表面修飾金属酸化物(A)は、表面修飾剤(b)で表面修飾されることによって下記一般式(1’):
R1R2R3Si−Y− (1’)
{式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、Yは二価の結合基である。}で表される基を有することとなる。
(Surface modifier (b))
The surface modifier (b) is represented by the following general formula (1):
R 1 R 2 R 3 Si- Y-SiR 4 n X 3-n (1)
{Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group. X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, Y is a divalent linking group, and n is 0 It is an integer of ~ 2. }. That is, the surface-modified metal oxide (A) of the present embodiment is surface-modified with the surface modifier (b), whereby the following general formula (1 ′):
R 1 R 2 R 3 Si—Y— (1 ′)
{Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and Y is a divalent linking group. } Will be included.
炭素数1〜18の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルプロピル基、1,1−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、2−メチルヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、オクタデシル基等の非環式及び環式の飽和炭化水素基、フェニル基、トリル基、キシリル基等の芳香族炭化水素基、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキセニルエチル基、ノルボルネニルエチル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、スチレニル基等の非環式及び環式の不飽和炭化水素基、並びにベンジル基、フェネチル基、2−メチルベンジル基、3−メチルベンジル基、4−メチルベンジル基等のアリールアルキル基等が挙げられる。なお本開示で、一般式(1)で表されかつ不飽和基を有する化合物は、表面修飾剤(a)及び表面修飾剤(b)のいずれにも包含されるものとして取り扱うものとする。従ってそのような化合物の使用量は、表面修飾剤(a)の使用量及び表面修飾剤(b)の使用量の両者に算入されるものとする。表面修飾金属酸化物(A)を1H−NMR、もしくはFT−IR等により分析することにより、表面修飾剤(a)及び表面修飾剤(b)がそれぞれ導入されていることを確認することができる。 Examples of the hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, and n-pentyl group. 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylpropyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopentyl group, n -Acyclic and cyclic saturated hydrocarbon groups such as hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, 2-methylhexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group and octadecyl group, phenyl Group, aromatic hydrocarbon group such as tolyl group, xylyl group, vinyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, cyclohexenyl group, Acyclic and cyclic unsaturated hydrocarbon groups such as chlorhexenylethyl group, norbornenylethyl group, heptenyl group, octenyl group, nonenyl group, decenyl group, styryl group, etc., and benzyl group, phenethyl group, 2-methyl Examples thereof include arylalkyl groups such as benzyl group, 3-methylbenzyl group and 4-methylbenzyl group. In the present disclosure, the compound represented by the general formula (1) and having an unsaturated group is treated as being included in both the surface modifier (a) and the surface modifier (b). Therefore, the usage-amount of such a compound shall be included in both the usage-amount of a surface modifier (a) and the usage-amount of a surface modifier (b). By analyzing the surface modified metal oxide (A) by 1H-NMR or FT-IR, it can be confirmed that the surface modifier (a) and the surface modifier (b) are introduced, respectively. .
置換若しくは非置換のシロキシ基としては、例えば、トリメチルシロキシ基、メチルジエチルシロキシ基、ジメチルエチルシロキシ基、ジメチルブチルシロキシ基、ジメチルシクロヘキシルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、メチルジフェニルシロキシ基等の炭素数1〜18の炭化水素基を有するシロキシ基が挙げられる。 Examples of the substituted or unsubstituted siloxy group include, for example, trimethylsiloxy group, methyldiethylsiloxy group, dimethylethylsiloxy group, dimethylbutylsiloxy group, dimethylcyclohexylsiloxy group, dimethylphenylsiloxy group, and methyldiphenylsiloxy group. Examples include siloxy groups having ˜18 hydrocarbon groups.
これらの中でも、金属酸化物(c)(典型的には微粒子である)との表面修飾反応が容易に進行し、表面修飾基による屈折率の低下を抑制するという観点から、R1〜R3は、各々独立に、メチル基、エチル基、トリメチルシロキシ基、又はジメチルフェニルシロキシ基であることが好ましく、耐熱性、及び耐光性に優れることから、より好ましくはメチル基又はトリメチルシロキシ基である。 Among these, from the viewpoint that the surface modification reaction with the metal oxide (c) (typically fine particles) proceeds easily and suppresses the decrease in the refractive index due to the surface modification group, R 1 to R 3. Are each independently preferably a methyl group, an ethyl group, a trimethylsiloxy group, or a dimethylphenylsiloxy group, and more preferably a methyl group or a trimethylsiloxy group because of excellent heat resistance and light resistance.
上記一般式(1)において、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、金属酸化物(c)との表面修飾反応が容易に進行するという観点から、好ましくは炭素数1〜4の飽和アルキル基である。炭素数1〜4の飽和アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、isо−プロピル基、n−ブチル基、isо−ブチル基、sec−ブチル基等が挙げられる。中でも、上記観点から、R4はメチル基であることが好ましい。 In the general formula (1), R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group, and preferably has 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint that the surface modification reaction with the metal oxide (c) proceeds easily. A saturated alkyl group. Examples of the saturated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a sec-butyl group. Among these, from the above viewpoint, R 4 is preferably a methyl group.
上記一般式(1)において、Yは二価の結合基であり、耐熱性の観点から、炭素数1〜6の二価の炭化水素基であることが好ましく、炭素数2〜6の二価の炭化水素基であることがより好ましい。炭素数1〜6の二価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基が挙げられる。これらの中でも、合成の容易さという観点から、Yは、炭素数2又は3の直鎖状又は分岐状のアルキレン基が好ましく、より好ましくは炭素数2の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。 In the general formula (1), Y is a divalent linking group, and is preferably a divalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms from the viewpoint of heat resistance, and is a divalent hydrocarbon having 2 to 6 carbon atoms. The hydrocarbon group is more preferable. As a C1-C6 bivalent hydrocarbon group, a C1-C6 linear or branched alkylene group is mentioned, for example. Among these, from the viewpoint of ease of synthesis, Y is preferably a linear or branched alkylene group having 2 or 3 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkylene group having 2 carbon atoms. is there.
上記一般式(1)において、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基である。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。また、炭素数1〜6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ヘキシロキシ基等が挙げられ、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基としてはシクロヘキシロキシ基等が挙げられる。 In the general formula (1), X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group. Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine, iodine and the like. Examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, a t-butoxy group, and an n-hexyloxy group. A cyclohexyloxy group etc. are mentioned as a C3-C6 cycloalkoxy group.
これらの中でも、Xは水素原子又はアルコキシ基であることが反応制御の容易さという観点から好ましく、より好ましくはメトキシ基、又はエトキシ基である。 Among these, X is preferably a hydrogen atom or an alkoxy group from the viewpoint of easy reaction control, and more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
上記一般式(1)において、nは0〜2の整数である。金属酸化物(c)との表面修飾反応が容易に進行するという観点から、nは0又は1であることが好ましい。 In the said General formula (1), n is an integer of 0-2. From the viewpoint that the surface modification reaction with the metal oxide (c) proceeds easily, n is preferably 0 or 1.
(表面修飾剤(b)の製造方法)
表面修飾剤(b)は、例えば、対応するヒドロシラン化合物と、不飽和炭素二重結合を有するシラン化合物(本開示で、アルケニルシラン化合物ともいう)とのヒドロシリル化反応により製造することができる。具体的には、炭化水素系の有機溶媒中若しくは無溶媒において、ヒドロシラン化合物とアルケニルシラン化合物とを等モル量又は一方の化合物がわずかに過剰になるように混合し、金属触媒を加えて加熱撹拌することにより製造できる。
(Method for producing surface modifier (b))
The surface modifier (b) can be produced, for example, by a hydrosilylation reaction between a corresponding hydrosilane compound and a silane compound having an unsaturated carbon double bond (also referred to as an alkenylsilane compound in the present disclosure). Specifically, in a hydrocarbon-based organic solvent or in the absence of a solvent, the hydrosilane compound and the alkenylsilane compound are mixed so that an equimolar amount or one compound is slightly excessive, and a metal catalyst is added and heated and stirred. Can be manufactured.
上記のヒドロシラン化合物及びアルケニルシラン化合物としては、上記一般式(1)で表されるケイ素化合物に対応して、下記一般式(2):
R1R2R3Si−H (2)
{式中、R1〜R3は一般式(1)で定義した通りである。}
で表されるヒドロシラン化合物と下記一般式(3):
R5−SiR6 nX1 (3-n) (3)
{式中、R5は炭素数2〜6の不飽和炭素二重結合含有炭化水素基であり、R6は炭素数1〜4の飽和アルキル基であり、そしてX1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、そしてnは0〜2の整数であり、好ましくは0又は1である。}
で表されるアルケニルシラン化合物との組合せ、
又は、下記一般式(4):
R1R2R3Si−R5 (4)
{式中、R1〜R3は一般式(1)で定義した通りであり、そしてR5は炭素数2〜6の不飽和炭素二重結合含有炭化水素基である。}
で表されるアルケニルシラン化合物と下記一般式(5):
H−SiR6 nX1 (3-n) (5)
{式中、R6は炭素数1〜4の飽和アルキル基であり、X1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、そしてnは0〜2の整数であり、好ましくは0又は1である。}
で表されるヒドロシラン化合物との組み合わせ、を用いることができる。
As said hydrosilane compound and alkenylsilane compound, corresponding to the silicon compound represented by the above general formula (1), the following general formula (2):
R 1 R 2 R 3 Si—H (2)
{Wherein R 1 to R 3 are as defined in the general formula (1). }
And the following general formula (3):
R 5 —SiR 6 n X 1 (3-n) (3)
{Wherein R 5 is an unsaturated carbon double bond-containing hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms, R 6 is a saturated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X 1 is a halogen atom or carbon number An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, and n is an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1. }
A combination with an alkenylsilane compound represented by:
Or the following general formula (4):
R 1 R 2 R 3 Si-R 5 (4)
{Wherein R 1 to R 3 are as defined in the general formula (1), and R 5 is an unsaturated carbon double bond-containing hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms. }
And an alkenylsilane compound represented by the following general formula (5):
H-SiR 6 n X 1 (3-n) (5)
{In the formula, R 6 represents a saturated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; X 1 represents a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group; N is an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1. }
A combination with a hydrosilane compound represented by the following formula can be used.
R5の好ましい例としては、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、メタクリル基、アクリル基、及びスチリル基が挙げられ、特により好ましい例はビニル基、アリル基、アクリル基等である。また、上記の場合、前述の一般式(1)中のR4は、上記各々のR6に由来することになる。R5の好ましい例は、R4について炭素数1〜4の飽和アルキルとして例示したものと同様である。X1の好ましい例は、一般式(1)中のXについてハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基として例示したものと同様である。 Preferred examples of R 5 include vinyl group, allyl group, hexenyl group, cyclohexenyl group, methacryl group, acrylic group, and styryl group. Particularly preferred examples are vinyl group, allyl group, acrylic group, and the like. . In the above case, R 4 in the general formula (1) is derived from each R 6 described above. Preferred examples of R 5 are the same as those exemplified as saturated alkyl having 1 to 4 carbon atoms for R 4 . Preferred examples of X 1 are the same as those exemplified for X in the general formula (1) as a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group.
上記のヒドロシラン化合物とアルケニルシラン化合物とのモル比には特に制限はないが、一般的には、ヒドロシラン化合物1モルに対して、アルケニルシラン化合物を0.9〜1.1モルの範囲で使用することが好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the molar ratio of said hydrosilane compound and an alkenylsilane compound, Generally, an alkenylsilane compound is used in 0.9-1.1 mol with respect to 1 mol of hydrosilane compounds. It is preferable.
上記炭化水素系の有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、オクタン、トルエン、キシレン等が挙げられる。また、上記有機溶媒は任意の量で使用することができる。 Examples of the hydrocarbon-based organic solvent include hexane, octane, toluene, xylene and the like. The organic solvent can be used in any amount.
上記金属触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等の白金族金属、該白金族金属をカーボン、アルミナ、シリカ、ポリマー等の担体に担持した担持触媒、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸のオレフィン又はアセチレン錯体、白金のビニルシロキサン錯体、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等が挙げられる。これらの中でも、塩化白金酸(Speier触媒)、白金のテトラメチルジビニルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)、及びクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(Wilkinson触媒)が好ましい。また、これらの金属触媒は、単独でも2種類以上を混合して用いてもよい。 Examples of the metal catalyst include platinum group metals such as platinum, palladium, rhodium, and ruthenium, supported catalysts in which the platinum group metal is supported on a carrier such as carbon, alumina, silica, and polymer, chloroplatinic acid, and alcohol-modified platinum chloride. Examples include acids, olefins or acetylene complexes of chloroplatinic acid, vinylsiloxane complexes of platinum, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, and chlorotris (triphenylphosphine) rhodium. Among these, chloroplatinic acid (Speier catalyst), platinum tetramethyldivinyldisiloxane complex (Karsttedt catalyst), and chlorotris (triphenylphosphine) rhodium (Wilkinson catalyst) are preferable. These metal catalysts may be used alone or in combination of two or more.
上記金属触媒の使用量は、上記ヒドロシラン化合物1モルに対して、典型的には1×10-6〜0.01モルの範囲で使用することができる。 The amount of the metal catalyst used can be typically in the range of 1 × 10 −6 to 0.01 mol with respect to 1 mol of the hydrosilane compound.
上記ヒドロシリル化反応の反応温度は0〜150℃の範囲であることが好ましく、反応時間は0.5〜48時間の範囲であることが好ましい。 The reaction temperature of the hydrosilylation reaction is preferably in the range of 0 to 150 ° C., and the reaction time is preferably in the range of 0.5 to 48 hours.
上記ヒドロシリル化反応により上記一般式(1)で表される表面修飾剤(b)を合成する場合、ヒドロシランがアルケニルシランの不飽和結合部位に付加する際にシス体及びトランス体が生成し、これらの異性体混合物が得られる場合がある。この異性体混合物は蒸留、カラムクロマトグラフィー等の分離操作により分離することも可能であるが、シス−トランス異性体混合物であっても後述の金属酸化物(c)との表面修飾反応において好適に使用することができる。 When the surface modifier (b) represented by the general formula (1) is synthesized by the hydrosilylation reaction, a cis isomer and a trans isomer are formed when the hydrosilane is added to the unsaturated bond site of the alkenyl silane. May be obtained. This isomer mixture can be separated by a separation operation such as distillation and column chromatography, but even a cis-trans isomer mixture is preferably used in the surface modification reaction with the metal oxide (c) described later. Can be used.
表面修飾剤(b)のうち、上記一般式(1)におけるXが水素原子であるケイ素化合物については、例えば、上記一般式(1)におけるXがハロゲン原子、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であるケイ素化合物を上述の方法により製造した後、水素化リチウムアルミニウム、水素化ホウ素ナトリウム等の還元剤を用いて還元反応を行うことにより製造することができる。 Among the surface modifiers (b), for the silicon compound in which X in the general formula (1) is a hydrogen atom, for example, X in the general formula (1) is a halogen atom, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, or an acetoxy After the silicon compound as a group is produced by the above-described method, it can be produced by performing a reduction reaction using a reducing agent such as lithium aluminum hydride or sodium borohydride.
(金属酸化物(c))
金属酸化物(c)は、典型的には粒子であり、金属原子及び酸素原子を含む。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン等の金属酸化物粒子等が挙げられる。
(Metal oxide (c))
The metal oxide (c) is typically a particle and contains a metal atom and an oxygen atom. Examples of the metal oxide include metal oxide particles such as titanium oxide.
金属酸化物(c)としては、好ましい屈折率を得る観点から、Zr、Ti、Sn、Ce、Ta、Nb、Zn、Ba、及びSrからなる群から選択される1種又は2種以上を含有する金属酸化物が好ましく、酸化チタン、酸化ジルコニウム、アルミナ、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セシウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、珪酸ジルコニウム、ジルコン酸鉛、酸化インジウムスズ、酸化スズアンチモン、ニオブ酸リチウム、コバルト酸リチウム、ITO等が挙げられる。この中でも、屈折率、入手容易性、及び経済性を併せて考慮すると、酸化チタン、酸化ジルコニウム、及びチタン酸バリウムが特に好ましい。 The metal oxide (c) contains one or more selected from the group consisting of Zr, Ti, Sn, Ce, Ta, Nb, Zn, Ba, and Sr from the viewpoint of obtaining a preferable refractive index. Preferred metal oxides include titanium oxide, zirconium oxide, alumina, zinc oxide, tin oxide, magnesium oxide, calcium oxide, cesium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, barium titanate, strontium titanate, lead titanate, zirconium silicate. , Lead zirconate, indium tin oxide, antimony tin oxide, lithium niobate, lithium cobaltate, ITO and the like. Among these, titanium oxide, zirconium oxide, and barium titanate are particularly preferable in consideration of the refractive index, availability, and economy.
金属酸化物(c)は、好ましくは、球状、棒状、板状若しくは繊維状又はこれらの2種類以上が合体した形状であり、より好ましくは球状である。なお、ここでいう球状とは、真球状の他、回転楕円体、卵形等も含む略球状を意味する。 The metal oxide (c) is preferably spherical, rod-shaped, plate-shaped or fibrous, or a shape in which two or more of these are combined, and more preferably spherical. In addition, the spherical shape here means a substantially spherical shape including a spheroid, an oval and the like in addition to a true spherical shape.
金属酸化物(c)の平均一次粒子径は、光の散乱による透明性への悪影響を避けるため、目的とする用途で使用する光の波長以下であることが好ましい。該平均一次粒子径は、1nm以上100nm以下であることが好ましく、より好ましくは1nm以上50nm以下、更に好ましくは1nm以上40nm以下である。上記平均一次粒子径が1nm以上であれば、金属酸化物(c)の分散性が良好であり、100nm以下であれば、金属酸化物(c)を有機溶剤又は樹脂中に分散させた際の透明性が良好である。なお本開示において、平均一次粒子径とは数平均での値を意味する。上記平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)による直接観察により求めることができる。具体的には、例えば50個の粒子の長径を計測し、その数平均を求める。 The average primary particle diameter of the metal oxide (c) is preferably equal to or less than the wavelength of light used in the intended application in order to avoid adverse effects on transparency due to light scattering. The average primary particle size is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 1 nm or more and 50 nm or less, and still more preferably 1 nm or more and 40 nm or less. If the average primary particle diameter is 1 nm or more, the dispersibility of the metal oxide (c) is good, and if it is 100 nm or less, the metal oxide (c) is dispersed in an organic solvent or resin. Good transparency. In the present disclosure, the average primary particle diameter means a number average value. The average primary particle diameter can be determined by direct observation with a transmission electron microscope (TEM). Specifically, for example, the major axis of 50 particles is measured, and the number average is obtained.
また、金属酸化物(c)としては、基板と近い屈折率による光取り出し量の向上効果を良好に得る観点から、屈折率が1.60以上の粒子が好ましく、特に、屈折率が2.00以上の金属酸化物粒子が好ましい。 Further, as the metal oxide (c), particles having a refractive index of 1.60 or more are preferable from the viewpoint of favorably obtaining the effect of improving the light extraction amount due to the refractive index close to that of the substrate, and particularly the refractive index is 2.00. The above metal oxide particles are preferred.
金属酸化物(c)は、水熱法、ゾルゲル法、共沈法等により製造することが可能であり、製造条件を変更することにより、平均一次粒子径を制御することができる。 The metal oxide (c) can be produced by a hydrothermal method, a sol-gel method, a coprecipitation method or the like, and the average primary particle size can be controlled by changing the production conditions.
(表面修飾)
不飽和基を有する表面修飾剤(a)及び一般式(1)で表される表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤を金属酸化物(c)に作用させて表面修飾反応を行うことで、表面修飾剤(a)及び(b)に由来する構造部位を表面に有する表面修飾金属酸化物(A)を製造することができる。
(Surface modification)
By carrying out a surface modification reaction by causing a surface modifier (a) having an unsaturated group and a surface modifier (b) represented by the general formula (1) to act on the metal oxide (c). The surface-modified metal oxide (A) having a structural site derived from the surface modifiers (a) and (b) on the surface can be produced.
表面修飾反応に用いる金属酸化物(c)は、乾燥処理によって得られた粉末であってもよいし、水、有機溶媒、又はこれらの混合物である分散媒に分散された状態でもよい。 The metal oxide (c) used for the surface modification reaction may be a powder obtained by a drying treatment, or may be dispersed in a dispersion medium that is water, an organic solvent, or a mixture thereof.
粉末状の金属酸化物(c)を用いて表面修飾反応を行う場合には、ビーズミル、ジェットミル(例えば株式会社常光製)、超音波処理等の分散装置中で表面修飾反応を行ってもよい。 When the surface modification reaction is performed using the powdered metal oxide (c), the surface modification reaction may be performed in a dispersion apparatus such as a bead mill, a jet mill (for example, manufactured by Joko Co., Ltd.), or an ultrasonic treatment. .
ビーズミルは、ローター、ステータ及び撹拌粒子であるビーズを分離するビーズ分離機構を備える分散装置である。撹拌粒子であるビーズは、超微小ビーズであることが好ましく、その粒子径は3〜300μmであることが好ましく、より好ましくは10〜50μmである。粒子径が3μm以上であれば、分散に必要な衝撃エネルギーが得られ、300μm以下であれば、過剰な衝撃エネルギーによる再凝集が抑制できる。 The bead mill is a dispersing device including a bead separation mechanism that separates beads, which are a rotor, a stator, and stirring particles. The beads as stirring particles are preferably ultrafine beads, and the particle diameter is preferably 3 to 300 μm, more preferably 10 to 50 μm. If the particle diameter is 3 μm or more, impact energy required for dispersion can be obtained, and if it is 300 μm or less, reaggregation due to excessive impact energy can be suppressed.
上記撹拌粒子としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、シリカ、ガラス、炭化珪素、窒化珪素等が挙げられる。これらの中でも、撹拌粒子としての強度と安定性に優れるという観点から、ジルコニアを用いることが好ましい。 Examples of the stirring particles include zirconia, alumina, silica, glass, silicon carbide, and silicon nitride. Among these, zirconia is preferably used from the viewpoint of excellent strength and stability as stirring particles.
金属酸化物(c)を分散媒に分散させた状態で表面修飾をする場合には、具体的には、例えば、アルコール及び水を含む金属酸化物(c)の均一分散液に、上記表面修飾剤(a)及び(b)を添加する工程により表面修飾金属酸化物(A)が製造される。 When surface modification is performed in a state where the metal oxide (c) is dispersed in a dispersion medium, specifically, for example, the surface modification is performed on a uniform dispersion of the metal oxide (c) containing alcohol and water. The surface-modified metal oxide (A) is produced by the step of adding the agents (a) and (b).
上記均一分散液は、金属酸化物(c)を製造するために加水分解工程において用いられる水をそのまま含んでいてもよく、その一部を除去又は水を追加することにより、水の含有量を制御することもできる。上記表面修飾剤(a)及び(b)は、そのまま添加しても、アルコール、水又はその他の有機溶媒等で希釈してから添加してもよい。 The uniform dispersion may contain water used in the hydrolysis step for producing the metal oxide (c) as it is, and by removing a part of the water or adding water, the water content is reduced. It can also be controlled. The surface modifiers (a) and (b) may be added as they are, or may be added after diluting with alcohol, water or other organic solvents.
また、金属酸化物の(c)の均一分散液としては市販のものを使用することもでき、SZR−W(堺化学製)、SZR−SW(堺化学製)、SZR−M(堺化学製)、SZR−K(堺化学製)、SRD−W(堺化学製)、SRD−M(堺化学製)、ZR−40BL(日産化学製)、ZR−30BS(日産化学製)、ZR−30BFN(日産化学製)、ZR−30AL(日産化学製)、ZR−20AS(日産化学製)、ZR−30AH(日産化学製)、AXーZPシリーズ(日本触媒製)、TTOシリーズ(石原産業製)、ジルコニア分散液(住友大阪セメント製)等を使用することができる。 Moreover, as a uniform dispersion of the metal oxide (c), commercially available products can be used, and SZR-W (manufactured by Sakai Chemical), SZR-SW (manufactured by Sakai Chemical), SZR-M (manufactured by Sakai Chemical). ), SZR-K (manufactured by Sakai Chemical), SRD-W (manufactured by Sakai Chemical), SRD-M (manufactured by Sakai Chemical), ZR-40BL (manufactured by Nissan Chemical), ZR-30BS (manufactured by Nissan Chemical), ZR-30BFN (Nissan Chemical), ZR-30AL (Nissan Chemical), ZR-20AS (Nissan Chemical), ZR-30AH (Nissan Chemical), AX-ZP series (Nippon Catalysts), TTO series (Ishihara Sangyo) Zirconia dispersion liquid (manufactured by Sumitomo Osaka Cement) and the like can be used.
金属酸化物(c)に対する、表面修飾剤(a)及び(b)の添加量は、金属酸化物(c)の全表面積と、表面修飾剤(a)及び(b)が単分子修飾しうる面積(理論被覆表面積として)との比から決定できる。 The amount of the surface modifiers (a) and (b) added to the metal oxide (c) is such that the total surface area of the metal oxide (c) and the surface modifiers (a) and (b) can be monomolecularly modified. It can be determined from the ratio to the area (as the theoretical coating surface area).
金属酸化物(c)の単位質量あたりの表面積(m2/g)はBET法により測定される。表面修飾剤(a)及び(b)の単位質量あたりの理論被覆表面積(m2/g)は、6.02×1023×1.3×10-19÷(表面修飾剤の分子量)で計算される。 The surface area (m 2 / g) per unit mass of the metal oxide (c) is measured by the BET method. The theoretical coating surface area (m 2 / g) per unit mass of the surface modifiers (a) and (b) is calculated by 6.02 × 10 23 × 1.3 × 10 −19 ÷ (molecular weight of the surface modifier). Is done.
表面修飾剤(a)及び(b)と金属酸化物(c)との量比としては、仕込みで表面修飾剤(a)及び(b)の理論被覆表面積(m2)/金属酸化物(c)の全表面積(m2)の比が、0.3〜3.0であることが好ましく、0.7〜2.0であることがより好ましい。上記比は、表面修飾金属酸化物(A)の分散性の観点から0.3以上であることが好ましく、作業性の観点から3.0以下であることが好ましい。 The quantity ratio of the surface modifiers (a) and (b) to the metal oxide (c) is the theoretical surface area (m 2 ) / metal oxide (c) of the surface modifiers (a) and (b). ) Of the total surface area (m 2 ) is preferably 0.3 to 3.0, more preferably 0.7 to 2.0. The ratio is preferably 0.3 or more from the viewpoint of dispersibility of the surface-modified metal oxide (A), and preferably 3.0 or less from the viewpoint of workability.
表面修飾反応は金属酸化物(c)の表面に存在する水酸基と表面修飾剤が加水分解されて発生するOH基とが脱水縮合反応をすることにより進行する。 The surface modification reaction proceeds by a dehydration condensation reaction between a hydroxyl group present on the surface of the metal oxide (c) and an OH group generated by hydrolysis of the surface modifier.
加水分解のための水の添加量は、表面修飾剤(a)及び表面修飾剤(b)に含まれる加水分解性基(例えば表面修飾剤(b)中のXで表される基)の合計に対して、モル比で0.1〜10倍であることが好ましく、0.4〜8倍であることがより好ましく、0.8〜5倍であることがさらに好ましい。水の添加量が0.1倍以上であると、表面修飾されやすくなり、10倍以下であることは、金属酸化物(c)の凝集を抑止する点で好ましい。 The amount of water added for hydrolysis is the sum of hydrolyzable groups (for example, groups represented by X in the surface modifier (b)) contained in the surface modifier (a) and the surface modifier (b). The molar ratio is preferably 0.1 to 10 times, more preferably 0.4 to 8 times, and still more preferably 0.8 to 5 times. When the amount of water added is 0.1 times or more, the surface is easily modified, and it is preferably 10 times or less from the viewpoint of suppressing aggregation of the metal oxide (c).
加水分解及び縮合の反応速度を調節できる観点から、表面修飾剤(a)及び(b)を、触媒の存在下で、加水分解及び縮合、表面修飾することがより好ましい。 From the viewpoint of controlling the reaction rate of hydrolysis and condensation, it is more preferable to subject the surface modifiers (a) and (b) to hydrolysis, condensation and surface modification in the presence of a catalyst.
触媒の種類としては、酸触媒及び塩基触媒が挙げられる。例えば、酸触媒としては、無機酸及び有機酸が挙げられる。無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸等が挙げられる。塩基触媒としては、無機塩基及び有機塩基が挙げられる。無機塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物;炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ又はアルカリ土類金属炭酸塩;炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の金属炭酸水素塩;等が挙げられる。有機塩基としては、トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン等のトリアルキルアミン;N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン等の炭素数1〜4のN,N−ジアルキルアニリン誘導体;ピリジン、2,6−ルチジン等の、炭素数1〜4のアルキル置換基を有していてもよいピリジン誘導体;等が挙げられる。これらの触媒は、1種で又は2種以上を混合して用いることができる。 Examples of the catalyst include an acid catalyst and a base catalyst. For example, examples of the acid catalyst include inorganic acids and organic acids. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the organic acid include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, benzoic acid, and p-aminobenzoic acid. Examples include acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, citraconic acid, malic acid, glutaric acid and the like. Examples of the base catalyst include inorganic bases and organic bases. Examples of the inorganic base include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide; alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide; lithium carbonate, potassium carbonate, and carbonate Examples thereof include alkali or alkaline earth metal carbonates such as sodium; metal hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate and sodium hydrogen carbonate; and the like. Examples of the organic base include trialkylamines such as triethylamine and ethyldiisopropylamine; N, N-dialkylaniline derivatives having 1 to 4 carbon atoms such as N, N-dimethylaniline and N, N-diethylaniline; pyridine, 2,6 -Pyridine derivatives which may have an alkyl substituent having 1 to 4 carbon atoms, such as lutidine; These catalysts can be used alone or in combination of two or more.
表面修飾金属酸化物(A)の製造時に、反応系のpHを0.01〜6.0の範囲、若しくはpH8〜14になる量の触媒を加えることが、反応効率の点で好ましく、より効率を高めるためにはpH8〜14の塩基性条件下で修飾反応を行うことがより好ましい。 In producing the surface-modified metal oxide (A), it is preferable in terms of reaction efficiency to add a catalyst in an amount that makes the pH of the reaction system in the range of 0.01 to 6.0, or pH 8 to 14, and more efficient. In order to increase this, it is more preferable to perform the modification reaction under basic conditions of pH 8-14.
表面修飾金属酸化物(A)を製造するための加水分解及び縮合は、有機溶媒中で行うこともできる。縮合反応に使用できる有機溶媒としては、例えば、アルコール、エステル、ケトン、エーテル、脂肪族炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、アミド化合物等が挙げられる。 Hydrolysis and condensation for producing the surface-modified metal oxide (A) can also be performed in an organic solvent. Examples of the organic solvent that can be used for the condensation reaction include alcohols, esters, ketones, ethers, aliphatic hydrocarbon compounds, aromatic hydrocarbon compounds, amide compounds, and the like.
上記アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールのような一価アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールのような多価アルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルのような多価アルコールのモノエーテル類;等が挙げられる。 Examples of the alcohol include monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, and hexanetriol; ethylene glycol Monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, B propylene glycol monopropyl ether, mono ethers of polyhydric alcohols such as propylene glycol monobutyl ether; and the like.
上記エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン等が挙げられる。 Examples of the ester include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, and γ-butyrolactone. Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isoamyl ketone.
上記エーテルとしては、上記の多価アルコールのモノエーテル類の他に、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルのような多価アルコールの水酸基の全てをアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類;テトラヒドロフラン;1,4−ジオキサン;アニソール等が挙げられる。 Examples of the ether include, in addition to the above monoethers of polyhydric alcohols, for example, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene Examples include polyhydric alcohol ethers obtained by alkyl etherifying all hydroxyl groups of polyhydric alcohols such as glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether; tetrahydrofuran; 1,4-dioxane; anisole and the like.
上記脂肪族炭化水素化合物としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等が挙げられる。 Examples of the aliphatic hydrocarbon compound include hexane, heptane, octane, nonane, decane, and the like.
上記芳香族炭化水素化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。 Examples of the aromatic hydrocarbon compound include benzene, toluene, xylene and the like.
上記アミド化合物としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。 Examples of the amide compound include dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like.
以上の溶媒の中でも、アルコールとしてメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等;ケトンとしてアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等;エーテルとしてエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等;及びアミド化合物としてジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が水と混合しやすい点で好ましい。 Among these solvents, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, etc. as alcohols; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. as ketones; ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, etc. as ethers , And amide compounds such as dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone are preferable because they are easily mixed with water.
これらの溶媒は単独で使用してもよいし、複数の溶媒を組み合わせて使用してもよい。 These solvents may be used alone or in combination of a plurality of solvents.
表面修飾金属酸化物(A)を製造する際の反応温度は特に制限は無いが、−50℃〜200℃が好ましく、0℃〜150℃がより好ましい。加水分解及び縮合反応の反応速度を上げる観点から、反応温度が−50℃以上であることが好ましく、表面修飾金属酸化物(A)のゲル化を抑制する観点から、反応温度が200℃以下であることが好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the reaction temperature at the time of manufacturing a surface modification metal oxide (A), -50 to 200 degreeC is preferable and 0 to 150 degreeC is more preferable. From the viewpoint of increasing the reaction rate of the hydrolysis and condensation reaction, the reaction temperature is preferably −50 ° C. or higher, and from the viewpoint of suppressing gelation of the surface-modified metal oxide (A), the reaction temperature is 200 ° C. or lower. Preferably there is.
表面修飾金属酸化物(A)を製造する際の反応時間は特に制限は無いが、30分〜24時間が好ましく、1〜6時間がより好ましい。加水分解性基(例えばアルコキシ基)の加水分解を充分に進行させるために、反応時間が30分以上であることが好ましく、表面修飾剤のゲル化を抑制する観点から、反応温度が24時間以下であることが好ましい。 The reaction time for producing the surface-modified metal oxide (A) is not particularly limited, but is preferably 30 minutes to 24 hours, and more preferably 1 to 6 hours. In order to sufficiently progress hydrolysis of a hydrolyzable group (for example, an alkoxy group), the reaction time is preferably 30 minutes or more, and the reaction temperature is 24 hours or less from the viewpoint of suppressing gelation of the surface modifier. It is preferable that
金属酸化物(c)表面の表面修飾に寄与しなかった表面修飾剤は、表面修飾金属酸化物(A)が溶解せず、且つ残存表面修飾剤及びそれらの縮合物が溶解する有機溶剤で洗浄することにより除去することができる。具体的には、上記有機溶剤に再沈した後、遠心分離等で表面修飾金属酸化物(A)のみを単離することができる。表面修飾金属酸化物(A)の屈折率をより高める観点から、表面修飾されていない表面修飾剤(a)及び(b)は除去されることが好ましい。 The surface modifier that did not contribute to the surface modification of the surface of the metal oxide (c) is washed with an organic solvent in which the surface modified metal oxide (A) does not dissolve and the remaining surface modifier and their condensates dissolve. This can be removed. Specifically, after reprecipitation in the organic solvent, only the surface-modified metal oxide (A) can be isolated by centrifugation or the like. From the viewpoint of further increasing the refractive index of the surface-modified metal oxide (A), it is preferable to remove the surface modifiers (a) and (b) that are not surface-modified.
表面修飾剤が金属酸化物(c)表面に修飾されていることは、Si−O−金属原子の伸縮振動が、FT−IR(フーリエ変換赤外分光分析)により930〜990cm-1に観察されることから確認することができる。 That the surface modifier is modified on the surface of the metal oxide (c) is that the stretching vibration of the Si—O— metal atom is observed at 930 to 990 cm −1 by FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy). Can be confirmed.
例えば金属酸化物(c)がTiOHである場合には、TiOHと、ケイ素原子に結合した水素原子とは、無触媒下において脱水素を伴った反応が自発的に進行し、金属酸化物(c)の表面上にSi−O−Tiからなる結合が形成される。 For example, when the metal oxide (c) is TiOH, the reaction accompanied by dehydrogenation proceeds spontaneously between TiOH and the hydrogen atom bonded to the silicon atom, and the metal oxide (c ), A bond made of Si—O—Ti is formed.
表面修飾金属酸化物(A)の屈折率は、1.8以上が好ましく、表面修飾金属酸化物(A)を含有する硬化物塗膜の屈折率をより高める点から1.9以上が好ましく、更に2.0以上であることが特に好ましい。屈折率の上限に関しては特に制限されるものではないが、共役構造の形成による吸収により透明性が低下することから2.8以下であることが好ましく、2.75以下であることがより好ましい。 The refractive index of the surface-modified metal oxide (A) is preferably 1.8 or more, and preferably 1.9 or more from the viewpoint of further increasing the refractive index of the cured coating film containing the surface-modified metal oxide (A). Furthermore, it is especially preferable that it is 2.0 or more. The upper limit of the refractive index is not particularly limited, but is preferably 2.8 or less and more preferably 2.75 or less because transparency is reduced by absorption due to formation of a conjugated structure.
表面修飾金属酸化物(A)に含まれる不飽和結合官能基の濃度は、0.001mmol/g以上1.0mmol/g以下であることが好ましい。硬化物塗布膜の透明性の観点から0.001mmol以上、更に0.003mmol/g以上であることが好ましく、表面修飾金属酸化物(A)の分散性、及び硬化物塗布膜の耐熱性の観点から1.0mmol/g以下、更に0.8mmol/g以下であることが好ましい。上記濃度は後述の1H−NMR(プロトン核磁気共鳴分光分析により確認できる。 The concentration of the unsaturated bond functional group contained in the surface modified metal oxide (A) is preferably 0.001 mmol / g or more and 1.0 mmol / g or less. From the viewpoint of the transparency of the cured product coating film, it is preferably 0.001 mmol or more, more preferably 0.003 mmol / g or more, and the dispersibility of the surface-modified metal oxide (A) and the heat resistance viewpoint of the cured product coating film To 1.0 mmol / g or less, more preferably 0.8 mmol / g or less. The concentration can be confirmed by 1 H-NMR (proton nuclear magnetic resonance spectroscopic analysis described later).
表面修飾金属酸化物(A)においては、表面修飾剤(a)に由来する構造、表面修飾剤(b)に由来する構造、及び金属酸化物(c)に由来する構造の合計に対する金属酸化物(c)に由来する構造の比率が70〜99体積%であることが好ましい。該比率は、NMRによる表面官能基濃度の決定、およびAbbe屈折率計での測定値を用いてMaxwell Garnettの式から外挿される(A)の屈折率から逆算することで算出できる。高い屈折率を有する粒子を得る観点から上記比率は75体積%以上99体積%以下であることがより好ましく、高い分散性を有する表面修飾金属酸化物(A)粒子を得る観点から75体積%以上97体積%以下であることが更に好ましく、硬化物の透明性の観点から78体積%以上95%体積以下であることが特に好ましい。 In the surface-modified metal oxide (A), the metal oxide relative to the sum of the structure derived from the surface modifier (a), the structure derived from the surface modifier (b), and the structure derived from the metal oxide (c) The ratio of the structure derived from (c) is preferably 70 to 99% by volume. The ratio can be calculated by determining the surface functional group concentration by NMR, and by calculating backward from the refractive index of (A) extrapolated from the Maxwell Garnett equation using the measured value with the Abbe refractometer. The above ratio is more preferably 75% by volume or more and 99% by volume or less from the viewpoint of obtaining particles having a high refractive index, and 75% by volume or more from the viewpoint of obtaining surface-modified metal oxide (A) particles having high dispersibility. It is more preferably 97% by volume or less, and particularly preferably 78% by volume or more and 95% by volume or less from the viewpoint of transparency of the cured product.
表面修飾剤は、表面修飾剤(a)及び表面修飾剤(b)のみからなるものでもよいし、追加の修飾剤成分を更に含んでもよい。追加の修飾剤成分としては有機ホスホン酸、有機カルボン酸、テトラアルコキシシラン等が挙げられる。表面修飾剤の全量基準で、表面修飾剤(a)及び表面修飾剤(b)の合計比率は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは25モル%以上であり、100モル%であってもよい。 The surface modifier may consist of only the surface modifier (a) and the surface modifier (b), or may further contain an additional modifier component. Additional modifier components include organic phosphonic acids, organic carboxylic acids, tetraalkoxysilanes, and the like. Based on the total amount of the surface modifier, the total ratio of the surface modifier (a) and the surface modifier (b) is preferably 10 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, even if it is 100 mol%. Good.
表面修飾剤(a)と表面修飾剤(b)との併用は、表面修飾剤(a)のみの場合に比べて、組成物内での粒子(1)の分散性が高められ、透明性が向上し、高い耐熱性及び耐光性を有することが可能になる点で有利であり、表面処理剤(b)のみの場合に比べて、硬化物中での粒子(1)の分散安定性の点で有利である。 When the surface modifier (a) and the surface modifier (b) are used in combination, the dispersibility of the particles (1) in the composition is improved and transparency is improved as compared with the case of the surface modifier (a) alone. It is advantageous in that it can be improved and can have high heat resistance and light resistance, and compared with the case of only the surface treatment agent (b), the dispersion stability of the particles (1) in the cured product Is advantageous.
表面修飾金属酸化物(A)において、表面修飾剤(a)に由来する構造:表面処理剤(b)に由来する構造の比率としては、表面修飾金属酸化物(A)の分散性を高める観点から、モル分率比で(a):(b)=90:10〜10:90であることが好ましく、硬化物の透明性の観点から80:20〜20:80であることがより好ましい。 In the surface-modified metal oxide (A), the ratio of the structure derived from the surface modifier (a): the structure derived from the surface treatment agent (b) is a viewpoint of enhancing the dispersibility of the surface-modified metal oxide (A). Therefore, the molar fraction ratio is preferably (a) :( b) = 90: 10 to 10:90, and more preferably 80:20 to 20:80 from the viewpoint of the transparency of the cured product.
上記体積割合、及び密度は、表面修飾剤(a)及び(b)の密度を1g/mL、金属酸化物(c)の密度としては文献値(例えば化学物質等安全データシートによる)(例えば酸化チタンであれば4.27g/mL、酸化ジルコニウムであれば5.67g/mL、チタン酸バリウムであれば6.02g/mL等)を用い、下式により計算される。
金属酸化物(c)の体積割合=((c)の質量/(c)の密度)/{(a)の質量/(a)の密度)+(b)の質量/(b)の密度)+(c)の質量/(c)の密度)}
上記計算に用いる、実際に金属酸化物(c)の表面に修飾された表面修飾剤(a)及び(b)の量は、表面修飾金属酸化物(A)を重溶媒中に分散させ、1H−NMR(プロトン核磁気共鳴分光分析)を測定することにより定量される。また、表面修飾金属酸化物(A)について、XRF(蛍光X線分析)を用いた元素分析の全定量を行い、金属酸化物に由来する金属原子と表面修飾剤に由来するケイ素原子との原子存在比率を測定することにより計算される。
The volume ratio and the density are 1 g / mL for the density of the surface modifiers (a) and (b), and the literature values for the density of the metal oxide (c) (for example, according to a safety data sheet such as chemical substances) (for example, oxidation) 4.27 g / mL for titanium, 5.67 g / mL for zirconium oxide, 6.02 g / mL for barium titanate, etc.), and the following equation.
Volume ratio of metal oxide (c) = (mass of (c) / density of (c)) / {(mass of (a) / density of (a)) + mass of (b) / density of (b)) + (C) mass / (c) density)}
Used in the calculation, the amount of actual metal oxide modified surface modifying agent to the surface of the (c) (a) and (b) are dispersed surface-modified metal oxide (A) in the heavy solvent, 1 It is quantified by measuring H-NMR (proton nuclear magnetic resonance spectroscopy). In addition, the surface-modified metal oxide (A) is subjected to total elemental analysis using XRF (fluorescence X-ray analysis), and atoms of metal atoms derived from the metal oxide and silicon atoms derived from the surface modifier. Calculated by measuring the abundance ratio.
表面修飾金属酸化物(A)の屈折率は下記式Maxwell−Garnettの式を用いて概算される。
表面修飾金属酸化物(A)の屈折率=表面修飾剤の屈折率×[(c)の屈折率×(1+2×(c)の体積分率)−表面修飾剤の屈折率)×(2×(c)の体積分率―2)]/[(表面修飾剤の屈折率)×(2+(c)の体積分率)+(c)の屈折率×(1−(c)の体積分率)]
The refractive index of the surface-modified metal oxide (A) is estimated using the following Maxwell-Garnett equation.
Refractive index of surface-modified metal oxide (A) = refractive index of surface modifier × [refractive index of (c) × (1 + 2 × (c) volume fraction) −refractive index of surface modifier) × (2 × (C) volume fraction−2)] / [(surface modifier refractive index) × (2+ (c) volume fraction) + (c) refractive index × (1− (c) volume fraction ]]
実際には、有機溶媒中に濃度の異なる表面修飾金属酸化物(A)を分散させた分散液を用いて、Abbe屈折率計で波長589nmの屈折率を測定し、屈折率を有機溶剤に対する表面修飾金属酸化物(A)の濃度に対してプロットし、表面修飾金属酸化物(A)の濃度を100体積%に外挿した値を表面修飾金属酸化物(A)の屈折率として計算される。 Actually, using a dispersion in which surface-modified metal oxides (A) having different concentrations are dispersed in an organic solvent, the refractive index at a wavelength of 589 nm is measured with an Abbe refractometer, and the refractive index is measured with respect to the surface of the organic solvent. Plotting against the concentration of the modified metal oxide (A), the value obtained by extrapolating the concentration of the surface modified metal oxide (A) to 100% by volume is calculated as the refractive index of the surface modified metal oxide (A). .
<樹脂(2)及び硬化性触媒(E)>
好ましい態様において、組成物は、樹脂(2)を更に含む。組成物において、粒子(1)/(粒子(1)+樹脂(2))で表される粒子体積比率は、40体積%以上であることが好ましい。上記比率は、100体積%であってもよいが、樹脂(2)による利点を良好に得る観点から、99体積%以下であることが好ましい。組成物が樹脂(2)を含むことで、本実施形態の組成物から形成される塗膜において、粒子(1)間の空隙に樹脂(2)が充填されることで塗布膜の屈折率が高くなる傾向にある。
<Resin (2) and curable catalyst (E)>
In a preferred embodiment, the composition further comprises a resin (2). In the composition, the particle volume ratio represented by particle (1) / (particle (1) + resin (2)) is preferably 40% by volume or more. Although the said ratio may be 100 volume%, it is preferable that it is 99 volume% or less from a viewpoint of obtaining the advantage by resin (2) favorably. When the composition contains the resin (2), the coating film formed from the composition of the present embodiment has the refractive index of the coating film filled with the resin (2) in the voids between the particles (1). It tends to be higher.
上記粒子体積比率は、粒子(1)間の空隙を樹脂(2)によって良好に埋めて屈折率を向上させる点から90体積%以下であることがより好ましく、粒子(1)の含有率を増やし屈折率を向上させる点から50体積%以上であることがより好ましい。上記空隙を完全に埋め屈折率を最大化させる観点から、上記粒子体積比率は60体積%〜80体積%であることが更に好ましい。本開示で、粒子体積比率は、組成物の各々の成分の使用量により算定される値である。 The particle volume ratio is more preferably 90% by volume or less from the viewpoint of improving the refractive index by satisfactorily filling the voids between the particles (1) with the resin (2), and increasing the content of the particles (1). From the viewpoint of improving the refractive index, it is more preferably 50% by volume or more. From the viewpoint of completely filling the voids and maximizing the refractive index, the particle volume ratio is more preferably 60% by volume to 80% by volume. In the present disclosure, the particle volume ratio is a value calculated from the amount of each component used in the composition.
好ましい態様において、樹脂(2)は、不飽和基を有する樹脂(B)を含む。また、好ましい態様において、樹脂(2)は、ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)又はチオール基を有する樹脂(D)を含む。この場合、組成物は硬化性触媒(E)を更に含むことができる。一実施形態において、組成物は、表面修飾金属酸化物(A)及び不飽和基を有する樹脂(B)からなることができる。 In a preferred embodiment, the resin (2) includes a resin (B) having an unsaturated group. In a preferred embodiment, the resin (2) includes a resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon or a resin (D) having a thiol group. In this case, the composition can further comprise a curable catalyst (E). In one embodiment, the composition may consist of a surface-modified metal oxide (A) and a resin (B) having an unsaturated group.
組成物が不飽和基を有する樹脂(B)を含むことにより、組成物から形成される塗膜において表面修飾金属酸化物(A)間の空隙を樹脂(B)が埋めることが可能となり、塗布膜の屈折率を高めることができる。また、樹脂(B)に含まれる不飽和基と表面修飾金属酸化物(A)の表面上の不飽和基とが反応し、共有結合をつくることにより塗膜の強度が向上し、擦過傷耐性が向上する。 When the composition contains the resin (B) having an unsaturated group, the resin (B) can fill the voids between the surface-modified metal oxides (A) in the coating film formed from the composition. The refractive index of the film can be increased. In addition, the unsaturated group contained in the resin (B) reacts with the unsaturated group on the surface of the surface-modified metal oxide (A) to form a covalent bond, thereby improving the strength of the coating film and improving scratch resistance. improves.
組成物は、硬化性触媒(E)を更に含むことができる。硬化性触媒(E)が存在することは、組成物から得られる塗膜の硬化後の膜強度を向上させる点で有利である。 The composition can further comprise a curable catalyst (E). The presence of the curable catalyst (E) is advantageous in that the film strength after curing of the coating film obtained from the composition is improved.
(不飽和基を有する樹脂(B))
不飽和基を有する樹脂(B)は、1分子中に不飽和官能基を1つ以上有する樹脂であり、不飽和官能基を1分子中に2つ以上有していることが、組成物から得られる塗膜の硬化後の膜強度を向上させる点で好ましい。樹脂(B)は、単量体でもよいし、重合体でもよい。樹脂(B)が有する不飽和基は、汎用性の観点から、アクリル基、メタクリル基、スチリル基、ビニル基、及びアリル基からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。表面修飾金属酸化物(A)を含む粒子(1)に樹脂(B)を組合せることは、特に耐熱性及び耐光性が良好な硬化物を得る点で有利である。樹脂(2)の全質量に対する、不飽和基を有する樹脂(B)の比率は、好ましくは30〜95質量%、より好ましくは50〜90質量%である。
(Resin having an unsaturated group (B))
From the composition, the resin (B) having an unsaturated group is a resin having one or more unsaturated functional groups in one molecule and having two or more unsaturated functional groups in one molecule. It is preferable at the point which improves the film | membrane intensity | strength after hardening of the coating film obtained. The resin (B) may be a monomer or a polymer. The unsaturated group contained in the resin (B) is preferably at least one selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group, a styryl group, a vinyl group, and an allyl group from the viewpoint of versatility. Combining the resin (B) with the particles (1) containing the surface-modified metal oxide (A) is particularly advantageous in obtaining a cured product having good heat resistance and light resistance. The ratio of the resin (B) having an unsaturated group to the total mass of the resin (2) is preferably 30 to 95% by mass, more preferably 50 to 90% by mass.
単量体の具体的な例としては、テトラビニルシラン、1,2−ジビニル1,1,2,2−テトラメチルジシロキサン、ジビニルジフェニルシラン、2,4,6,8−テトラメチル−2,4,6,8−テトラビニルシクロテトラシロキサン等の不飽和基を有するケイ素化合物、トリアリルイソシアヌレート、並びに商品名M309,M315、M408、M400,及びM403(いずれも東亞合成製)等の多官能(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。 Specific examples of the monomer include tetravinylsilane, 1,2-divinyl1,1,2,2-tetramethyldisiloxane, divinyldiphenylsilane, 2,4,6,8-tetramethyl-2,4. , 6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane, etc., polyfunctional compounds such as silicon compounds having an unsaturated group, triallyl isocyanurate, and trade names M309, M315, M408, M400, and M403 (all manufactured by Toagosei Co., Ltd.) A meth) acrylate compound is mentioned.
重合体としては、耐熱性、及び耐光性の観点からSiO1/2,SiO2/2,SiO3/2,又はSiO4/2で表されるシリコーンの単位骨格を有しているものが好ましく挙げられる。具体的としては、ビニル末端ポリジメチルシリコーン、ビニル末端ジフェニルシロキサン、ジメチルシロキサンコポリマー、ビニルQレジン等が挙げられる。 The polymer preferably has a silicone unit skeleton represented by SiO 1/2 , SiO 2/2 , SiO 3/2 , or SiO 4/2 from the viewpoint of heat resistance and light resistance. Can be mentioned. Specific examples include vinyl-terminated polydimethylsilicone, vinyl-terminated diphenylsiloxane, dimethylsiloxane copolymer, vinyl Q resin, and the like.
不飽和基を有する樹脂(B)の重量平均分子量は、好ましくは150以上20,000以下であり、更に好ましくは200以上15,000以下である。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で、標準PMMAを換算して求められる値である。樹脂(B)の重量平均分子量が150以上であると、耐熱性及び硬化性の観点から好ましく、20,000以下であると粘度が低くなりハンドリング性が向上する点で好ましい。 The weight average molecular weight of the resin (B) having an unsaturated group is preferably 150 or more and 20,000 or less, more preferably 200 or more and 15,000 or less. In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value obtained by converting standard PMMA by gel permeation chromatography (GPC). When the weight average molecular weight of the resin (B) is 150 or more, it is preferable from the viewpoints of heat resistance and curability, and when it is 20,000 or less, the viscosity is lowered and handling properties are improved.
樹脂(B)の不飽和基濃度は、0.1mmol/g以上30mmol/g以下であることが望ましく、耐溶剤性の観点から0.1mmol/g以上、更に0.2mmol/g以上であることが好ましく、膜強度の観点から0.3mmol/g以上であることがより好ましい。一方、耐熱性の観点から30mmol/g以下、更に25mmol/g以下であることが好ましく、硬化収縮を小さくし、クラック耐性を向上させる観点から20mmol/g以下、更に13mmol/g以下、更に11mmol/g以下であることがより好ましい。 The unsaturated group concentration of the resin (B) is desirably 0.1 mmol / g or more and 30 mmol / g or less, and is 0.1 mmol / g or more, and further 0.2 mmol / g or more from the viewpoint of solvent resistance. From the viewpoint of film strength, it is more preferably 0.3 mmol / g or more. On the other hand, from the viewpoint of heat resistance, it is preferably 30 mmol / g or less, more preferably 25 mmol / g or less, and from the viewpoint of reducing curing shrinkage and improving crack resistance, 20 mmol / g or less, further 13 mmol / g or less, and further 11 mmol / g. More preferably, it is g or less.
不飽和基を有する樹脂(B)の粘度は、2mPa・s以上200Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは2mPa・s以上100Pa・s以下である。2mPa・s以上であると、表面修飾金属酸化物(A)の分散維持性の点で好ましく、200Pa・s以下であると、ハンドリング性の点で好ましい。本開示で、粘度は、E型粘度計で測定される値である。 The viscosity of the resin (B) having an unsaturated group is preferably 2 mPa · s or more and 200 Pa · s or less, and more preferably 2 mPa · s or more and 100 Pa · s or less. When it is 2 mPa · s or more, it is preferable from the viewpoint of dispersion maintaining property of the surface-modified metal oxide (A), and when it is 200 Pa · s or less, it is preferable from the viewpoint of handleability. In the present disclosure, the viscosity is a value measured with an E-type viscometer.
(ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)及びチオール基を有する樹脂(D))
好ましい態様において、樹脂(2)は、ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)又はチオール基を有する樹脂(D)と、硬化性触媒(E)とを更に含む。好ましい態様において、樹脂(2)は、前述の樹脂(B)に加えて、樹脂(C)又は樹脂(D)を含む。樹脂(C)の使用は、塗膜強度の観点から有利であり、一方樹脂(D)の使用は、屈折率の観点から有利である。
例えば、樹脂(2)が、不飽和基を有する樹脂(B)に加えてケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)、及び硬化性触媒(E)を有することにより、組成物から塗布膜を形成する際に表面修飾金属酸化物(A)間の空隙を樹脂で良好に埋めることが可能となり、塗布膜の屈折率を高めることができる。この場合、硬化性触媒(E)としてヒドロシリル化触媒(E1)を存在させることは、組成物から得られた塗布膜の硬化後の膜強度を向上させる点で有利である。
(Resin having hydrogen atom directly bonded to silicon (C) and resin having thiol group (D))
In a preferred embodiment, the resin (2) further includes a resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon or a resin (D) having a thiol group, and a curable catalyst (E). In a preferred embodiment, the resin (2) contains the resin (C) or the resin (D) in addition to the resin (B) described above. Use of the resin (C) is advantageous from the viewpoint of coating film strength, while use of the resin (D) is advantageous from the viewpoint of refractive index.
For example, the resin (2) is applied from the composition by having the resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon in addition to the resin (B) having an unsaturated group, and the curable catalyst (E). When forming the film, it is possible to satisfactorily fill the gap between the surface-modified metal oxides (A) with the resin, and the refractive index of the coating film can be increased. In this case, the presence of the hydrosilylation catalyst (E1) as the curable catalyst (E) is advantageous in terms of improving the film strength after curing of the coating film obtained from the composition.
一方、樹脂(2)が、樹脂(B)に加えてチオール基を有する樹脂(D)及び硬化性触媒(E)を含むことにより、原子屈折の大きな硫黄原子を含有する組成物が、薄膜塗布時に空隙を埋めることが可能となり、塗布膜の屈折率をさらに高めることができる。この場合、硬化性触媒(E)としてラジカル発生剤(E2)を存在させることは、組成物から得られる塗布膜の硬化後の膜強度を向上させる点で有利である。 On the other hand, since the resin (2) contains the resin (D) having a thiol group and the curable catalyst (E) in addition to the resin (B), a composition containing a sulfur atom having a large atomic refraction is applied to a thin film. Sometimes it becomes possible to fill the gap, and the refractive index of the coating film can be further increased. In this case, the presence of the radical generator (E2) as the curable catalyst (E) is advantageous in that the film strength after curing of the coating film obtained from the composition is improved.
なお本開示で、ケイ素に直接結合した水素原子と不飽和基とを共に有する樹脂は、樹脂(B)及び樹脂(C)のいずれにも包含されるものとして取り扱うものとする。またチオール基と不飽和基とを共に有する樹脂は、樹脂(B)及び樹脂(D)のいずれにも包含されるものとして取り扱うものとする。また、ケイ素に直接結合した水素原子とチオール基とを共に有する樹脂は、樹脂(C)及び樹脂(D)のいずれにも包含されるものとして取り扱うものとする。樹脂(2)の全質量に対する、ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)の比率は、好ましくは30〜95質量%、より好ましくは30〜90質量%である。また、樹脂(2)の全質量に対する、チオール基を有する樹脂(D)の比率は、好ましくは30〜95質量%、より好ましくは50〜90質量%である。 In the present disclosure, a resin having both a hydrogen atom directly bonded to silicon and an unsaturated group is treated as being included in both the resin (B) and the resin (C). A resin having both a thiol group and an unsaturated group is handled as being included in both the resin (B) and the resin (D). In addition, a resin having both a hydrogen atom directly bonded to silicon and a thiol group is handled as being included in both the resin (C) and the resin (D). The ratio of the resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon to the total mass of the resin (2) is preferably 30 to 95% by mass, more preferably 30 to 90% by mass. Moreover, the ratio of the resin (D) having a thiol group to the total mass of the resin (2) is preferably 30 to 95% by mass, more preferably 50 to 90% by mass.
ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)は、ケイ素に直接結合した水素原子を一分子中に少なくとも1つ有し、ケイ素に直接結合した水素原子を一分子中に2つ以上有していることが、組成物から得られる塗布膜の硬化後の膜強度を向上させる点で好ましい。樹脂(C)は、単量体でも重合体でもよい。 Resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon has at least one hydrogen atom directly bonded to silicon in one molecule, and has two or more hydrogen atoms directly bonded to silicon in one molecule It is preferable in terms of improving the film strength after curing of the coating film obtained from the composition. Resin (C) may be a monomer or a polymer.
単量体の具体的な例としては、1,1,2,2−テトラメチルジシロキサン、2,4,6,8−テトラメチル−シクロテトラシロキサン、2,4,6,8,10−ペンタメチル−シクロペンタシロキサン等のSi−H結合を有するケイ素化合物が挙げられる。 Specific examples of the monomer include 1,1,2,2-tetramethyldisiloxane, 2,4,6,8-tetramethyl-cyclotetrasiloxane, 2,4,6,8,10-pentamethyl. -The silicon compound which has Si-H bonds, such as cyclopentasiloxane, is mentioned.
重合体の例としては、耐熱性、及び耐光性の観点から、ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)はSiO1/2,SiO2/2,SiO3/2,又はSiO4/2で表されるシリコーンの単位骨格を有するものを好ましく例示できる。具体的な重合体としては両末端SiHジメチルシリコーン、メチルヒドロシロキサン、ジメチルシロキサン、メチルヒドロシロキサンコポリマー、水素化Qレジン等が挙げられる。 As an example of the polymer, from the viewpoint of heat resistance and light resistance, the resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon is SiO 1/2 , SiO 2/2 , SiO 3/2 , or SiO 4 / Those having a unit skeleton of silicone represented by 2 can be preferably exemplified. Specific examples of the polymer include SiH dimethyl silicone at both ends, methyl hydrosiloxane, dimethyl siloxane, methyl hydrosiloxane copolymer, and hydrogenated Q resin.
ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)の重量平均分子量は、好ましくは150以上20,000以下であり、更に好ましくは200以上15,000以下である。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で、標準PMMAを換算して求められる値である。(B)の重量平均分子量が150以上であると、耐熱性及び硬化性の観点から好ましく、20,000以下であると粘度が低くなりハンドリング性が向上する点で好ましい。 The weight average molecular weight of the resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon is preferably 150 or more and 20,000 or less, more preferably 200 or more and 15,000 or less. In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value obtained by converting standard PMMA by gel permeation chromatography (GPC). When the weight average molecular weight of (B) is 150 or more, it is preferable from the viewpoint of heat resistance and curability, and when it is 20,000 or less, the viscosity is lowered and handling properties are improved.
ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)に含まれる、ケイ素に直接結合した水素原子の濃度は、0.1mmol/g以上17mmol/g以下であることが望ましく、耐溶剤性の観点から0.1mmol/g以上、更に0.2mmol/g以上であることが好ましく、膜強度の観点から0.3mmol/g以上であることがより好ましい。一方、耐熱性の観点から17mmol/g以下、更に13mmol/g以下であることが好ましく、硬化収縮を小さくし、クラック耐性を向上させる観点から11mmol/g以下であることがより好ましい。 The concentration of hydrogen atoms directly bonded to silicon contained in the resin (C) having hydrogen atoms directly bonded to silicon is preferably 0.1 mmol / g or more and 17 mmol / g or less, from the viewpoint of solvent resistance. It is preferably 0.1 mmol / g or more, more preferably 0.2 mmol / g or more, and more preferably 0.3 mmol / g or more from the viewpoint of film strength. On the other hand, from the viewpoint of heat resistance, it is preferably 17 mmol / g or less, more preferably 13 mmol / g or less, and more preferably 11 mmol / g or less from the viewpoint of reducing curing shrinkage and improving crack resistance.
ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)の粘度は、2mPa・s以上200Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは2mPa・s以上100Pa・s以下である。2mPa・s以上であると、表面修飾金属酸化物(A)の分散維持性の点で好ましく、200Pa・s以下であると、ハンドリング性の点で好ましい。 The viscosity of the resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon is preferably 2 mPa · s to 200 Pa · s, more preferably 2 mPa · s to 100 Pa · s. When it is 2 mPa · s or more, it is preferable from the viewpoint of dispersion maintaining property of the surface-modified metal oxide (A), and when it is 200 Pa · s or less, it is preferable from the viewpoint of handleability.
不飽和基を有する樹脂(B)とケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)との比率は、硬化膜の強度の観点から、樹脂(B)の有する不飽和基の濃度(mmol/g)とケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)が有するケイ素に直接結合した水素原子の比率(すなわち、[ケイ素に直接結合した水素原子]/[不飽和基])として、2.0〜0.3であることが好ましく、1.8〜0.5であることがより好ましい。上記比率は、組成物の硬化物中に残存した不飽和基が酸化して黄変の原因になることを回避するという観点、及び耐熱性の観点から、0.3以上、更に0.5以上、更に0.6以上であることが好ましく、架橋密度を向上させる観点から、2.0以下、更に1.8以下、更に1.6以下であることが更に好ましい。 From the viewpoint of the strength of the cured film, the ratio of the unsaturated group-containing resin (B) and the resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon is the concentration of the unsaturated group (B / M) in the resin (B). 1. The ratio of the hydrogen atoms directly bonded to silicon in the resin (C) having a hydrogen atom directly bonded to silicon and the resin (C) (ie, [hydrogen atom directly bonded to silicon] / [unsaturated group]) It is preferably 0 to 0.3, and more preferably 1.8 to 0.5. The above ratio is 0.3 or more, more preferably 0.5 or more, from the viewpoint of avoiding that the unsaturated group remaining in the cured product of the composition is oxidized and causing yellowing and from the viewpoint of heat resistance. Further, it is preferably 0.6 or more, and more preferably 2.0 or less, further 1.8 or less, and further preferably 1.6 or less from the viewpoint of improving the crosslinking density.
硬化性触媒(E)は、ヒドロシリル化触媒(E1)を含むことが好ましい。ヒドロシリル化触媒(E1)とは、不飽和基における炭素−炭素不飽和結合部位と、ケイ素原子に直接結合した水素原子との付加反応を促進するための触媒である。ヒドロシリル化触媒(E1)としては、既知のヒドロシリル化触媒を使用できる。ヒドロシリル化触媒として、例えば、白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;H2PtCl4・nH2O、H2PtCl6・nH2O、NaHPtCl6・nH2O、KHPtCl6・nH2O、Na2PtCl6・nH2O、K2PtCl4・nH2O、PtCl4・nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4・nH2O{式中、nは0〜6の整数であり、好ましくは0又は6である。}等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸;塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス;白金黒、パラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィンコンプレックス;クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、ジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体又はビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックス等が挙げられる。これらのヒドロシリル化触媒は、1種類で用いてもよいし、2種類以上のヒドロシリル化触媒を混合して用いてもよい。 The curable catalyst (E) preferably contains a hydrosilylation catalyst (E1). The hydrosilylation catalyst (E1) is a catalyst for promoting an addition reaction between a carbon-carbon unsaturated bond site in an unsaturated group and a hydrogen atom directly bonded to a silicon atom. A known hydrosilylation catalyst can be used as the hydrosilylation catalyst (E1). Examples of hydrosilylation catalysts include platinum group metals such as platinum (including platinum black), rhodium and palladium; H 2 PtCl 4 · nH 2 O, H 2 PtCl 6 · nH 2 O, NaHPtCl 6 · nH 2 O, KHPtCl 6 · nH 2 O, Na 2 PtCl 6 · nH 2 O, K 2 PtCl 4 · nH 2 O, PtCl 4 · nH 2 O, PtCl 2 , Na 2 HPtCl 4 · nH 2 O {where n is 0 It is an integer of ˜6, preferably 0 or 6. }, Such as platinum chloride, chloroplatinic acid and chloroplatinate; alcohol-modified chloroplatinic acid; complex of chloroplatinic acid and olefins; platinum group metals such as platinum black and palladium supported on a support such as alumina, silica and carbon Rhodium-olefin complex; chlorotris (triphenylphosphine) rhodium (Wilkinson catalyst); platinum chloride, chloroplatinic acid or chloroplatinate and vinyl group-containing siloxane, divinyltetramethyldisiloxane platinum complex or vinyl group-containing And a complex with a cyclic siloxane. These hydrosilylation catalysts may be used alone or as a mixture of two or more hydrosilylation catalysts.
組成物中のヒドロシリル化触媒(E1)の含有量としては、白金族金属の質量換算で、表面修飾金属酸化物(A)と、不飽和基を有する樹脂(B)と、ケイ素に直接結合した水素原子を有する樹脂(C)との合計量基準で0.01〜1000ppmが好ましく、0.2〜100ppmがより好ましい。該含有量は、0.01ppm以上であることが反応効率の点で好ましく、1000ppm以下であることが、硬化物の透明性の点で好ましい。 The content of the hydrosilylation catalyst (E1) in the composition was directly bonded to the surface-modified metal oxide (A), the resin (B) having an unsaturated group, and silicon in terms of platinum group metal mass. 0.01-1000 ppm is preferable and 0.2-100 ppm is more preferable on the basis of the total amount with the resin (C) having a hydrogen atom. The content is preferably 0.01 ppm or more from the viewpoint of reaction efficiency, and preferably 1000 ppm or less from the viewpoint of transparency of the cured product.
樹脂(C)及び硬化性触媒(E)を含む組成物は、各種の添加剤を更に含んでもよい。添加剤としては、接着補助剤、硬化遅延剤、追加の樹脂(熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂)、酸化防止剤、並びに紫外線吸収剤から選ばれる1種以上を例示できる。 The composition containing the resin (C) and the curable catalyst (E) may further contain various additives. Examples of the additive include one or more selected from an adhesion assistant, a curing retarder, an additional resin (thermosetting resin and thermoplastic resin), an antioxidant, and an ultraviolet absorber.
チオール基を有する樹脂(D)は、分子中のチオール基を少なくとも1つ有し、分子中に2つ以上のチオール基を有することが硬化膜強度を向上させる点から好ましい。樹脂(D)は単量体でも重合体でもよい。 The resin (D) having a thiol group preferably has at least one thiol group in the molecule and two or more thiol groups in the molecule from the viewpoint of improving the cured film strength. The resin (D) may be a monomer or a polymer.
樹脂(D)が有するチオール基は、本開示では、無置換チオール基(すなわち−SH基)及び置換チオール基(例えば以下に列挙するもの)を包含することを意図する。本開示で、置換チオール基とは、無置換チオール基の水素が、置換又は無置換のアルキル基等の他の基に置換されている基を意図する。置換チオール基としては、置換又は無置換のアルキルチオ基としてメチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、i−プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、i−ブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、n−ペンチルチオ基、iso−ペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、iso−ヘキシルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、3,5,5−トリメチルヘキシルチオ基、n−ヘプチルチオ基、n−オクチルチオ基、n−ノニルチオ基等の総炭素数1以上〜10以下の直鎖又は分岐のアルキルチオ基、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等の総炭素数5以上〜10以下のシクロアルキルチオ基、メトキシエチルチオ基、エトキシエチルチオ基、n−プロポキシエチルチオ基、iso−プロポキシエチルチオ基、n−ブトキシエチルチオ基、iso−ブトキシエチルチオ基、tert−ブトキシエチルチオ基、n−ペンチルオキシエチルチオ基、iso−ペンチルオキシエチルチオ基、n−ヘキシルオキシエチルチオ基、iso−ヘキシルオキシエチルチオ基、n−ヘプチルオキシエチルチオ基等の総炭素数12 以上〜10以下のアルコキシアルキルチオ基、ベンジルチオ基等のアラルキルチオ基、メチルチオエチルチオ基、エチルチオエチルチオ基、n−プロピルチオエチルチオ基、iso−プロピルチオエチルチオ基、n−ブチルチオエチルチオ基、iso−ブチルチオエチルチオ基、tert−ブチルチオエチルチオ基、n−ペンチルチオエチルチオ基、iso−ペンチルチオエチルチオ基、n−ヘキシルチオエチルチオ基、iso−ヘキシルチオエチルチオ基、n−ヘプチルチオエチルチオ基等の総炭素数12以上 〜10以下のアルキルチオアルキルチオ基、置換又は無置換のアリールチオ基としてフェニルチオ基、ナフチルチオ基、2−メチルフェニルチオ基、3−メチルフェニルチオ基、4−メチルフェニルチオ基、2−エチルフェニルチオ基、プロピルフェニルチオ基、ブチルフェニルチオ基、ヘキシルフェニルチオ基、シクロヘキシルフェニルチオ基、2,4−ジメチルフェニルチオ基、2,5−ジメチルフェニルチオ基、2,6−ジメチルフェニルチオ基、3,4−ジメチルフェニルチオ基、3,5−ジメチルフェニルチオ基、3,6−ジメチルフェニルチオ基、2,3,4−トリメチルフェニルチオ基、2,3,5−トリメチルフェニルチオ基、2,3,6−トリメチルフェニルチオ基、2,4,5−トリメチルフェニルチオ基、2,4,6−トリメチルフェニルチオ基、3,4,5−トリメチルフェニルチオ基等の総炭素数12以下の無置換又はアルキル置換アリールチオ基、2−メトキシフェニルチオ基、3−メトキシフェニルチオ基、4−メトキシフェニルチオ基、2−エトキシフェニルチオ基、プロポキシフェニルチオ基、ブトキシフェニルチオ基、ヘキシルオキシフェニルチオ基、シクロヘキシルオキシフェニルチオ基等の炭素数6以下の置換又は無置換のアルキルオキシ基が置換した総炭素数12以下のモノアルコキシアリールチオ基、2,3−ジメトキシフェニルチオ基、2,4−ジメトキシフェニルチオ基、2,5−ジメトキシフェニルチオ基、2,6−ジメトキシフェニルチオ基、3,4−ジメトキシフェニルチオ基、3,5−ジメトキシフェニルチオ基、3,6−ジメトキシフェニルチオ基、4,5−ジメトキシ−1−ナフチルチオ基、4,7−ジメトキシ−1−ナフチルチオ基、4,8−ジメトキシ−1−ナフチルチオ基、5,8−ジメトキシ−1−ナフチルチオ基、5,8−ジメトキシ−2−ナフチルチオ基等の炭素数6以下の置換又は無置換のアルキルオキシ基が置換した総炭素数12以下のジアルコキシアリールチオ基、クロロフェニルチオ基、ジクロロフェニルチオ基、トリクロロフェニルチオ基、ブロモフェニルチオ基、ジブロモフェニルチオ基、ヨードフェニルチオ基、フルオロフェニルチオ基、クロロナフチルチオ基、ブロモナフチルチオ基、ジフルオロフェニルチオ基、トリフルオロフェニルチオ基、テトラフルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基等のハロゲン原子で置換された総炭素数12以下のアリールチオ基等が挙げられるであ。り、耐熱性の観点から、置換又は無置換のアルキルチオ基としてメチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、i−プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、i−ブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、n−ペンチルチオ基、iso−ペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、iso−ヘキシルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、3,5,5−トリメチルヘキシルチオ基、n−ヘプチルチオ基、n−オクチルチオ基、n−ノニルチオ基等の総炭素数1〜10以下の直鎖又は分岐のアルキルチオ基が好ましく、さらに屈折率の観点からメチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、i−プロピルチオ基がより好ましい。 The thiol group possessed by the resin (D) is intended to encompass an unsubstituted thiol group (that is, —SH group) and a substituted thiol group (for example, those listed below) in the present disclosure. In the present disclosure, a substituted thiol group intends a group in which hydrogen of an unsubstituted thiol group is substituted with another group such as a substituted or unsubstituted alkyl group. As the substituted thiol group, a substituted or unsubstituted alkylthio group such as methylthio group, ethylthio group, n-propylthio group, i-propylthio group, n-butylthio group, i-butylthio group, sec-butylthio group, t-butylthio group, n-pentylthio group, iso-pentylthio group, n-hexylthio group, iso-hexylthio group, 2-ethylhexylthio group, 3,5,5-trimethylhexylthio group, n-heptylthio group, n-octylthio group, n-nonylthio group A cycloalkylthio group having 5 to 10 carbon atoms in total, such as a linear or branched alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, a cyclopentylthio group, a cyclohexylthio group, a methoxyethylthio group, and an ethoxyethylthio group. Group, n-propoxyethylthio group, iso-propoxyethylthio group N-butoxyethylthio group, iso-butoxyethylthio group, tert-butoxyethylthio group, n-pentyloxyethylthio group, iso-pentyloxyethylthio group, n-hexyloxyethylthio group, iso-hexyloxy Alkylalkylthio group such as ethylthio group, n-heptyloxyethylthio group and the like having 12 to 10 carbon atoms in total, aralkylthio group such as benzylthio group, methylthioethylthio group, ethylthioethylthio group, n-propylthioethyl Thio group, iso-propylthioethylthio group, n-butylthioethylthio group, iso-butylthioethylthio group, tert-butylthioethylthio group, n-pentylthioethylthio group, iso-pentylthioethylthio group N-hexylthioethylthio group, iso-hexyl An alkylthioalkylthio group having a total carbon number of 12 to 10 such as a thioethylthio group and n-heptylthioethylthio group, a substituted or unsubstituted arylthio group, a phenylthio group, a naphthylthio group, a 2-methylphenylthio group, and a 3-methylphenyl group Thio group, 4-methylphenylthio group, 2-ethylphenylthio group, propylphenylthio group, butylphenylthio group, hexylphenylthio group, cyclohexylphenylthio group, 2,4-dimethylphenylthio group, 2,5- Dimethylphenylthio group, 2,6-dimethylphenylthio group, 3,4-dimethylphenylthio group, 3,5-dimethylphenylthio group, 3,6-dimethylphenylthio group, 2,3,4-trimethylphenylthio Group, 2,3,5-trimethylphenylthio group, 2,3,6-trimethyl An unsubstituted or alkyl-substituted arylthio group having a total carbon number of 12 or less, such as a ruphenylthio group, 2,4,5-trimethylphenylthio group, 2,4,6-trimethylphenylthio group, 3,4,5-trimethylphenylthio group 2-methoxyphenylthio group, 3-methoxyphenylthio group, 4-methoxyphenylthio group, 2-ethoxyphenylthio group, propoxyphenylthio group, butoxyphenylthio group, hexyloxyphenylthio group, cyclohexyloxyphenylthio group A monoalkoxyarylthio group having a total carbon number of 12 or less, a 2,3-dimethoxyphenylthio group, a 2,4-dimethoxyphenylthio group substituted by a substituted or unsubstituted alkyloxy group having 6 or less carbon atoms, such as 2, 5-dimethoxyphenylthio group, 2,6-dimethoxyphenylthio group, 3, -Dimethoxyphenylthio group, 3,5-dimethoxyphenylthio group, 3,6-dimethoxyphenylthio group, 4,5-dimethoxy-1-naphthylthio group, 4,7-dimethoxy-1-naphthylthio group, 4,8- Total carbon number 12 substituted by a substituted or unsubstituted alkyloxy group having 6 or less carbon atoms such as dimethoxy-1-naphthylthio group, 5,8-dimethoxy-1-naphthylthio group, 5,8-dimethoxy-2-naphthylthio group, etc. The following dialkoxyarylthio groups, chlorophenylthio groups, dichlorophenylthio groups, trichlorophenylthio groups, bromophenylthio groups, dibromophenylthio groups, iodophenylthio groups, fluorophenylthio groups, chloronaphthylthio groups, bromonaphthylthio groups , Difluorophenylthio group, trifluorophenylthio group, teto And arylthio groups having a total carbon number of 12 or less substituted with halogen atoms such as a rafluorophenylthio group and a pentafluorophenylthio group. From the viewpoint of heat resistance, the substituted or unsubstituted alkylthio group is methylthio group, ethylthio group, n-propylthio group, i-propylthio group, n-butylthio group, i-butylthio group, sec-butylthio group, t-butylthio group. Group, n-pentylthio group, iso-pentylthio group, n-hexylthio group, iso-hexylthio group, 2-ethylhexylthio group, 3,5,5-trimethylhexylthio group, n-heptylthio group, n-octylthio group, n -A linear or branched alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms in total, such as a nonylthio group, is preferable, and a methylthio group, an ethylthio group, an n-propylthio group, and an i-propylthio group are more preferable from the viewpoint of refractive index.
チオール基を有する樹脂(D)として好適な具体的な化合物としては、耐熱性に優れる点で、飽和若しくは不飽和炭化水素系のチオール化合物が挙げられ、例えばメタンジチオール、1,1−エタンジチオール、1,2−エタンジチオール、1,1−プロパンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,2,3−プロパントリチオール、2,3−ブタンジチオール、1,2−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、ビス(2−メルカプトエチル)スルフィド、3,7−ジチア−1,9−ノナンジチオール、1,2−ベンゼンジチオール、1,3−ベンゼンジチオール、1,4−ベンゼンジチオール、1,3,5−ベンゼントリチオール等が挙げられる。これらの樹脂(D)としては、例えば上記の化合物をそれぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Specific compounds suitable as the resin (D) having a thiol group include saturated or unsaturated hydrocarbon thiol compounds in terms of excellent heat resistance, such as methanedithiol, 1,1-ethanedithiol, 1,2-ethanedithiol, 1,1-propanedithiol, 1,2-propanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,2,3-propanetrithiol, 2,3-butanedithiol, 1,2-butane Dithiol, 1,4-butanedithiol, bis (2-mercaptoethyl) sulfide, 3,7-dithia-1,9-nonanedithiol, 1,2-benzenedithiol, 1,3-benzenedithiol, 1,4-benzene Examples include dithiol and 1,3,5-benzenetrithiol. As these resins (D), for example, the above compounds can be used alone or in combination of two or more.
樹脂(D)が重合体である場合、耐熱性、及び耐光性の観点から、SiO1/2,SiO2/2,SiO3/2,又はSiO4/2で表されるシリコーンの単位骨格を有していることがより好ましい。 When the resin (D) is a polymer, a silicone unit skeleton represented by SiO 1/2 , SiO 2/2 , SiO 3/2 , or SiO 4/2 is used from the viewpoint of heat resistance and light resistance. It is more preferable to have it.
チオール基を有する樹脂(D)に含まれるチオール基濃度は、0.1mmol/g以上25mol/g以下であることが望ましく、耐溶剤性の観点から0.1mmol/g以上、更に0.2mmol/g以上であることが好ましく、膜強度の観点から0.3mmol/g以上であることがより好ましい。一方、耐熱性の観点から25mmol/g以下、更に24mmol/g以下であることが好ましく、硬化収縮を小さくし、クラック耐性を向上させる観点から20mmol/g以下であることがより好ましい。 The thiol group concentration contained in the resin (D) having a thiol group is preferably 0.1 mmol / g or more and 25 mol / g or less, and from the viewpoint of solvent resistance, 0.1 mmol / g or more, and further 0.2 mmol / g. It is preferably g or more, and more preferably 0.3 mmol / g or more from the viewpoint of film strength. On the other hand, from the viewpoint of heat resistance, it is preferably 25 mmol / g or less, more preferably 24 mmol / g or less, and more preferably 20 mmol / g or less from the viewpoint of reducing curing shrinkage and improving crack resistance.
チオール基を有する樹脂(D)の重量平均分子量は、好ましくは150以上20,000以下であり、更に好ましくは200以上15,000以下である。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で、標準PMMAを換算して求められる値である。樹脂(D)の重量平均分子量が150以上であると、耐熱性及び硬化性の観点から好ましく、20,000以下であると粘度が低くなりハンドリング性が向上する点で好ましい。 The weight average molecular weight of the resin (D) having a thiol group is preferably 150 or more and 20,000 or less, more preferably 200 or more and 15,000 or less. In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value obtained by converting standard PMMA by gel permeation chromatography (GPC). When the weight average molecular weight of the resin (D) is 150 or more, it is preferable from the viewpoints of heat resistance and curability, and when it is 20,000 or less, the viscosity is lowered and handling properties are improved.
チオール基を有する樹脂(D)の粘度は、2mPa・s以上200Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは2mPa・s以上100Pa・s以下である。2mPa・s以上であると、表面修飾金属酸化物(A)の分散維持性の点で好ましく、200Pa・s以下であると、ハンドリング性の点で好ましい。 The viscosity of the resin (D) having a thiol group is preferably 2 mPa · s or more and 200 Pa · s or less, and more preferably 2 mPa · s or more and 100 Pa · s or less. When it is 2 mPa · s or more, it is preferable from the viewpoint of dispersion maintaining property of the surface-modified metal oxide (A), and when it is 200 Pa · s or less, it is preferable from the viewpoint of handleability.
不飽和基を有する樹脂(B)とチオール基を有する樹脂(D)との比率としては、樹脂(B)が有する不飽和基の濃度(mmol/g)とチオール基を有する樹脂(D)が有するチオール基濃度との比率である[チオール基]/[不飽和基]として、2.0〜0.3であることが好ましく、硬化膜の強度の観点から1.8〜0.5であることがより好ましい。残存した不飽和基が酸化し、黄変の原因になることを回避する観点、及び耐熱性の観点から、上記比率は0.6以上であることが更に好ましく、架橋密度を向上させる観点から1.6以下であることが更に好ましい。 As a ratio of the resin (B) having an unsaturated group and the resin (D) having a thiol group, the concentration (mmol / g) of the unsaturated group that the resin (B) has and the resin (D) having a thiol group It is preferable that it is 2.0-0.3 as [thiol group] / [unsaturated group] which is a ratio with the thiol group density | concentration to have, and it is 1.8-0.5 from a viewpoint of the intensity | strength of a cured film. It is more preferable. From the viewpoint of avoiding that the remaining unsaturated groups are oxidized and causing yellowing, and from the viewpoint of heat resistance, the ratio is more preferably 0.6 or more, and from the viewpoint of improving the crosslinking density. More preferably, it is 6 or less.
チオール基を有する樹脂(D)を用いる場合、硬化性触媒(E)がラジカル発生剤(E2)を含むことは、樹脂(B)が有する炭素−炭素不飽和結合部位と樹脂(D)が有するチオール基とのラジカル成長−連鎖移動反応に寄与する。この反応は、無触媒下であっても、熱又は紫外線によって自発的に進行するため、必ずしもラジカル発生剤を用いる必要はないが、ラジカル発生剤を用いることで反応速度が著しく向上し、硬化物の分子量が向上し、機械特性及び耐熱、耐光性が向上するという観点から、ラジカル発生剤を用いることが好ましい。 When the resin (D) having a thiol group is used, the curable catalyst (E) contains the radical generator (E2). The resin (B) has a carbon-carbon unsaturated bond site and the resin (D). Contributes to radical growth-chain transfer reaction with thiol groups. Since this reaction proceeds spontaneously by heat or ultraviolet rays even in the absence of a catalyst, it is not always necessary to use a radical generator, but the reaction rate is remarkably improved by using a radical generator, and a cured product is obtained. It is preferable to use a radical generator from the viewpoints of improving the molecular weight and improving mechanical properties, heat resistance and light resistance.
本実施形態において用いることができるラジカル発生剤(E2)としては、熱ラジカル発生剤、光ラジカル発生剤が挙げられる。熱ラジカル発生剤は、熱によってラジカルを発生するものであれば特に制限されない。具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、t−ブチルパーオキサイド、及びクメンヒドロパーオキサイドのような有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物が挙げられる。具体的には、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−70、和光純薬製)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−65、和光純薬製)2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(V−60、和光純薬製)、及び2,2‘’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(V−59、和光純薬製)等のアゾニトリル化合物;オクタノイルパーオキシド(パーロイル(登録商標)O、日油製)、ラウロイルパーオキシド(パーロイル(登録商標)L、日油製)、ステアロイルパーオキシド(パーロイル(登録商標)S、日油製)、スクシニックアシッドパーオキシド(パーロイル(登録商標)SA、日油製)、ベンゾイルパーオキサイド(ナイパー(登録商標)BW、日油製)、イソブチリルパーオキサイド(パーロイル(登録商標)IB、日油製)、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキシド(ナイパー(登録商標)CS、日油製)、及び3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキシド(パーロイル(登録商標)355、日油製)等のジアシルパーオキサイド類;ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート(パーロイル(登録商標)NPP−50M、日油製)、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート(パーロイル(登録商標)IPP−50、日油製)、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(パーロイル(登録商標)TCP、日油製)、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート(パーロイル(登録商標)EEP、日油製)、ジ−2−エトキシヘキシルパーオキシジカーボネート(パーロイル(登録商標)OPP、日油製)、ジ−2−メトキシブチルパーオキシジカーボネート(パーロイル(登録商標)MBP、日油製)、及びジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート(パーロイル(登録商標)SOP、日油製)等のパーオキシジカーボネート類;t−ブチルヒドロパーオキサイド(パーブチル(登録商標)H−69、日油製)、及び1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオキサイド(パーオクタ(登録商標)H、日油製)、等のヒドロパーオキサイド類;ジ−t−ブチルパーオキサイド(パーブチル(登録商標)D、日油製)、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン(パーヘキサ(登録商標)25B、日油製)等のジアルキルパーオキサイド類;α,α’−ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(ダイパー(登録商標)ND、日油製)、クミルパーオキシネオデカノエート(パークミル(登録商標)ND、日油製)、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート(パーオクタ(登録商標)ND、日油製)、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシネオデカノエート(パーシクロ(登録商標)ND、日油製)、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート(パーヘキシル(登録商標)ND、日油製)、t−ブチルパーオキシネオデカノエート(パーブチル(登録商標)ND、日油製)、t−ヘキシルパーオキシピバレート(パーヘキシル(登録商標)PV、日油製)、t−ブチルパーオキシピバレート(パーブチル(登録商標)PV、日油製)、1,1,3,3,−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(パーオクタ(登録商標)O、日油製)2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン(パーヘキサ(登録商標)250、日油製)、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(パーシクロ(登録商標)O、日油製)、t−ヘキシルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(パーヘキシル(登録商標)O、日油製)、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(パーブチル(登録商標)O、日油製)、t−ブチルパーオキシイソブチレート(パーブチル(登録商標)IB、日油製)、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(パーヘキシル(登録商標)I、日油製)、及びt−ブチルパーオキシマレイックアシッド(パーブチル(登録商標)MA、日油製)、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(トリゴノックス(登録商標)121、化薬アクゾ製)、t−アミルパーオキシ3,5,5−トリメチルヘキサノエート(カヤエステル(登録商標)AN、化薬アクゾ製)等のパーオキシエステル類等の有機過酸化物等が挙げられる。また、これら熱ラジカル発生剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the radical generator (E2) that can be used in the present embodiment include a thermal radical generator and a photo radical generator. The thermal radical generator is not particularly limited as long as it generates radicals by heat. Specific examples include organic peroxides such as benzoyl peroxide, lauryl peroxide, t-butyl peroxide, and cumene hydroperoxide; azo compounds such as azobisisobutyronitrile. Specifically, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (V-70, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (V-65, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2,2′-azobisisobutyronitrile (V-60, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), and 2,2 ″ -azobis (2-methylbutyronitrile) (V -59, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.); octanoyl peroxide (Perroyl (registered trademark) O, manufactured by NOF), lauroyl peroxide (Perroyl (registered trademark) L, manufactured by NOF), stearoyl peroxide ( Parroyl (registered trademark) S, manufactured by NOF), succinic acid peroxide (Perroyl (registered trademark) SA, manufactured by NOF), benzoyl peroxide (NIPER (registered trademark) BW, manufactured by NOF), ISOBU Ril peroxide (Perroyl (registered trademark) IB, manufactured by NOF), 2,4-dichlorobenzoyl peroxide (Nyper (registered trademark) CS, manufactured by NOF), and 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide ( Diacyl peroxides such as Parroyl (registered trademark) 355, manufactured by NOF Corporation; di-n-propyl peroxydicarbonate (Perroyl (registered trademark) NPP-50M, manufactured by NOF Corporation), diisopropyl peroxydicarbonate (parroyl ( (Registered trademark) IPP-50, manufactured by NOF Corporation), bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate (Perroyl (registered trademark) TCP, manufactured by NOF Corporation), di-2-ethoxyethyl peroxydicarbonate (parroyl) (Registered trademark) EEP, manufactured by NOF Corporation), di-2-ethoxyhexylperoxydicarbonate (Paroyl (registered trademark) OPP, manufactured by NOF), di-2-methoxybutyl peroxydicarbonate (paroyl (registered trademark) MBP, manufactured by NOF), and di (3-methyl-3-methoxybutyl) par Peroxydicarbonates such as oxydicarbonate (Perroyl (registered trademark) SOP, manufactured by NOF Corporation); t-butyl hydroperoxide (Perbutyl (registered trademark) H-69, manufactured by NOF Corporation), and 1,1,3 , 3-tetramethylbutyl hydroperoxide (Perocta (registered trademark) H, manufactured by NOF Corporation), etc .; di-t-butyl peroxide (Perbutyl (registered trademark) D, manufactured by NOF Corporation), 2 , 5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane (Perhexa (registered trademark) 25B, manufactured by NOF Corporation) and the like; α, α'-bis (neodecanoylperoxy) diisopropylbenzene (Daiper (registered trademark) ND, manufactured by NOF), cumylperoxyneodecanoate (PARKMILL (registered trademark) ND, manufactured by NOF), 1, 1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate (Perocta® ND, manufactured by NOF), 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxyneodecanoate (Percyclo®ND), NOF), t-hexyl peroxyneodecanoate (Perhexyl (registered trademark) ND, manufactured by NOF), t-butyl peroxyneodecanoate (perbutyl (registered trademark) ND, manufactured by NOF), t -Hexyl peroxypivalate (perhexyl (registered trademark) PV, manufactured by NOF Corporation), t-butyl peroxypivalate (perbutyl (registered trademark) PV, JP 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate (Perocta® O, manufactured by NOF Corporation) 2,5-dimethyl-2,5-bis (2- Ethylhexanoylperoxy) hexane (Perhexa (registered trademark) 250, manufactured by NOF), 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxy-2-ethylhexanoate (Percyclo (registered trademark) O, manufactured by NOF), t-hexylperoxy 2-ethylhexanoate (perhexyl (registered trademark) O, manufactured by NOF), t-butylperoxy 2-ethylhexanoate (perbutyl (registered trademark) O, manufactured by NOF), t- Butyl peroxyisobutyrate (Perbutyl (registered trademark) IB, manufactured by NOF Corporation), t-hexyl peroxyisopropyl monocarbonate (Perhexyl (registered trademark) I, NOF Corporation) ), And t-butyl peroxymaleic acid (Perbutyl (registered trademark) MA, manufactured by NOF), t-amylperoxy 2-ethylhexanoate (Trigonox (registered trademark) 121, manufactured by Kayaku Akzo), Examples thereof include organic peroxides such as peroxyesters such as t-amylperoxy 3,5,5-trimethylhexanoate (Kayaester (registered trademark) AN, manufactured by Kayaku Akzo). Moreover, these thermal radical generators can be used alone or in combination of two or more.
光ラジカル発生剤は、光によってラジカルを発生するものであれば特に制限されないが、好ましいものとしては365nmの波長の光に対する吸収を持つ以下の化合物が挙げられる。
(1)ベンゾフェノン誘導体;例えば、ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン等
(2)アセトフェノン誘導体;例えば、トリクロロアセトフェノン、2,2’−ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン、フェニルグリオキシル酸メチル、(2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン)(BASF株式会社製IRGACURE(登録商標)127)等
(3)チオキサントン誘導体;例えば、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等
(4)ベンジル誘導体;例えば、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール等
(5)ベンゾイン誘導体;例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチル−1フェニルプロパン−1−オン等
(6)オキシム系化合物;例えば、1−フェニル−1,2−ブタンジオン−2−(O−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−ベンゾイル)オキシム、1,3−ジフェニルプロパントリオン−2−(O−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−3−エトキシプロパントリオン−2−(O−ベンゾイル)オキシム、1,2−オクタンジオン、1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)](BASF株式会社製IRGACURE(登録商標)OXE−01)、エタノン−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)(BASF株式会社製IRGACURE(登録商標)OXE02)等
The photoradical generator is not particularly limited as long as it generates radicals by light. Preferred examples thereof include the following compounds having absorption with respect to light having a wavelength of 365 nm.
(1) benzophenone derivatives; for example, benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, etc. (2) acetophenone derivatives For example, trichloroacetophenone, 2,2′-diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-Methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methylpropionyl) -benzyl] -Phenyl} -2-methylpropan-1-one, pheny Methyl glyoxylate, (2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl} -2-methyl-propan-1-one) (manufactured by BASF Corporation) (3) thioxanthone derivatives; for example, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, etc. (4) benzyl derivatives; for example, benzyl, benzyldimethyl ketal, benzyl-β-methoxy (5) benzoin derivatives such as ethyl acetal; for example, benzoin, benzoin methyl ether, 2-hydroxy-2-methyl-1phenylpropan-1-one, etc. (6) oxime compounds; such as 1-phenyl-1,2- Butanedione-2- (O-Met Xoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (O-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (O-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl -1,2-propanedione-2- (O-benzoyl) oxime, 1,3-diphenylpropanetrione-2- (O-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-3-ethoxypropanetrione-2- (O- Benzoyl) oxime, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) -2- (O-benzoyloxime)] (IRGACURE (registered trademark) OXE-01 manufactured by BASF Corporation), ethanone-1- [9 -Ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] -1- (O-acetyloxy ) (Manufactured by BASF Co., Ltd. IRGACURE (registered trademark) OXE02), etc.
(7)α−ヒドロキシケトン系化合物;例えば、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチルプロパン等
(8)α−アミノアルキルフェノン系化合物;例えば、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(BASF株式会社製IRGACURE(登録商標)369)、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)ブタン−1−オン等
(9)フォスフィンオキサイド系化合物;例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド(BASF株式会社製DAOCURE(登録商標)TPO)等
(10)チタノセン化合物;例えば、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル)チタニウム等
(11)ベンゾエイト誘導体;例えば、エチル−p−(N,N−ジメチルアミノベンゾエイト)等
(12)アクリジン誘導体;例えば、9−フェニルアクリジン等
これら光ラジカル発生剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。また、熱ラジカル発生剤と光ラジカル発生剤を混合して使用しても良い。
(7) α-hydroxy ketone compounds; for example, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl -1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methylpropionyl) -benzyl] phenyl} -2-methylpropane and the like (8) α-aminoalkylphenone Compounds such as 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (IRGACURE (registered trademark) 369 manufactured by BASF Corporation), 2-dimethylamino-2- (4- (9) phosphine oxide compounds such as methylbenzyl) -1- (4-morpholin-4-yl-phenyl) butan-1-one; (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl -Phosphine oxide (DAOCURE (registered trademark) TPO manufactured by BASF Corporation) and the like (10) Titanocene compounds; for example, bis (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3 -(1H-pyrrol-1-yl) phenyl) titanium and the like (11) benzoate derivatives; for example, ethyl-p- (N, N-dimethylaminobenzoate) and the like (12) acridine derivatives; for example, 9-phenylacridine and the like These photo radical generators may be used alone or in combination of two or more. It can be used. Further, a heat radical generator and a photo radical generator may be mixed and used.
ラジカル発生剤(E2)の量としては、表面修飾金属酸化物(A)と樹脂(B)と樹脂(D)との合計質量100質量部を基準として、0.1質量部以上10質量部以下が好ましく、0.23質量部以上5質量部以下がより好ましい。更に好ましくは0.32質量部以上3質量部以下である。0.1質量部以上であると硬化が良好に進行するため好ましく、10質量部以下であると、光又は熱による硬化後の硬化物に着色が少ないため好ましい。 The amount of the radical generator (E2) is 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the total mass of the surface-modified metal oxide (A), the resin (B), and the resin (D). Is preferably 0.23 parts by mass or more and 5 parts by mass or less. More preferably, it is 0.32 parts by mass or more and 3 parts by mass or less. Curing proceeds favorably when the amount is 0.1 parts by mass or more, and when the amount is 10 parts by mass or less, the cured product after curing by light or heat is less colored.
また、組成物の安定性をより向上させるため、ラジカル反応を抑制する化合物を重合抑制剤として配合できる。特に、先にあげたラジカル発生剤を用いる場合には組成物の安定性が低下する傾向にあるため、このような化合物を併用することが好ましい。このような化合物としては、トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフェニル等のリン系化合物;p−メトキシフェノ−ル、ハイドロキノン、ピロガロ−ル、ナフチルアミン、tert−ブチルカテコ−ル、塩化第一銅、2、6ージ−tert−ブチル−p−クレゾ−ル、2、2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノ−ル)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノ−ル)、N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩、ジフェニルニトロソアミン等のラジカル重合禁止剤;ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジアミノメチル)フェノール、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類;2-メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチルへキシルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダール等のイミダゾール類があげられる。 Moreover, in order to improve the stability of a composition more, the compound which suppresses a radical reaction can be mix | blended as a polymerization inhibitor. In particular, when the radical generator mentioned above is used, the stability of the composition tends to be lowered, and therefore it is preferable to use such a compound in combination. Examples of such compounds include phosphorus compounds such as triphenylphosphine and triphenyl phosphite; p-methoxyphenol, hydroquinone, pyrogallol, naphthylamine, tert-butylcatechol, cuprous chloride, 2, 6-di-tert-butyl-p-cresol, 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) Radical), N-nitrosophenylhydroxylamine aluminum salt, diphenylnitrosamine and other radical polymerization inhibitors; benzyldimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (diaminomethyl) phenol, diaza Tertiary amines such as bicycloundecene; 2-methylimidazole, 2- Examples include imidazoles such as ethyl-4-methylimidazole, 2-ethylhexylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole and the like.
リン系化合物のうち、亜リン酸トリフェニルはラジカル反応の抑制効果が高く、かつ室温で液状であり取り扱いが容易であるため好ましい。リン系化合物(特に亜リン酸トリフェニル)を組成物に配合する場合には、リン系化合物(特に亜リン酸トリフェニル)の量は、表面修飾金属酸化物(A)と樹脂(B)と樹脂(D)との合計質量100質量部に対して、ラジカル反応を抑制する効果の観点から0.1質量部以上が好ましく、硬化性の観点から10質量部以下であることが好ましい。 Of the phosphorus compounds, triphenyl phosphite is preferable because it has a high radical reaction suppressing effect, is liquid at room temperature, and is easy to handle. When a phosphorus compound (especially triphenyl phosphite) is blended in the composition, the amount of the phosphorus compound (especially triphenyl phosphite) depends on the surface-modified metal oxide (A) and the resin (B). From a viewpoint of the effect which suppresses a radical reaction with respect to 100 mass parts of total mass with resin (D), 0.1 mass part or more is preferable, and it is preferable that it is 10 mass parts or less from a sclerosing | hardenable viewpoint.
ラジカル重合禁止剤のうち、ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩は少量でもラジカル反応の抑制効果が高く、かつ得られる硬化物の色調に優れるため好ましい。ラジカル重合禁止剤(特にニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩)を組成物に配合する場合には、ラジカル重合禁止剤(特にニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩)の量は、表面修飾金属酸化物(A)と樹脂(B)と樹脂(D)との合計質量100質量部に対して、ラジカル重合抑制効果の観点から0.0001質量部以上が好ましく、硬化性の観点から0.1質量部以下であることが好ましい。 Of the radical polymerization inhibitors, nitrosophenylhydroxylamine aluminum salts are preferable because they have a high effect of suppressing radical reaction even in a small amount and are excellent in the color tone of the resulting cured product. When a radical polymerization inhibitor (especially nitrosophenylhydroxylamine aluminum salt) is added to the composition, the amount of radical polymerization inhibitor (especially nitrosophenylhydroxylamine aluminum salt) depends on the surface-modified metal oxide (A) and the resin. The total mass of 100 parts by mass of (B) and the resin (D) is preferably 0.0001 parts by mass or more from the viewpoint of the effect of suppressing radical polymerization, and 0.1 mass parts or less from the viewpoint of curability. preferable.
三級アミン類のうち、ベンジルジメチルアミンは少量でもラジカル反応の抑制効果が高く、かつ室温で液状であり取り扱いが容易であるため好ましい。三級アミン類(特にベンジルジメチルアミン)を、組成物に配合する場合には、三級アミン類(特にベンジルジメチルアミン)の量は、表面修飾金属酸化物(A)と樹脂(B)と樹脂(D)の合計質量100質量部に対して、ラジカル重合抑制性の観点から0.001質量部以上が好ましく、耐熱性の観点から5質量部以下であることが好ましい。 Of the tertiary amines, benzyldimethylamine is preferred because it has a high effect of suppressing radical reaction even in a small amount and is liquid at room temperature and easy to handle. When a tertiary amine (especially benzyldimethylamine) is blended in the composition, the amount of the tertiary amine (especially benzyldimethylamine) depends on the surface-modified metal oxide (A), resin (B) and resin. From the viewpoint of radical polymerization inhibition, 0.001 part by mass or more is preferable with respect to the total mass of 100 parts by mass of (D), and preferably 5 parts by mass or less from the viewpoint of heat resistance.
本実施形態の組成物には、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、離型剤、発泡剤、核剤、着色剤、架橋剤、分散助剤、可塑剤、難燃剤等を配合することもできる。これらの材料は公知の方法、例えば遠心分離等を用いて組成物の他の成分と混合し、得られた混合物を公知の方法、例えば真空脱泡等で泡抜きすることが好ましい。 The composition of this embodiment includes a heat stabilizer, an antioxidant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a lubricant, an antistatic agent, a release agent, a foaming agent, a nucleating agent, a coloring agent, a crosslinking agent, and a dispersion aid. Further, a plasticizer, a flame retardant and the like can be blended. These materials are preferably mixed with other components of the composition using a known method such as centrifugation, and the resulting mixture is preferably defoamed by a known method such as vacuum defoaming.
<溶剤>
また、本実施形態の組成物には必要に応じて溶剤を添加することができる。溶剤としては、従来公知のものを任意に用いることができる。硬化、成形時の発泡、及び硬化物中の溶剤の残存を防止するため、溶剤の含有量は、組成物の固形分100質量部に対し、1900質量部以下であることが好ましく、900質量部以下であることがより好ましい。上記溶剤の含有量は、組成物の固形分100質量部に対し、50質量部以上、更に1100質量部以上であってよい。
<Solvent>
Moreover, a solvent can be added to the composition of this embodiment as needed. A conventionally well-known thing can be arbitrarily used as a solvent. In order to prevent curing, foaming at the time of molding, and residual solvent in the cured product, the content of the solvent is preferably 1900 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid content of the composition, and 900 parts by mass The following is more preferable. Content of the said solvent may be 50 mass parts or more with respect to 100 mass parts of solid content of a composition, Furthermore, 1100 mass parts or more may be sufficient.
<分散体>
本開示はまた、前述した粒子(1)と、分散媒とを含む分散体を提供する。分散媒としては、上記の溶剤と同様の従来公知のものを任意に用いることができる。分散媒の量は、粒子(1)100質量部に対して、塗膜性の観点から、好ましくは1900質量部以下、より好ましくは1500質量部以下であり、塗膜性の観点から、好ましくは100質量部以上、より好ましくは150質量部以上である。該分散体は、前述の組成物の調製に好適に使用できる。又は、該分散体と必要に応じて硬化性触媒とを用いて硬化物を形成することもできる。
<Dispersion>
The present disclosure also provides a dispersion comprising the particles (1) described above and a dispersion medium. As the dispersion medium, a conventionally known medium similar to the above solvent can be arbitrarily used. The amount of the dispersion medium is preferably 1900 parts by mass or less, more preferably 1500 parts by mass or less, preferably 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the particles (1). 100 parts by mass or more, more preferably 150 parts by mass or more. The dispersion can be suitably used for preparing the aforementioned composition. Alternatively, a cured product can be formed using the dispersion and, if necessary, a curable catalyst.
<透明複合材>
本実施形態の別の態様は、上述した組成物の硬化物を含む透明複合材である。好ましい態様において、透明複合材は周期的な凹凸構造を有する。周期的な凹凸構造としては、凹凸構造層について後述するようなものを例示できる。
<Transparent composite material>
Another aspect of the present embodiment is a transparent composite material containing a cured product of the above-described composition. In a preferred embodiment, the transparent composite material has a periodic uneven structure. Examples of the periodic concavo-convex structure include those described below for the concavo-convex structure layer.
典型的な態様において、透明複合材は、本開示の組成物を透明基材に上に塗工することにより製造できる。塗工方法としては、スピンコーター、バーコーター、キャピラリーコーター、R&Rコーター、スロットダイコーター、リップコーター、コンマコーター、グラビアコーター等の方法を用いることができる。生産性及び膜厚の観点から、グラビアコーター、キャピラリーコーター、又はリップコーターによる塗工が好ましい。透明基材としては、ガラス、サファイア、PET、TAC、PEN、アクリル樹脂等を例示できる。 In an exemplary embodiment, the transparent composite can be produced by coating the composition of the present disclosure onto a transparent substrate. As a coating method, methods such as a spin coater, a bar coater, a capillary coater, an R & R coater, a slot die coater, a lip coater, a comma coater, and a gravure coater can be used. From the viewpoint of productivity and film thickness, coating with a gravure coater, capillary coater, or lip coater is preferred. Examples of the transparent substrate include glass, sapphire, PET, TAC, PEN, acrylic resin, and the like.
透明複合材は、透明基材上の、本実施形態において開示される組成物を乾燥、加熱、若しくは露光することにより、又は乾燥・露光した後加熱することにより得ることができる。 The transparent composite material can be obtained by drying, heating, or exposing the composition disclosed in the present embodiment on the transparent substrate, or heating after drying / exposure.
製造される透明複合材の膜厚としては、1nmから100μm程度が好ましく、成形加工性の観点から2nm以上が好ましく、より好ましくは5nm以上である。また、透明性の観点から50μm以下がより好ましく、耐クラック性の観点から30μm以下が更に好ましい。 The thickness of the transparent composite material to be produced is preferably about 1 nm to 100 μm, preferably 2 nm or more, more preferably 5 nm or more from the viewpoint of moldability. Moreover, from a viewpoint of transparency, 50 micrometers or less are more preferable, and from a viewpoint of crack resistance, 30 micrometers or less are still more preferable.
透明複合材を製造する際の硬化温度は種々設定できるが、硬化速度と成形加工性との点から30℃〜300℃が好ましく、70℃〜200℃がさらに好ましい。 Various curing temperatures can be set for producing the transparent composite material, but 30 to 300 ° C. is preferable and 70 to 200 ° C. is more preferable from the viewpoint of the curing rate and molding processability.
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的又は連続的に温度を変化させてもよい。硬化を一定の温度で行うよりも、多段階的又は連続的に温度を上昇させながら反応させた方が、歪の少ない均一な硬化物が得られやすくクラックが発生しにくいという点において好ましい。 Curing may be performed at a constant temperature, but the temperature may be changed in multiple steps or continuously as required. Rather than performing curing at a constant temperature, it is preferable that the reaction is carried out while raising the temperature in a multistage or continuous manner in that a uniform cured product with less distortion is easily obtained and cracks are less likely to occur.
光による硬化処理を行う場合には、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線等を使用できる。光源としては、例えば、低圧若しくは高圧の水銀ランプ、重水素ランプ、又はアルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスの放電光、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、又はXeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF若しくはArCl等のエキシマレーザー等を使用することができる。これらの光源の出力は、10〜5,000Wであることが好ましい。 In the case of performing a curing treatment with light, for example, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, or the like can be used. Examples of the light source include a low-pressure or high-pressure mercury lamp, deuterium lamp, or discharge light of a rare gas such as argon, krypton, or xenon, YAG laser, argon laser, carbon dioxide laser, or XeF, XeCl, XeBr, KrF, An excimer laser such as KrCl, ArF or ArCl can be used. The output of these light sources is preferably 10 to 5,000 W.
<凹凸構造層>
本開示の組成物の用途の一例として、特にこれに制限されるものではないが、半導体発光素子の輝度向上のための素子表面に形成された凹凸微細構造層としての利用が挙げられる。例えば、このような凹凸構造層を透明基材上に形成することにより、前述の透明複合材を形成できる。
<Uneven structure layer>
An example of the use of the composition of the present disclosure is not particularly limited thereto, but includes use as an uneven microstructure layer formed on the element surface for improving the luminance of the semiconductor light emitting element. For example, the above-described transparent composite material can be formed by forming such an uneven structure layer on a transparent substrate.
凹凸構造の形状は複数の柵状体が配列したラインアンドスペース構造、複数のドット(凸部、突起)状構造が配列したドット構造、及び複数のホール(凹部)状構造が配列したホール構造を採用できる。ドット構造やホール構造は、例えば、円錐、円柱、円錐台形、四角錐、四角柱、六角錐、六角柱、多角錐、多角柱、及び二重リング状、多重リング状の構造が挙げられる。なお、これらの形状は底面の外径が歪んだ形状や、側面が湾曲した形状を含む。なお、ドット構造とは、複数の凸部が互いに独立して配置された構造である。即ち、各凸部は連続した凹部により隔てられる。なお、各凸部は連続した凹部により滑らかに接続されてもよい。一方、ホール構造とは、複数の凹部が互いに独立して配置された構造である。即ち、各凹部は連続した凸部により隔てられる。なお、各凹部は連続した凸部により滑らかに接続されてもよい。凹凸構造層は、典型的には、凹凸構造として多数の突起を有する。突起は、周期的な配置であっても、周期的な配置でなくてもよく、長期的な秩序を持っていてもよい。周期的な凹凸構造としては、正六方配列、六方配列、準六方配列、準四方配列、四方配列、及び正四方配列などが例示されるが、これらに限定されるものではない。また、各突起の形状は、同じでも異なっていてもよい。各々の突起に関して、頂部と底部とを画定できる。凹凸構造の大きさとしては、凹凸構造の幅(典型的には、上記突起における底部の幅)が発光層の発光波長と同程度かそれ以下であることが好ましく、また凹凸構造の高さ(典型的には、上記突起における底部から頂部までの高さ)が発光層の発光波と同程度かそれ以上のものであることが好ましい。この場合、発光素子と周囲の封止部材との界面でのこれらの間の屈折率差がより緩和されて光の反射が抑制されるとともに、光散乱の効果が良好に得られる。 その結果、凹凸構造が存在しない場合に、発光素子と周囲の封止部材との界面で臨界角を超えて全反射し、透明層や半導体層の内部に閉じ込められていた光も、凹凸構造の存在で光の進行方向が変化するために、臨界角以内に入る割合が増加することによって光取り出し量が向上する。 The shape of the concavo-convex structure is a line-and-space structure in which a plurality of fence-like bodies are arranged, a dot structure in which a plurality of dot (convex parts, protrusions) -like structures are arranged, and a hole structure in which a plurality of hole (concave) -like structures are arranged. Can be adopted. Examples of the dot structure and the hole structure include a cone, a cylinder, a truncated cone, a quadrangular pyramid, a quadrangular column, a hexagonal pyramid, a hexagonal column, a polygonal pyramid, a polygonal column, a double ring shape, and a multiple ring shape. These shapes include a shape in which the outer diameter of the bottom surface is distorted and a shape in which the side surface is curved. The dot structure is a structure in which a plurality of convex portions are arranged independently of each other. That is, each convex part is separated by a continuous concave part. In addition, each convex part may be smoothly connected by the continuous recessed part. On the other hand, the hole structure is a structure in which a plurality of recesses are arranged independently of each other. That is, each recessed part is separated by the continuous convex part. In addition, each recessed part may be smoothly connected by the continuous convex part. The concavo-convex structure layer typically has a large number of protrusions as the concavo-convex structure. The protrusions may be arranged periodically or not arranged periodically, and may have long-term order. Examples of the periodic uneven structure include, but are not limited to, a regular hexagonal arrangement, a hexagonal arrangement, a quasi-hexagonal arrangement, a quasi-tetragonal arrangement, a tetragonal arrangement, and a regular tetragonal arrangement. Moreover, the shape of each protrusion may be the same or different. For each projection, a top and bottom can be defined. The size of the concavo-convex structure is preferably such that the width of the concavo-convex structure (typically, the width of the bottom of the protrusion) is equal to or less than the emission wavelength of the light-emitting layer, and the height of the concavo-convex structure ( Typically, the height from the bottom to the top of the protrusion is preferably equal to or higher than the emission wave of the light emitting layer. In this case, the refractive index difference between them at the interface between the light emitting element and the surrounding sealing member is further relaxed to suppress the reflection of light, and the effect of light scattering can be obtained satisfactorily. As a result, when there is no concavo-convex structure, light that is totally reflected beyond the critical angle at the interface between the light emitting element and the surrounding sealing member, and is confined inside the transparent layer or the semiconductor layer, Since the traveling direction of light changes due to the presence of light, the amount of light extraction is improved by increasing the ratio within the critical angle.
特に、凹凸構造の高さ(典型的には、上記突起における底部から頂部までの高さ)は、50nm以上が好ましく、より好ましくは100nm以上、更に好ましくは200nm以上、より更に好ましくは350nm以上である。また、凹凸構造層における凹凸構造の高さは、1500nm以下であることが好ましく、より好ましくは1300nm以下、更に好ましくは1200nm以下である。凹凸構造の高さが50nm以上である場合、発光素子と周囲の封止部材との界面でのこれらの間の屈折率差がより緩和されて光の反射が抑制されるとともに、光散乱の効果が良好に得られる。 その結果、凹凸構造が存在しない場合に、発光素子と周囲の封止部材との界面で臨界角を超えて全反射し、透明層や半導体層の内部に閉じ込められていた光も、凹凸構造の存在で光の進行方向が変化するために、臨界角以内に入る割合が増加することによって光取り出し量が向上する。1500nm以下である場合、生産性の点で有利である。 In particular, the height of the concavo-convex structure (typically, the height from the bottom to the top of the protrusion) is preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more, still more preferably 200 nm or more, and still more preferably 350 nm or more. is there. The height of the concavo-convex structure in the concavo-convex structure layer is preferably 1500 nm or less, more preferably 1300 nm or less, and still more preferably 1200 nm or less. When the height of the concavo-convex structure is 50 nm or more, the refractive index difference between them at the interface between the light emitting element and the surrounding sealing member is further relaxed to suppress light reflection, and the effect of light scattering. Is obtained satisfactorily. As a result, when there is no concavo-convex structure, light that is totally reflected beyond the critical angle at the interface between the light emitting element and the surrounding sealing member, and is confined inside the transparent layer or the semiconductor layer, Since the traveling direction of light changes due to the presence of light, the amount of light extraction is improved by increasing the ratio within the critical angle. When it is 1500 nm or less, it is advantageous in terms of productivity.
凹凸構造層の屈折率は、半導体発光素子において用いられる基板により近い屈折率が好ましく、光取出し効率の点から1.50以上であることが好ましく、1.60以上であることがより好ましく、1.70以上であることが更に好ましい。該屈折率は、凹凸微細構造層の透明性の点から、好ましくは2.00以下であり、更に好ましくは1.95以下である。 The refractive index of the concavo-convex structure layer is preferably a refractive index closer to that of the substrate used in the semiconductor light emitting device, preferably 1.50 or more, more preferably 1.60 or more, from the viewpoint of light extraction efficiency. More preferably, it is 70 or more. The refractive index is preferably 2.00 or less, and more preferably 1.95 or less, from the viewpoint of the transparency of the uneven microstructure layer.
所望の凹凸が形成された構造層は、種々の方法、例えば、平滑膜を形成した後にエッチングする方法、未硬化塗布膜への凹凸形成、賦形モールドを用いて凹凸を転写した後に乾燥又は光若しくは熱による硬化を経る方法、プレス加工、射出成形等の公知の加工方法、等により形成できる。また、凹凸が形成された構造を有する光学シートを別に作製し、基板に張り付けることでも形成できる。この光学シートは、種々の方法、例えば、基板をエッチングする方法、平滑膜を形成した後にエッチングする方法、未硬化塗布膜への凹凸形成、賦形モールドを用いて凹凸を転写した後に乾燥又は光若しくは熱による硬化を経る方法、プレス加工、射出成形等の公知の加工方法、等により形成できる。この中でも、光学シートを基板に張り付ける方法が、生産性の観点で有利である。この光学シートが、凹凸が形成された構造域と隙間路を有する光学シートである場合、発光素子個片化に伴うダイシングの生産性を高めることが可能となり好ましい。 The structure layer on which the desired unevenness is formed can be dried or light after various methods, for example, a method of etching after forming a smooth film, forming unevenness on an uncured coating film, transferring unevenness using a shaping mold, Alternatively, it can be formed by a method such as curing by heat, a known processing method such as press working or injection molding. Alternatively, it can be formed by separately producing an optical sheet having a structure with irregularities and attaching it to a substrate. This optical sheet can be dried by various methods, for example, a method of etching a substrate, a method of etching after forming a smooth film, formation of unevenness on an uncured coating film, transfer of unevenness using a shaping mold, and drying or light. Alternatively, it can be formed by a method such as curing by heat, a known processing method such as press working or injection molding. Among these, the method of attaching the optical sheet to the substrate is advantageous from the viewpoint of productivity. In the case where the optical sheet is an optical sheet having a structure area with unevenness and a gap, it is possible to increase the dicing productivity associated with the separation of the light emitting elements.
基板の所望の位置に凹凸構造を形成するための位置合わせには、公知の方法を用いることができる。例えば、基板のオリフラ、又は刻印を目印に、マスクを配置する方法、凹凸賦形モールドを配置する方法、シートを張り付ける方法などがある。シートを張り付ける方法を用いる場合には、シートに刻印をつけておくこともできる。シートに刻印をつける方法を用いると、位置合わせを簡便に行うことができ、生産性の観点で有利である。 A well-known method can be used for alignment for forming the concavo-convex structure at a desired position on the substrate. For example, there are a method of arranging a mask, a method of arranging a concavo-convex shaping mold, a method of sticking a sheet, etc. using an orientation flat or engraving of a substrate as a mark. When using the method of sticking a sheet, the sheet can be engraved. Use of a method for marking a sheet makes it possible to easily perform alignment and is advantageous from the viewpoint of productivity.
<光学素子>
本発明の別の態様は、上記透明複合材を含む光学素子を提供する。
光学素子は発光層、基板、及び上記に開示された凹凸構造層からなる積層体を個片化されることで製造できる。上記の発光素子は、界面での全反射による光のロスが低減されることで光取り出し効率が向上する点で好ましい。
<Optical element>
Another aspect of the present invention provides an optical element including the transparent composite material.
The optical element can be manufactured by separating a laminate including a light emitting layer, a substrate, and the concavo-convex structure layer disclosed above. The light emitting element is preferable in that light extraction efficiency is improved by reducing light loss due to total reflection at the interface.
(発光層)
発光層の構成は、半導体発光素子において一般的なものを採用することができ特に限定されないが、例えばGaN系半導体発光層を用いることができる。GaN系半導体発光層は、n−半導体層、p−半導体層、導電層、電極等から構成されている。n−半導体層は、第1のn型クラッド層としてのGaN層及び第2のn型クラッド層としてのIn0.02Ga0.98N層の積層体等である。なお、半導体発光素子の構成としては、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができる。さらに、量子井戸構造(単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造)を採用することもできる。
(Light emitting layer)
The configuration of the light emitting layer may be a common one in a semiconductor light emitting device and is not particularly limited. For example, a GaN-based semiconductor light emitting layer can be used. The GaN-based semiconductor light emitting layer includes an n-semiconductor layer, a p-semiconductor layer, a conductive layer, an electrode, and the like. The n-semiconductor layer is a laminated body of a GaN layer as a first n-type cladding layer and an In 0.02 Ga 0.98 N layer as a second n-type cladding layer. In addition, as a structure of a semiconductor light-emitting element, the thing of a homo structure, a hetero structure, or a double hetero structure can be used. Furthermore, a quantum well structure (single quantum well structure or multiple quantum well structure) can also be adopted.
発光層の形成方法は、半導体発光素子において一般的なものを採用でき特に限定されないが、例えば周知の窒化物系化合物半導体で構成される半導体層を、周知の有機金属気相成長法(MOCVD法)、分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によって形成することができる。 A method for forming the light emitting layer is not particularly limited and can be a general one used in a semiconductor light emitting device. For example, a semiconductor layer made of a well-known nitride compound semiconductor is formed by using a well-known metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). ), Molecular beam crystal growth method (MBE method), halide vapor phase epitaxy method (HVPE method), sputtering method, ion plating method, electron shower method and the like.
(基板)
基板は、GaN等のガリウム窒化物、炭化珪素、シリコン等の半導体基板、サファイア、スピネル、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の酸化物基板、及びホウ化ジルコニウム等を用いることができる。汎用性の点から、GaN、炭化ケイ素、及びサファイアが好ましく、生産性の点からサファイアが特に好ましい。
(substrate)
As the substrate, a gallium nitride such as GaN, a semiconductor substrate such as silicon carbide or silicon, an oxide substrate such as sapphire, spinel, zinc oxide, or magnesium oxide, zirconium boride, or the like can be used. GaN, silicon carbide, and sapphire are preferable from the viewpoint of versatility, and sapphire is particularly preferable from the viewpoint of productivity.
(発光素子の製造方法)
上記積層体を発光素子に個片化する方法として、ダイシングを用いることができる。ダイシングの種類としては、機械的に基板を切断するブレードダイシング、レーザーを用いて基板表面でアブレーションを起こさせて基板を切断する方法、レーザーで基板内部に改質層を形成し割断するダイシング等の公知の手法が用いられる。レーザーで基板内部に改質層を形成し割断するダイシングを用いる場合、切除除去エリアが小さく、カケが発生しにくいため生産性の観点で有利である。
(Manufacturing method of light emitting element)
Dicing can be used as a method of dividing the laminate into individual light emitting elements. Types of dicing include blade dicing which mechanically cuts the substrate, a method of cutting the substrate by causing ablation on the substrate surface using a laser, and dicing which forms a modified layer inside the substrate with a laser and cuts the substrate. A known method is used. In the case of using dicing in which a modified layer is formed inside the substrate with a laser and is cut, it is advantageous from the viewpoint of productivity because the area for removal and removal is small and it is difficult to cause chipping.
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these.
以下の例にて合成した表面修飾剤(b)、金属酸化物(c)及び表面修飾金属酸化物(A)について、以下の(1)〜(5)に従って測定を行った。 The surface modifier (b), metal oxide (c) and surface modified metal oxide (A) synthesized in the following examples were measured according to the following (1) to (5).
(1)合成した表面修飾剤(b)の構造同定
合成した表面修飾剤(b)を重クロロホルムに溶解し、1HNMR(日本電子製NMR(核磁気共鳴)装置GSX400)を用いて、パルス幅を0.5秒、待ち時間を2秒、積算回数を16回として積算を行った。
(1) Structural identification of the synthesized surface modifier (b) The synthesized surface modifier (b) was dissolved in deuterated chloroform, and the pulse width was determined using 1HNMR (JEOL NMR (nuclear magnetic resonance) apparatus GSX400). Integration was performed with 0.5 seconds, a waiting time of 2 seconds, and an integration count of 16.
(2)金属酸化物(c)の粒子径の測定
粒子分散液を微細試料捕獲用の膜(コロジオン膜)上に滴下、乾燥後、日本電子製2000−FX透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた観察を行い、50個の粒子の一次粒子径の数平均を算出した。
(2) Measurement of the particle diameter of the metal oxide (c) The particle dispersion is dropped on a fine sample capturing film (collodion film), dried, and then used with a JEOL 2000-FX transmission electron microscope (TEM). The number average of the primary particle diameters of 50 particles was calculated.
(3)金属酸化物(c)の粒子の同定
粒子分散液を一部乾燥させてリガク製X線回折装置RU−200Xを用いて粉末X線回折を行い、文献記載の回折パターンから同定した。
(3) Identification of Metal Oxide (c) Particles Part of the particle dispersion was dried, powder X-ray diffraction was performed using a Rigaku X-ray diffractometer RU-200X, and identified from diffraction patterns described in the literature.
(4)表面修飾金属酸化物(A)中の金属酸化物(c)の体積割合の測定、及び(A)の密度の測定
上記体積割合、及び密度は、表面修飾剤(a)及び(b)の密度を1g/mL、金属酸化物(c)の密度を文献値、すなわち酸化チタンであれば4.27、酸化ジルコニウムであれば5.67、チタン酸バリウムであれば6.02g/mLとし、下式により計算した。
金属酸化物(c)の体積割合=(金属酸化物(c)の質量/金属酸化物(c)の密度)/{表面修飾剤(a)の質量/表面修飾剤(a)の密度)+表面修飾剤(b)の質量/表面修飾剤(b)の密度)+金属酸化物(c)の質量/金属酸化物(c)の密度)}
上記計算に用いる、実際に金属酸化物(c)の表面に修飾された表面修飾剤(a)及び(b)の量は、表面修飾金属酸化物(A)を重THFに分散させ、トルエンを内標とし、1H−NMRを測定することにより定量した。調製したサンプル溶液の1H−NMR測定結果から、(a)に対応する官能基の水素原子のピーク面積(3H)、又は(b)に対応する官能基の水素原子のピーク面積(すなわちD−TMSを用いた場合のSiCH3基21H)と、トルエンのベンゼン環のピーク面積(5H)との比より、表面修飾金属酸化物(A)1g当りの表面修飾剤(a)及び(b)の導入量を定量した。また二重結合のピーク((a)に対応する官能基の水素原子のピーク面積(3H))から表面修飾金属酸化物(A)中の不飽和官能基濃度を算出した。
(4) Measurement of volume ratio of metal oxide (c) in surface-modified metal oxide (A) and measurement of density of (A) The volume ratio and density are determined by the surface modifiers (a) and (b). ) Is 1 g / mL, and the density of the metal oxide (c) is a literature value, that is, 4.27 for titanium oxide, 5.67 for zirconium oxide, 6.02 g / mL for barium titanate. And calculated by the following formula.
Volume ratio of metal oxide (c) = (mass of metal oxide (c) / density of metal oxide (c)) / {mass of surface modifier (a) / density of surface modifier (a)) + Surface modifier (b) mass / surface modifier (b) density) + metal oxide (c) mass / metal oxide (c) density)}
The amount of the surface modifiers (a) and (b) actually used on the surface of the metal oxide (c) used in the above calculation is determined by dispersing the surface modified metal oxide (A) in deuterated THF and adding toluene. An internal standard was used and quantified by measuring 1H-NMR. From the 1H-NMR measurement result of the prepared sample solution, the peak area (3H) of the hydrogen atom of the functional group corresponding to (a), or the peak area of the hydrogen atom of the functional group corresponding to (b) (that is, D-TMS). Of the surface modifiers (a) and (b) per 1 g of the surface-modified metal oxide (A) based on the ratio of the peak area (5H) of the benzene ring of toluene to the SiCH 3 group 21H) The amount was quantified. The concentration of unsaturated functional groups in the surface-modified metal oxide (A) was calculated from the double bond peak (peak area (3H) of hydrogen atoms of the functional group corresponding to (a)).
(5)表面修飾金属酸化物(A)の屈折率の測定
表面修飾金属酸化物(A)の屈折率は下記式(Maxwell−Garnettの式)を用いて概算した。
(5) Measurement of Refractive Index of Surface-Modified Metal Oxide (A) The refractive index of the surface-modified metal oxide (A) was estimated using the following formula (Maxwell-Garnett formula).
分散液の屈折率=表面修飾剤の屈折率×[金属酸化物(c)の屈折率×(1+2×金属酸化物(c)の体積分率)−表面修飾剤の屈折率)×(2×金属酸化物(c)の体積分率―2)]/[(表面修飾剤の屈折率)×(2+金属酸化物(c)の体積分率)+金属酸化物(c)の屈折率×(1−金属酸化物(c)の体積分率)] Refractive index of dispersion = refractive index of surface modifier × [refractive index of metal oxide (c) × (1 + 2 × volume fraction of metal oxide (c)) − refractive index of surface modifier) × (2 × Volume fraction of metal oxide (c) -2)] / [(refractive index of surface modifier) × (2 + volume fraction of metal oxide (c)) + refractive index of metal oxide (c) × ( 1-Volume fraction of metal oxide (c))]
有機溶媒中(メチルイソブチルケトン、若しくはテトラヒドロフラン中)に濃度の異なる表面修飾金属酸化物(A)、1.5体積%、3体積%、5体積%、又は8体積%を分散させた分散液を用いて、Abbe屈折率計で波長589nmの屈折率を測定した。屈折率を有機溶剤に対する表面修飾金属酸化物(A)の濃度に対してプロットし、表面修飾金属酸化物(A)の濃度を100体積%に外挿した値を表面修飾金属酸化物(A)の屈折率として計算した。 A dispersion in which surface modified metal oxides (A) having different concentrations, 1.5% by volume, 3% by volume, 5% by volume, or 8% by volume are dispersed in an organic solvent (in methyl isobutyl ketone or tetrahydrofuran). In addition, the refractive index at a wavelength of 589 nm was measured with an Abbe refractometer. The refractive index is plotted against the concentration of the surface modified metal oxide (A) with respect to the organic solvent, and the value obtained by extrapolating the surface modified metal oxide (A) concentration to 100% by volume is the surface modified metal oxide (A). Was calculated as the refractive index.
[合成例1]
窒素雰囲気下に置換した容量2Lのセパラブルフラスコにトルエン(和光純薬製、脱水)800g、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン128.6g(東京化成製)、トリメトキシビニルシラン71.4g(東京化成製)、を秤量し、白金のテトラメチルジビニルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)の2wt%キシレン溶液(Gelest製)110μLを加えた。還流管をセットし、窒素雰囲気下で、オイルバスを用いて60℃で加熱反応させた。8時間後、室温まで空冷した。GCによるトリメトキシビニルシランの転化率は100%であった。エバポレータを用いて4kPa、70℃でトルエンを留去した。さらに0.57kPa、120℃で減圧蒸留(沸点103℃、0.57kPa)を行い精製し、ビス(トリメチルシロキシ)メチルシリルエチルトリメトキシシラン(D−TMS)を得た。1H−NMRにより同定したビス(トリメチルシロキシ)メチルシリルエチルトリメトキシシランとビス(トリメチルシロキシ)メチルシリルエチルトリメトキシシランの生成比率は物質量比で90:10であり、GCにより測定した純度は99%であった。
[Synthesis Example 1]
Toluene (made by Wako Pure Chemicals, dehydrated) 800 g, 1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxane 128.6 g (manufactured by Tokyo Chemical Industry) Then, 71.4 g of trimethoxyvinylsilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was weighed, and 110 μL of a 2 wt% xylene solution (manufactured by Gelest) of a tetramethyldivinyldisiloxane complex of platinum (Karstedt catalyst) was added. A reflux tube was set, and the reaction was heated at 60 ° C. using an oil bath under a nitrogen atmosphere. After 8 hours, it was cooled to room temperature. The conversion of trimethoxyvinylsilane by GC was 100%. Toluene was distilled off at 4 kPa and 70 ° C. using an evaporator. Further purification was carried out by distillation under reduced pressure at 0.57 kPa and 120 ° C. (boiling point 103 ° C., 0.57 kPa) to obtain bis (trimethylsiloxy) methylsilylethyltrimethoxysilane (D-TMS). The production ratio of bis (trimethylsiloxy) methylsilylethyltrimethoxysilane and bis (trimethylsiloxy) methylsilylethyltrimethoxysilane identified by 1H-NMR was 90:10 by mass ratio, and the purity measured by GC was 99. %Met.
[合成例2]
窒素雰囲気下に置換した容量2Lのセパラブルフラスコにトルエン(和光純薬製、脱水)800g、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン134.4g(東京化成製)、ジメトキシメチルビニルシラン65.6g(東京化成製)、を秤量し、白金のテトラメチルジビニルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)の2wt%キシレン溶液(Gelest製)110μLを加えた。還流管をセットし、窒素雰囲気下で、オイルバスを用いて60℃で加熱反応させた。8時間後、室温まで空冷した。GCによるトリメトキシビニルシランの転化率は100%であった。エバポレータを用いて4kPa、70℃でトルエンを留去した。さらに0.57kPa、120℃で減圧蒸留を行い精製し、ビス(トリメチルシロキシ)メチルシリルエチルジメトキメチルシシラン(D−DMS)を得た。1H−NMRにより同定したビス(トリメチルシロキシ)メチルシリルエチルジメトキシメチルシランとビス(トリメチルシロキシ)メチルシリルエチルジメトキシメチルシランの生成比率は物質量比で89:11であり、GCにより測定した純度は99%であった。
[Synthesis Example 2]
Toluene (made by Wako Pure Chemicals, dehydrated) 800 g, 1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxane 134.4 g (manufactured by Tokyo Chemical Industry) Then, 65.6 g (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) of dimethoxymethylvinylsilane was weighed, and 110 μL of a 2 wt% xylene solution (manufactured by Gelest) of a tetramethyldivinyldisiloxane complex of platinum (Karstedt catalyst) was added. A reflux tube was set, and the reaction was heated at 60 ° C. using an oil bath under a nitrogen atmosphere. After 8 hours, it was cooled to room temperature. The conversion of trimethoxyvinylsilane by GC was 100%. Toluene was distilled off at 4 kPa and 70 ° C. using an evaporator. Further, the residue was purified by distillation under reduced pressure at 0.57 kPa and 120 ° C. to obtain bis (trimethylsiloxy) methylsilylethyldimethoxymethylsilane (D-DMS). The production ratio of bis (trimethylsiloxy) methylsilylethyldimethoxymethylsilane and bis (trimethylsiloxy) methylsilylethyldimethoxymethylsilane identified by 1H-NMR was 89:11 by mass ratio, and the purity measured by GC was 99. %Met.
[合成例3]
窒素雰囲気下に置換した容量1Lのセパラブルフラスコに、2−メトキシエタノール(和光純薬製、純度99%以上)500mLを入れた。窒素雰囲気下で、2時間窒素で2−メトキシエタノールをバブリングすることにより脱気した。そこに金属バリウム54.9g(0.4M)(関東化学製、純度99%以上)、テトラエトキシチタン83.7mL(0.4M)(東京化学製、純度97%以上)を入れ、撹拌しながら130℃で2時間加熱し、金属バリウムとテトラエトキシチタンとを完全に溶解させた。2時間後、イオン交換水144mLを2−メトキシエタノールで溶解した液をN2でバブリングし、全液量が1100mLになるように加えた。オイルバスを用いて130℃で3時間撹拌してチタン酸バリウムの分散溶液を得た。TEMにより平均45nmのナノ粒子が得られ、XRD回折ピークがチタン酸バリウムに一致することを確認した。
[Synthesis Example 3]
500 mL of 2-methoxyethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99% or more) was placed in a separable flask having a volume of 1 L that was replaced under a nitrogen atmosphere. Degassed by bubbling 2-methoxyethanol with nitrogen for 2 hours under a nitrogen atmosphere. Put metal barium 54.9g (0.4M) (Kanto Chemical, purity 99% or more), tetraethoxy titanium 83.7mL (0.4M) (Tokyo Chemical, purity 97% or more) with stirring. Heating at 130 ° C. for 2 hours completely dissolved the metal barium and tetraethoxytitanium. After 2 hours, 144 mL of ion-exchanged water dissolved in 2-methoxyethanol was bubbled with N 2 and added so that the total liquid volume was 1100 mL. The mixture was stirred for 3 hours at 130 ° C. using an oil bath to obtain a dispersion of barium titanate. Nanoparticles with an average of 45 nm were obtained by TEM, and it was confirmed that the XRD diffraction peak coincided with barium titanate.
[合成例4]
300mLの三口フラスコ中にSRD−M(堺化学製、17質量%酸化チタンメタノール分散液)50g、合成例1で合成したD−TMS6.99g、ビニルトリメトキシシラン(VTMS)(東京化成製)2.81gを入れた。1Nの水酸化ナトリウム水溶液1.22gをゆっくりと滴下し、20℃で24h攪拌した。得られた溶液をアセトン250g中に再沈し、11,000rpmで10分間、遠心分離を行い、上澄み液を除去した。さらにアセトン115gを追加し、懸濁させ、再度遠心分離で表面修飾された酸化チタンを沈殿した。洗浄アセトンを除去し、メチルイソブチルケトン(MIBK)(和光純薬製)120gを追加し、超音波中で再分散させた。エバポレータを用いて残アセトンを除去し、15質量%のMIBKの表面修飾金属酸化物分散液を得た。各特性は表1に記載した。
[Synthesis Example 4]
In a 300 mL three-necked flask, 50 g of SRD-M (manufactured by Sakai Chemical, 17% by mass titanium oxide methanol dispersion), D-TMS 6.99 g synthesized in Synthesis Example 1, vinyltrimethoxysilane (VTMS) (manufactured by Tokyo Chemical Industry) 2 .81 g was added. 1.22 g of 1N aqueous sodium hydroxide solution was slowly added dropwise and stirred at 20 ° C. for 24 h. The obtained solution was re-precipitated in 250 g of acetone, and centrifuged at 11,000 rpm for 10 minutes to remove the supernatant. Further, 115 g of acetone was added and suspended, and the surface-modified titanium oxide was precipitated again by centrifugation. Washing acetone was removed, 120 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and redispersed in ultrasonic waves. Residual acetone was removed using an evaporator to obtain a 15 mass% MIBK surface-modified metal oxide dispersion. Each characteristic is shown in Table 1.
[合成例5]
300mLの三口フラスコ中にSZR−M(堺化学製、33質量%酸化ジルコニウムメタノール分散液)50g、D−TMS15.45g、ビニルトリメトキシシラン(東京化成製)2.06gを入れた。1Nの水酸化ナトリウム水溶液0.60gをゆっくりと滴下し、20℃で24h攪拌した。得られた溶液をアセトン250g中に再沈し、11,000rpmで10分間、遠心分離を行い、上澄み液を除去した。さらにアセトン115gを追加し、懸濁させ、再度遠心分離で表面修飾された酸化チタンを沈殿した。洗浄アセトンを除去し、テトラヒドロフラン(THF)(和光純薬製)120gを追加し、超音波中で再分散させた。エバポレータを用いて残アセトンを除去し、20質量%のTHFの表面修飾金属酸化物分散液を得た。各特性は表1に記載した。
[Synthesis Example 5]
In a 300 mL three-necked flask, 50 g of SZR-M (manufactured by Sakai Chemical, 33 mass% zirconium oxide methanol dispersion), 15.45 g of D-TMS, and 2.06 g of vinyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry) were placed. 0.60 g of 1N sodium hydroxide aqueous solution was slowly added dropwise and stirred at 20 ° C. for 24 hours. The obtained solution was re-precipitated in 250 g of acetone, and centrifuged at 11,000 rpm for 10 minutes to remove the supernatant. Further, 115 g of acetone was added and suspended, and the surface-modified titanium oxide was precipitated again by centrifugation. Washing acetone was removed, 120 g of tetrahydrofuran (THF) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and redispersed in ultrasonic waves. The residual acetone was removed using an evaporator to obtain a surface-modified metal oxide dispersion of 20% by mass of THF. Each characteristic is shown in Table 1.
[合成例6]
合成例3のチタン酸バリウム分散液50gを用いた以外は、合成例4に準じた。
[Synthesis Example 6]
Similar to Synthesis Example 4 except that 50 g of the barium titanate dispersion of Synthesis Example 3 was used.
[合成例7]
D−TMSからD−DMS9.98gに変えた以外は合成例4に準じた。
[Synthesis Example 7]
The same as synthesis example 4 except that D-TMS was changed to D-DMS 9.98 g.
[合成例8]
D−TMSを10.48gとし、ビニルトリメトキシシラン(VTMS)に代えて3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(MEMO)2.34gを用いた以外は合成例4に準じた。
[Synthesis Example 8]
D-TMS was set to 10.48 g, and Synthesis Example 4 was followed except that 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MEMO) 2.34 g was used instead of vinyltrimethoxysilane (VTMS).
[合成例9]
D−TMSを10.48gとし、ビニルトリメトキシシラン(VTMS)に代えてp−スチリルトリメトキシシラン2.11gを用いた以外は合成例4に準じた。
[Synthesis Example 9]
D-TMS was set to 10.48 g, and Synthesis Example 4 was followed except that 2.11 g of p-styryltrimethoxysilane was used instead of vinyltrimethoxysilane (VTMS).
[合成例10]
使用する表面修飾剤を、D−TMS 13.98gとし、ビニルトリメトキシシラン(VTMS)を使用しなかった以外は合成例4に準じた。
[Synthesis Example 10]
The surface modifier used was D-TMS 13.98 g, and the same as in Synthesis Example 4 except that vinyltrimethoxysilane (VTMS) was not used.
[合成例11]
D−TMSを用いず、ビニルトリメトキシシラン(VTMS)を5.59gに変えた以外は合成例4に準じた
[Synthesis Example 11]
D-TMS was not used, but according to Synthesis Example 4 except that vinyltrimethoxysilane (VTMS) was changed to 5.59 g.
[合成例12]
表面処理剤として、D−TMS、及びビニルトリメトキシシラン(VTMS)を用いず、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(MEMO)を9.36g用いた以外は合成例5に準じた。
[Synthesis Example 12]
As a surface treatment agent, D-TMS and vinyltrimethoxysilane (VTMS) were not used, and the same as synthesis example 5 except that 9.36 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MEMO) was used.
[合成例13]
窒素雰囲気下に置換した容量2Lのセパラブルフラスコにトルエン(和光純薬製、脱水)を800g、トリメチルビニルシラン(東京化成製)73.5g、トリエトキシシラン(東京化成製)126.5gを秤量し、還流管をセットし、窒素雰囲気下で、オイルバスを用いて60℃で加熱反応した。2時間後、室温まで空冷した。GCによるトリメチルビニルシランの転化率は100%であった。エバポレータを用いて4kPa、70℃でトルエンを留去した。さらに0.3kPa、90℃で減圧蒸留(沸点 65℃、0.3kPa)を行い精製し、トリメチルシリルエチルトリエトキシシランを得た。1H−NMRにより同定した2−トリメチルシリルエチルトリエトキシシランと1−トリメチルシリルエチルトリエトキシシランの生成比率は物質量比で87:13であった。
[Synthesis Example 13]
In a separable flask with a capacity of 2 L that was replaced under a nitrogen atmosphere, 800 g of toluene (manufactured by Wako Pure Chemicals, dehydrated), 73.5 g of trimethylvinylsilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry), and 126.5 g of triethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry) were weighed. Then, a reflux tube was set, and the reaction was heated at 60 ° C. using an oil bath in a nitrogen atmosphere. After 2 hours, it was cooled to room temperature. The conversion of trimethylvinylsilane by GC was 100%. Toluene was distilled off at 4 kPa and 70 ° C. using an evaporator. Further, it was purified by distillation under reduced pressure at 0.3 kPa and 90 ° C. (boiling point 65 ° C., 0.3 kPa) to obtain trimethylsilylethyltriethoxysilane. The production ratio of 2-trimethylsilylethyltriethoxysilane and 1-trimethylsilylethyltriethoxysilane identified by 1H-NMR was 87:13 in mass ratio.
[合成例14]
表面修飾剤を合成例13で合成したトリメチルシリルエチルトリエトキシシラン4.98g、及びビニルトリメトキシシラン(VTMS)(東京化成製)2.81gに変えた以外は合成例4に準じた。
[Synthesis Example 14]
The same procedure as in Synthesis Example 4 was followed, except that the surface modifier was changed to 4.98 g of trimethylsilylethyltriethoxysilane synthesized in Synthesis Example 13 and 2.81 g of vinyltrimethoxysilane (VTMS) (manufactured by Tokyo Chemical Industry).
[合成例15]
表面修飾剤をD−TMS15.45g、及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(MEMO)4.68gに変えた以外は合成例5に準じた。
[Synthesis Example 15]
The same as Synthesis Example 5 except that the surface modifier was changed to 15.45 g of D-TMS and 4.68 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MEMO).
以下の例にて調製した組成物、及びその硬化物について以下の(6)〜(9)に従って測定を行った。 The compositions prepared in the following examples and their cured products were measured according to the following (6) to (9).
(6)屈折率の測定
シリコンウェハ上に、各実施例に対応する組成物を、スピンコーターを用いて10nm厚に塗布し、120℃で60分加熱・硬化(若しくは光開始剤を入れたものに関しては1,000 mJ/cm2で露光・硬化)し、自動エリプソメーター(溝尻光学工業所製、DVA−36LA)で波長589nmにおける屈折率を測定した。
(6) Refractive index measurement A composition corresponding to each example was applied on a silicon wafer to a thickness of 10 nm using a spin coater, and heated and cured at 120 ° C. for 60 minutes (or a photoinitiator was added). Was exposed and cured at 1,000 mJ / cm 2 , and the refractive index at a wavelength of 589 nm was measured with an automatic ellipsometer (DVA-36LA, manufactured by Mizoji Optical Co., Ltd.).
(7)透明性
5cm□のガラス基板の上に膜厚1μmの厚みで組成物を塗布し、120℃で60分加熱・硬化(若しくは光開始剤を入れたものに関しては1,000 mJ/cm2で露光・硬化)した。島津製作所製の紫外可視光分光光度計 UV−1600PCを用いて、波長800nm〜300nmにおける透過率を測定し、400nmでの透過率が80%以上のものを○、80%以下のものを×とした。
(7) Transparency A composition having a thickness of 1 μm is coated on a 5 cm square glass substrate and heated and cured at 120 ° C. for 60 minutes (or 1,000 mJ / cm for those containing a photoinitiator). 2 was exposed and cured). Using a UV-Visible spectrophotometer UV-1600PC manufactured by Shimadzu Corporation, the transmittance at a wavelength of 800 nm to 300 nm is measured, and when the transmittance at 400 nm is 80% or more, ○, and when 80% or less, × did.
(8)耐熱性
5cm□のガラス基板の上に膜厚1μmの厚みで組成物を塗布し、130℃で60分加熱・硬化(若しくは光開始剤を入れたものに関しては1,000 mJ/cm2で露光・硬化)した。大気下120℃のオーブン中で400時間耐熱試験を行った。0時間のYI(E313)と400時間後のYI(E313)を分光測色計CM−3600(コニカミノルタ製)で測定し、そのYI(313)の差をΔYIとし、ΔYIが1以下のものを○、1を超え3以下のものを△、3を超え5以上のものを×とした。
(8) Heat resistance A composition having a thickness of 1 μm is coated on a 5 cm square glass substrate and heated and cured at 130 ° C. for 60 minutes (or 1,000 mJ / cm for those containing a photoinitiator). 2 was exposed and cured). The heat resistance test was performed in an oven at 120 ° C. for 400 hours in the atmosphere. Measure YI (E313) at 0 hours and YI (E313) after 400 hours with a spectrocolorimeter CM-3600 (manufactured by Konica Minolta). The difference between YI (313) is ΔYI, and ΔYI is 1 or less. ◯, exceeding 1 and 3 or less, Δ, exceeding 3 and 5 or more.
(9)耐光性
5cm□のガラス基板の上に膜厚1μmの厚みで組成物を塗布し、120℃で60分加熱・硬化(若しくは光開始剤を入れたものに関しては1,000 mJ/cm2で露光・硬化)した。得られた硬化物を、7Wの365nmのUV−LED光源で、50℃で、144時間曝露試験を行った。0時間のYI(E313)と400時間後のYI(E313)を分光測色計CM−3600(コニカミノルタ製)で測定し、そのYI(313)の差をΔYIとし、ΔYIが1以下のものを○、1を超え4以下のものを△、4を超え5以上のものを×とした。
(9) Light resistance A composition having a thickness of 1 μm is applied on a 5 cm square glass substrate, and heated and cured at 120 ° C. for 60 minutes (or 1,000 mJ / cm for those containing a photoinitiator). 2 was exposed and cured). The obtained cured product was subjected to an exposure test for 144 hours at 50 ° C. with a 7 W 365 nm UV-LED light source. Measure YI (E313) at 0 hours and YI (E313) after 400 hours with a spectrocolorimeter CM-3600 (manufactured by Konica Minolta). The difference between YI (313) is ΔYI, and ΔYI is 1 or less. ◯, exceeding 1 and 4 or less, Δ, exceeding 4 and 5 or more.
[実施例1]
合成例4の表面修飾酸化チタンナノ粒子MIBK15質量%分散液を10g、DMS−V05(Gelest製)0.132g、2,4,6,8,10−ペンタメチル−1,3,5,7,9−ペンタオキサ−2,4,6,8,10−ペンタシラシクロデカン(Aldrich製)0.0269g、(2−エチル−1−ヒドロキシヘキシル)アセチレン(東京化成)1.97mg、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金(0)錯体溶液(Aldrich製)2wt%キシレン溶液をPt純分で固形物に対して3ppmになるよう、組成物をよく混合し、均一溶液にすることで組成物を調合した。5cm□のガラス基板上にバーコータを用いて硬化後1μm厚みで塗布し、120℃で2時間硬化することで透明複合材薄膜を得た。
[Example 1]
10 g of the surface-modified titanium oxide nanoparticle MIBK 15% by mass dispersion of Synthesis Example 4, 0.132 g of DMS-V05 (manufactured by Gelest), 2,4,6,8,10-pentamethyl-1,3,5,7,9- Pentaoxa-2,4,6,8,10-pentasilacyclodecane (manufactured by Aldrich) 0.0269 g, (2-ethyl-1-hydroxyhexyl) acetylene (Tokyo Kasei) 1.97 mg, 1,3-divinyl-1 , 1,3,3-Tetramethyldisiloxane platinum (0) complex solution (manufactured by Aldrich) 2 wt% xylene solution was mixed well so that the Pt content was 3 ppm with respect to the solid matter, To prepare a composition. After curing using a bar coater on a 5 cm square glass substrate, it was applied at a thickness of 1 μm and cured at 120 ° C. for 2 hours to obtain a transparent composite material thin film.
[実施例2]〜[実施例3]及び[実施例8]〜[実施例9]
調製法及び硬化は実施例1に準じ、表1の配合割合で組成物を調製し、熱硬化した。
[Example 2] to [Example 3] and [Example 8] to [Example 9]
The preparation method and curing were in accordance with Example 1, and the compositions were prepared at the blending ratios in Table 1 and thermally cured.
[実施例4]
合成例7の表面修飾酸化チタンナノ粒子MIBK20質量%分散液を10g、1,3−ベンゼンジチオール(アルドリッチ製)0.184gにテトラビニルシラン0.073g(信越シリコーン製)、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル−フェニルホスフィンオキシド(Irgacure(登録商標)819(BASF(株)製))0.04g、N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩(和光純薬工業(株)製:商品名「Q−1301」)0.06mgを配合し、よく混合し組成物を得た。5cm□のガラス基板上にバーコータを用いて硬化後1μm厚みで塗布し、メタルハライドランプ(フュージョンUVシステムズ・ジャパン製CV−110Q−G)を用いて1000mJ/cm2の光量で紫外線照射し、透明複合材薄膜を得た。
[Example 4]
10 g of the surface-modified titanium oxide nanoparticle MIBK 20% by mass dispersion of Synthesis Example 7, 0.184 g of 1,3-benzenedithiol (manufactured by Aldrich), 0.073 g of tetravinylsilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone), and bis (2,4,6- 0.04 g of trimethylbenzoyl-phenylphosphine oxide (Irgacure (registered trademark) 819 (manufactured by BASF Corp.)), N-nitrosophenylhydroxylamine aluminum salt (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: trade name “Q-1301”) 0.06 mg was mixed and mixed well to obtain a composition, which was coated on a 5 cm square glass substrate with a bar coater at a thickness of 1 μm, and a metal halide lamp (CV-110Q-G manufactured by Fusion UV Systems Japan). ) With UV light at a light intensity of 1000 mJ / cm 2 A material thin film was obtained.
[実施例5]〜[実施例7]及び実施例10
調製法及び硬化は実施例4に準じ、表1の配合割合で組成物を調製し、光硬化した。
[Example 5] to [Example 7] and Example 10
The preparation method and curing were in accordance with Example 4 and the compositions were prepared at the blending ratios in Table 1 and photocured.
[比較例1]〜[比較例2]
調製法及び硬化は実施例1に準じ、表1の配合割合で組成物を調製し、熱硬化した。硬化物中で酸化チタンが沈殿し、透明な硬化膜が得られなかった。
[Comparative Example 1] to [Comparative Example 2]
The preparation method and curing were in accordance with Example 1, and the compositions were prepared at the blending ratios in Table 1 and thermally cured. Titanium oxide precipitated in the cured product, and a transparent cured film could not be obtained.
[比較例3]
調製法及び硬化は実施例4に準じ、表1の配合割合で組成物を調製し、光硬化した。
[Comparative Example 3]
The preparation method and curing were in accordance with Example 4 and the compositions were prepared at the blending ratios in Table 1 and photocured.
以下の例に従って、調製した組成物の凹凸賦形構造体について以下の(10)〜(12)に従って測定を行った。 According to the following examples, the uneven shaped structure of the prepared composition was measured according to the following (10) to (12).
(10)凹凸微細構造層のピッチ高さとアスペクト比の測定
ダイシング後のチップを1インチSEM台にカーボンペーストを用いて貼り付け、オスミウム蒸着したものを、FE−SEM(日立ハイテク社製の電界放出形走査電子顕微鏡、SU−8010)を用いて50,000倍で観察し、凹凸微細構造層の微細構造の高さ及び幅を確認した。電子顕微鏡像において、凹凸微細構造としての突起の底部Bと頂部Tとを画定し、微細構造の高さhを求めた。また凹凸微細構造としての突起の幅wとして、アスペクト比 =h/wを求めた。
(10) Measurement of pitch height and aspect ratio of concavo-convex microstructure layer A chip after dicing was attached to a 1-inch SEM table using carbon paste, and osmium-deposited was used as FE-SEM (Hitachi High-Tech Field Emission) Using a scanning electron microscope, SU-8010), the height and width of the microstructure of the concavo-convex microstructure layer were confirmed by observation at 50,000 times. In the electron microscopic image, the bottom B and the top T of the protrusion as the concavo-convex microstructure were defined, and the height h of the microstructure was determined. Further, the aspect ratio = h / w was determined as the width w of the protrusion as the concave-convex microstructure.
(11)光取り出し性の評価
1mm□に個片化した発光素子の上に3mmφ半球レンズ型にLED封止材(SCR1016、信越シリコーン製)を成形し、100℃で1時間、150℃で5時間加熱し、半導体発光素子を作製した。作製した半導体発光素子について、発光量の測定を行い、リファレンスに対して発光量が1.2倍以上のものを◎、1.1倍以上1.2倍未満のものを○、1.05倍以上1.1倍未満のものを△、1.05倍未満のものを×とした。
(11) Evaluation of light extraction property An LED sealing material (SCR1016, manufactured by Shin-Etsu Silicone) was molded into a 3 mmφ hemispherical lens type on a light emitting element separated into 1 mm □, and 5 hours at 150 ° C. for 1 hour at 100 ° C. The semiconductor light emitting element was produced by heating for a period of time. About the produced semiconductor light emitting element, the amount of light emission is measured, the light emission amount is 1.2 times or more with respect to the reference, ◎, 1.1 times or more and less than 1.2 times, ○, 1.05 times Those having a value less than 1.1 times were evaluated as Δ, and those having a value less than 1.05 were rated as ×.
(12)光長期安定性試験
(11)で作製した素子で、Tjが180℃になるように、外部温度を85℃に設定し、100mAで通電し続けた。96時間後の半導体発光素子について、発光量の測定を行い、通電試験前に対して発光量が0.9倍以上のものを○、0.8倍以上0.9倍未満のものを△、0.8倍未満のものを×とした。
(12) Light long-term stability test In the device prepared in (11), the external temperature was set to 85 ° C. so that Tj was 180 ° C., and the current was continuously supplied at 100 mA. For the semiconductor light emitting device after 96 hours, the amount of luminescence was measured, and the amount of luminescence was 0.9 times or more before the current test, ◯, 0.8 times or more and less than 0.9 times △, Those less than 0.8 times were rated as x.
[実施例11]
上記の発光層付基板の発光層と反対側の面に、実施例1に記載の組成物を用いて表1に記載の凹凸構造を有する光学シートを張り付けることで、積層体を形成した。積層体を1mm□に個片化した発光素子を作成した。結果は表2に示した。
[Example 11]
The laminated body was formed by sticking the optical sheet which has the uneven structure of Table 1 on the surface on the opposite side to the light emitting layer of said board | substrate with a light emitting layer using the composition of Example 1. A light emitting device in which the laminate was separated into 1 mm square pieces was produced. The results are shown in Table 2.
[実施例12]実施例2の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[実施例13]
実施例3の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[実施例14]
実施例4の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[実施例15]
実施例5の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[実施例16]
実施例6の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[実施例17]
実施例7の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[実施例18]
実施例8の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作成した。
[実施例19]
実施例9の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[実施例20]
実施例10の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[Example 12] Using the composition of Example 2, according to Example 11, an individual light emitting device having an uneven structure was produced.
[Example 13]
Using the composition of Example 3, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was manufactured.
[Example 14]
Using the composition of Example 4, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was manufactured.
[Example 15]
Using the composition of Example 5, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was manufactured.
[Example 16]
Using the composition of Example 6, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was manufactured.
[Example 17]
Using the composition of Example 7, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was manufactured.
[Example 18]
Using the composition of Example 8, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was produced.
[Example 19]
Using the composition of Example 9, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was manufactured.
[Example 20]
Using the composition of Example 10, according to Example 11, an individual light-emitting element having an uneven structure was manufactured.
[比較例4]
比較例3の組成物を用い、実施例11に準じ、凹凸構造をもつ個片化された発光素子を作製した。
[Comparative Example 4]
Using the composition of Comparative Example 3, an individual light-emitting element having a concavo-convex structure was produced according to Example 11.
本発明の組成物は、発光ダイオード素子その他の光学デバイス用又は光学部品用の材料として有用である。具体的には、発光素子上の保護膜、発光素子上面の光散乱層に好適に利用可能である。 The composition of the present invention is useful as a material for light-emitting diode elements and other optical devices or optical components. Specifically, it can be suitably used for a protective film on the light emitting element and a light scattering layer on the upper surface of the light emitting element.
Claims (16)
前記粒子(1)が、不飽和基を有する表面修飾剤(a)、及び下記一般式(1):
R1R2R3Si−Y−SiR4 nX3-n (1)
{式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Yは二価の結合基であり、そしてnは0〜2の整数である。}
で表される表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤で金属酸化物(c)を表面修飾して得られた表面修飾金属酸化物(A)を含む、組成物。 A composition comprising particles (1),
The particle (1) is a surface modifier (a) having an unsaturated group, and the following general formula (1):
R 1 R 2 R 3 Si- Y-SiR 4 n X 3-n (1)
{Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group. X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, Y is a divalent linking group, and n is 0 It is an integer of ~ 2. }
The composition containing the surface modification metal oxide (A) obtained by surface-modifying the metal oxide (c) with the surface modification agent containing the surface modification agent (b) represented by these.
前記粒子(1)が、不飽和基を有する表面修飾剤(a)、及び下記一般式(1):
R1R2R3Si−Y−SiR4 nX3-n (1)
式中、R1、R2及びR3は、各々独立に、炭素数1〜18の炭化水素基、又は置換若しくは非置換のシロキシ基であり、R4は置換若しくは非置換の飽和アルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数3〜6のシクロアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Yは二価の結合基であり、そしてnは0〜2の整数である。}
で表される表面修飾剤(b)を含む表面修飾剤で金属酸化物(c)表面修飾して得られた表面修飾金属酸化物(A)を含む、分散体。 A dispersion comprising particles (1) and a dispersion medium,
The particle (1) is a surface modifier (a) having an unsaturated group, and the following general formula (1):
R 1 R 2 R 3 Si- Y-SiR 4 n X 3-n (1)
In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted siloxy group, and R 4 is a substituted or unsubstituted saturated alkyl group. X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group, Y is a divalent linking group, and n is 0 to 0 It is an integer of 2. }
A dispersion comprising a surface-modified metal oxide (A) obtained by surface-modifying a metal oxide (c) with a surface modifier containing the surface-modifier (b) represented by
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