JP6905916B2 - 有機無機ハイブリットガラス材料 - Google Patents

Description

本開示は有機無機ハイブリットガラス材料に関する。

従来、有機無機ハイブリットガラス材料が知られている。有機無機ハイブリットガラス材料として、特許文献１に開示されたものがある。

特開２００５−２３９４９８号公報

有機無機ハイブリットガラス材料を、高温になる環境で使用することが考えられる。例えば、ＬＥＤの周辺部材の材料として、有機無機ハイブリットガラス材料を使用することが考えられる。近年、ＬＥＤの発光強度が上がり、ＬＥＤの周辺部材は高温になる。

従来の有機無機ハイブリットガラス材料は耐熱性が低いため、高温になると透明性を失ってしまう。本開示の一局面は、耐熱性が高い有機無機ハイブリットガラス材料を提供することを目的とする。

本開示の一局面は、フェニル基を有するシロキサンを含み、以下の式（１）で定義するＸの値が０．８３以上、０．９３以下であり、以下の式（２）で定義するＹの値が２．４５以上であり、数平均分子量が２０００以上である有機無機ハイブリットガラス材料である。
式（１） Ｘ＝Ｍ_ＳｉＯ／Ｍ_ＯＦ
式（２） Ｙ＝Ｍ_ｐ／（Ｍ_ｅ＋Ｍ_ｍ）
（Ｍ_ＳｉＯは前記シロキサンに含まれるＳｉＯのモル数である。Ｍ_ＯＦは前記シロキサンに含まれる有機官能基のモル数である。Ｍ_ｐは前記シロキサンに含まれるフェニル基のモル数である。Ｍ_ｅは前記シロキサンに含まれるエチル基のモル数である。Ｍ_ｍは前記シロキサンに含まれるメチル基のモル数である。）
本開示の一局面である有機無機ハイブリットガラス材料は、融点及び軟化点が高く、耐熱性が高い。

本開示の例示的な実施形態を説明する。
１．有機無機ハイブリットガラス材料の構成
本開示の有機無機ハイブリットガラス材料は、フェニル基を有するシロキサンを含む。フェニル基の少なくとも一部は、例えば、シロキサンを構成するＳｉに結合している。

本開示の有機無機ハイブリットガラス材料において、以下の式（１）で定義するＸの値は０．８３以上、０．９３以下である。
式（１） Ｘ＝Ｍ_ＳｉＯ／Ｍ_ＯＦ
（Ｍ_ＳｉＯは前記シロキサンに含まれるＳｉＯのモル数である。Ｍ_ＯＦは前記シロキサンに含まれる有機官能基のモル数である。）
Ｍ_ＳｉＯ、及びＭ_ＯＦは、ＮＭＲにより測定された値である。シロキサンに含まれる有機官能基として、例えば、メチル基、エチル基、フェニル基等が挙げられる。有機官能基は、例えば、シロキサンにおける側鎖である。

Ｘの値が０．８３以上であることにより、有機無機ハイブリットガラス材料の融点及び軟化点が高くなる。そのため、有機無機ハイブリットガラス材料の耐熱性が高くなる。
Ｘの値が０．９３以下であることにより、Ｓｉ成分が多くなり過ぎない。その結果、有機無機ハイブリットガラス材料の再溶融性及び透明性が高くなる。再溶融性とは、一旦固化した有機無機ハイブリットガラス材料を加熱したとき、容易に再溶融する特性である。再溶融性が良好である場合、例えば、本開示の有機無機ハイブリットガラス材料を用いて射出成型を行うことができる。

Ｘの値は、例えば、有機無機ハイブリットガラス材料の原料に含まれる有機官能基の量を調整することや、有機無機ハイブリットガラス材料の数平均分子量を調整することにより制御することができる。原料に含まれる有機官能基の量が多いほど、Ｘは小さくなる。有機無機ハイブリットガラス材料の数平均分子量が大きいほど、Ｘは大きくなる。

本開示の有機無機ハイブリットガラス材料において、以下の式（２）で定義するＹの値は２．４５以上である。
式（２） Ｙ＝Ｍ_ｐ／（Ｍ_ｅ＋Ｍ_ｍ）
（Ｍ_ｐは前記シロキサンに含まれるフェニル基のモル数である。Ｍ_ｅは前記シロキサンに含まれるエチル基のモル数である。Ｍ_ｍは前記シロキサンに含まれるメチル基のモル数である。）
Ｍ_ｐ、Ｍ_ｅ、及びＭ_ｍは、ＦＴ−ＩＲの透過法により測定された値である。Ｙの値が２．４５以上であることにより、有機無機ハイブリットガラス材料は熱硬化しにくく、再溶融性が高くなる。Ｙの値は、例えば、有機無機ハイブリットガラス材料の原料に含まれるフェニル基、メチル基、エチル基の量を調整することにより制御することができる。

本開示の有機無機ハイブリットガラス材料の数平均分子量は２０００以上である。そのため、有機無機ハイブリットガラス材料の融点及び軟化点が高くなる。
本開示の有機無機ハイブリットガラス材料の可視光透過率は、８５％以上であることが好ましい。可視光透過率が８５％以上である場合、透明性が必要である用途に、本開示の有機無機ハイブリットガラス材料を用いることができる。本開示の有機無機ハイブリットガラス材料の可視光透過率は、２００℃で１０００時間加熱した後でも、８５％以上であることが好ましい。その場合、透明性及び耐熱性が必要である用途に、本開示の有機無機ハイブリットガラス材料を用いることができる。

本開示の有機無機ハイブリットガラス材料の可視光透過率を８５％以上とする方法として、例えば、前記式（１）で表されるＸの値を小さくする方法が挙げられる。
本開示の有機無機ハイブリットガラス材料の可視光透過率を、２００℃で１０００時間加熱した後でも、８５％以上とする方法として、例えば、前記式（１）で表されるＸの値を小さくする方法が挙げられる。

本開示の有機無機ハイブリットガラス材料の融点は１８０℃以上であることが好ましい。融点が１８０℃以上である場合、耐熱性が必要である用途に、本開示の有機無機ハイブリットガラス材料を使用することができる。耐熱性が必要である用途として、例えば、ＬＥＤの周辺部材等が挙げられる。有機無機ハイブリットガラス材料の融点を１８０℃以上にする方法として、例えば、前記式（１）で表されるＸの値を大きくする方法、有機無機ハイブリットガラス材料の数平均分子量を大きくする方法等が挙げられる。

本開示の有機無機ハイブリットガラス材料は、例えば、フェニル基を有する金属アルコキシドを含む原料を脱水縮合反応させて製造することができる。フェニル基を有する金属アルコキシドとして、例えば、フェニルトリエトキシシラン、ジメトキシジフェニルシラン等が挙げられる。本開示の有機無機ハイブリットガラス材料は、例えば、封止剤、接着剤等の用途に使用することができる。

２．有機無機ハイブリットガラス材料が奏する効果
（１Ａ）本開示の有機無機ハイブリットガラス材料は、融点及び軟化点が高く、耐熱性が高い。

（１Ｂ）本開示の有機無機ハイブリットガラス材料は、再溶融性及び透明性が高い。
（１Ｃ）本開示の有機無機ハイブリットガラス材料を用いて射出成型を行うことができる。そのため、本開示の有機無機ハイブリットガラス材料を用いて、複雑形状物を容易に製造することができる。複雑形状物として、例えば、レンズ形状、ダンベル形状等が挙げられる。

３．実施例
（１）有機無機ハイブリットガラス材料の製造
以下の方法で実施例１〜７、比較例１〜６の有機無機ハイブリットガラス材料を製造した。まず、表１に示す各原料を混合し、常圧において、７０℃の温度となるように加熱した。

表１に示す各原料の量の単位はmmol又はmolである。表１において、PhTESはフェニルトリエトキシシランである。DMDPhSはジメトキシジフェニルシランである。ETMSはエチルトリメトキシシランである。KC89Sは、信越化学工業株式会社製のオルガノシロキサンオリゴマーであり、化学式（１）に示す化合物である。この化合物は末端に２個以上のアルコキシ基を含む。化学式（１）においてｎは３又は４である。TEOSはオルトケイ酸テトラエチルである。KBM9659は、信越シリコーン社製のトリス−（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレートである。

次に、混合された原料を、高真空において、１５０℃の温度となるように加熱した。次に、高真空において、２５０℃の温度となるように加熱した。以上の工程により、実施例１〜７、比較例１〜６の有機無機ハイブリットガラス材料が完成した。上記表１に、それぞれの有機無機ハイブリットガラス材料におけるＸ、Ｙの値を示す。

（２）有機無機ハイブリットガラス材料の評価
製造した実施例１〜７、比較例１〜６の有機無機ハイブリットガラス材料のそれぞれについて、軟化温度及び数平均分子量を測定した。測定結果を上記表１に示す。

また、実施例１〜７、比較例１〜６の有機無機ハイブリットガラス材料のそれぞれについて、透明性と、再溶融性と、射出成型性とを評価した。透明性は、以下のように評価した。有機無機ハイブリットガラス材料の可視光透過率を測定した。可視光透過率の値が８５％以上であれば透明性を○と評価し、８５％未満であれば透明性を×と評価した。

再溶融性は、以下のように評価した。まず、有機無機ハイブリットガラス材料を粉砕した。次に、粉砕された有機無機ハイブリットガラス材料を加熱し、それが溶融すれば、再溶融性を○と評価した。加熱しても溶融しなければ、再溶融性を×と評価した。

射出成型装置の実機において、有機無機ハイブリットガラス材料を用いて射出成型を試みた。その結果、射出成型が可能であれば、射出成型性を○と評価し、射出成型が不可能であれば、射出成型性を×と評価した。評価結果を上記表１に示す。

４．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（２）上述した有機無機ハイブリットガラス材料の他、当該有機無機ハイブリットガラス材料を構成要素とする製品、有機無機ハイブリットガラス材料の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

Claims (3)

1. フェニル基を有するシロキサンを含み、
   以下の式（１）で定義するＸの値が０．８３以上、０．９３以下であり、
   以下の式（２）で定義するＹの値が２．４５以上であり、
   数平均分子量が２０００以上であり、
   融点が１８０℃以上である有機無機ハイブリットガラス材料。
   式（１） Ｘ＝Ｍ_ＳｉＯ／Ｍ_ＯＦ
   式（２） Ｙ＝Ｍ_ｐ／（Ｍ_ｅ＋Ｍ_ｍ）
   （Ｍ_ＳｉＯは前記シロキサンに含まれるＳｉＯのモル数である。Ｍ_ＯＦは前記シロキサンに含まれる有機官能基のモル数である。Ｍ_ｐは前記シロキサンに含まれるフェニル基のモル数である。Ｍ_ｅは前記シロキサンに含まれるエチル基のモル数である。Ｍ_ｍは前記シロキサンに含まれるメチル基のモル数である。）
2. フェニル基を有するシロキサンを含み、
   以下の式（１）で定義するＸの値が０．８３以上、０．９３以下であり、
   以下の式（２）で定義するＹの値が２．４５以上であり、
   数平均分子量が２０００以上であり、
   軟化温度が１８０℃以上である有機無機ハイブリットガラス材料。
   式（１） Ｘ＝Ｍ _ＳｉＯ ／Ｍ _ＯＦ
   式（２） Ｙ＝Ｍ _ｐ ／（Ｍ _ｅ ＋Ｍ _ｍ ）
   （Ｍ _ＳｉＯ は前記シロキサンに含まれるＳｉＯのモル数である。Ｍ _ＯＦ は前記シロキサンに含まれる有機官能基のモル数である。Ｍ _ｐ は前記シロキサンに含まれるフェニル基のモル数である。Ｍ _ｅ は前記シロキサンに含まれるエチル基のモル数である。Ｍ _ｍ は前記シロキサンに含まれるメチル基のモル数である。）
3. 請求項１又は２に記載の有機無機ハイブリットガラス材料であって、
   可視光透過率が８５％以上である有機無機ハイブリットガラス材料。