KR20200064111A - 경화성 폴리오르가노실록산 조성물, 상기 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체, 및 상기 경화체를 포함하는 전자 소자 - Google Patents

경화성 폴리오르가노실록산 조성물, 상기 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체, 및 상기 경화체를 포함하는 전자 소자 Download PDF

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Abstract

본 개시내용은 여러 가지 분야, 예컨대 코팅 물질, 캡슐화제(encapsulant), 밀봉제(sealant) 및 접착제에서 합성의 용이성, 낮은 휘발물질 함량, 신속한 경화성, 우수한 인성(toughness) 및/또는 우월한 광학적/물리적 안정성을 갖는 광경화성, 광-열 또는 광-수분 이중 경화성, 또는 광-열-수분 다중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물, 상기 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체(cured body), 및 상기 경화체를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.

Description

경화성 폴리오르가노실록산 조성물, 상기 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체, 및 상기 경화체를 포함하는 전자 소자
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2017년 10월 27일에 출원된 대한민국 특허 출원 10-2017-0141368호에 대해 우선권을 주장하고 이의 모든 이점을 주장하며, 상기 출원의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 경화성 폴리오르가노실록산 조성물, 상기 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체(cured body), 및 상기 경화체를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.
폴리오르가노실록산 조성물은 소비자 제품뿐만 아니라 산업용 제품, 예컨대 코팅 물질, 캡슐화제(encapsulant), 밀봉제(sealant), 접착제, 코팅제, 포팅 화합물(potting compound) 등의 분야에서 광범위하게 사용된다. 폴리오르가노실록산 조성물은 광경화성(UV-Vis 경화성), 열경화성(고온 가황성; HTV), 수분 경화성(실온 가황성; RTV), 또는 이들의 조합의 이중 또는 다중 경화성으로 분류될 수 있다. 이들 조성물은 광경화성, 열경화성 및/또는 가수분해성 기를 갖는 화합물을 가교제 및/또는 촉매와 혼합함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 전자기 방사선에 의해 가교를 개시하며, 열경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 열에 의해 경화되고, 수분 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 규소(silicon) 백본 내의 소정의 기를 축합 반응에 의해 가수분해한다.
자외선(UV)은 이의 낮은 비용, 유지의 용이성, 및 산업적 사용자에 대한 낮은 잠재 장해(potential hazard)때문에 가장 광범위하게 사용되는 유형의 방사선 중 하나이다. 전형적인 경화 시간은 훨씬 더 짧고, 감열성(heat-sensitive) 물질은 열에너지가 기판을 손상시킬 UV 방사선 하에 안전하게 코팅되고 경화될 수 있다.
몇몇 UV-경화성 실리콘 시스템이 알려져 있으며: 미국 특허 제3,816,282호(Viventi); 제4,052,059호(Bokerman 등); 및 제4,070,526호(Colquhoun)은 ω-머캅토알킬 치환된 폴리실록산이 UV 방사선에 노출 시 자유-라디칼 공정에서 비닐-작용성 실록산과 반응하는 조성물을 기재한다. 그러나, 이들 조성물은 종종, 희소한 또는 고비용의 출발 물질을 필요로 하거나, 불충분한 장기간 신뢰성을 갖거나, 경화된 제품에서 지속되는 악취(머캅탄기와 연관이 있음)를 방출한다.
에폭시 또는 아크릴 작용성을 갖는 UV-경화성 실리콘 수지는 최근, 기지의(known) UV-경화성 시스템의 단점을 피하는 한편 방출 적용에 적합하게 만들기 위해 높은 정도의 반응성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 미국 특허 제4,279,717호(Eckberg 등)에 기재된 바와 같은 에폭시 실리콘 조성물은 특히, 소정의 오늄염 광개시제의 존재 하에 이들의 신속한 경화에 유리하다. 1981년 3월 2일에 출원된 미국 출원 제239,297호, 현재 미국 특허 제4,348,454호에 개시된 아크릴-작용성 중합체는 다양한 자유-라디칼-유형 광개시제의 존재 하에 UV 방사선 하에 접착제 코팅으로 경화될 수 있다. 또한, 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 UV 조사와 직접적으로 접촉 시 표면 영역에서 우수한 경화성을 갖지만, 음영 영역에서는 불량한 경화성 및 낮은 경도를 가진다.
광-열 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 열 경화로 인해 양호한 특성, 예컨대 내열성, 내한성 등을 나타낼 수 있다. 그러나, 이는 경화 시 균열을 야기할 수 있고, 경화되는 경우 높은 열 팽창 계수를 갖는 경화체가 형성될 수 있다. 또한, 이러한 경화체가 또 다른 부재(member)와 통합된다면, 계면에서 박리가 발생할 수 있는 한계가 있다.
미국 특허 제4,587,173호(Eckberg)은 별개의 가교 기전으로서 열 및 UV 광을 사용하는 이중 경화 실리콘 조성물을 개시한다. 이 특허는 동일한 또는 상이한 폴리실록산 사슬 상에서 직접적인 규소-결합된 수소 원자 및 직접적인 규소-결합된 알케닐 라디칼을 필요로 하는 반응성 폴리오르가노실록산을 개시한다. 이들 조성물은 또한, 광개시제 및 귀금속 또는 귀금속-함유 하이드로실릴화 촉매를 함유한다. 광개시제의 존재는 규소-결합된 수소 원자와 규소-결합된 알케닐 라디칼의 가교를 가능하게 한다. 이들 조성물은 실온 또는 승온에서 규소-결합된 수소 원자 및 규소-결합된 알케닐 라디칼의 귀금속 촉매작용에 의해 가교될 수 있는 것으로 일컬어진다. 백금은 열적 하이드로실릴화 경화 반응에 사용되는 촉매 중에 있다.
미국 특허 제4,603,168호(Sasaki 등)은 자외선과 조합되어 열의 사용을 필요로 하는, 오르가노폴리실록산 조성물을 경화하는 방법을 개시한다. 상기 특허에 개시된 조성물은 실리콘 원자에 직접적으로 결합된 적어도 2개의 알케닐기를 1개 분자 당 갖는 오르가노폴리실록산을 포함한다. 다른 유기 기, 예컨대 알킬기, 할로겐화된 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 및 알카릴기가 또한 오르가노폴리실록산 백본 상에 존재할 수 있다. 이외에도, 1개 분자 당 적어도 2개의 오르가노하이드로겐실록산 또는 하이드로겐실록산 단위를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산, 백금 촉매, 첨가-반응 지연제 및 광개시제가 또한, 개시된다. 알케닐기는 이것과 실리콘 원자 사이에 오르가노기가 없이 상기 실리콘 원자에 직접적으로 결합되어야 한다. Eckberg 및 Sasaki 특허가 또한, 매우 얇은 코팅으로 제한된다.
광-수분 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 경화를 위해 별도의 가열 공정을 필요로 하지 않고, UV로부터 차단되는 음영 영역을 경화시킬 수 있는 이점을 가진다. 그러나, 상기 조성물은 조기(premature) 경화, 짧은 이용 시간 및/또는 단축된 저장 수명을 야기할 수 있으며, 이런 점에서 수분이 분위기에 노출되는 경우 경화가 시작되는 한계를 가진다. 자외선 및 수분 경화 기전을 사용하는 이중-경화 실리콘 조성물은 미국 특허 제4,528,081호(Lien 등) 및 제4,699,802호(Nakos 등)에 개시되어 있다. 이들 특허는 전자 적용에서 컨포멀 코팅(conformal coating)에 특히 유용한 조성물을 개시하며, 상기 전자 적용에서 기판은 직접적인 UV 광에 쉽게 접근 가능하지 않는 음영 영역을 갖고 이들 영역의 가교를 위해 수분 경화를 필요로 한다. 통상적으로, 방사선 중합을 위해 존재하는 광개시제 외에도, 수분 경화성 촉매, 예컨대 오르가노티타네이트가 존재해야 한다.
한편, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물의 경화 속도는 반응성 기(들)의 유형 및 수를 포함하여 여러 가지 인자들에 따라 다를 수 있다. 상이한 기는 상이한 반응성을 나타내고, 심지어 동일한 유형의 경화성 기는 특정 규소 원자에 결합되는 경화성 기의 수에 따라 상이한 반응성을 나타낼 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 광, 열 및/또는 수분 경화에서 우월한 특성을 나타내기 위해, 연구는 폴리오르가노실록산 조성물에 함유된 반응성 기의 유형 또는 수와 같은 다양한 인자를 조절하기 위한 연구가 진행중에 있다.
특허 문헌 1: 미국 특허 출원 공개 2004/0116547 A1호(2004년 6월 17일) 특허 문헌 2: 국제 공개 WO2016/141547 A1호(2016년 9월 15일) 특허 문헌 3: 미국 특허 제4,576,999호(1986년 3월 18일)
본 개시내용의 목적은 광경화성, 광-열 또는 광-수분 이중 경화성, 또는 광-열-수분 다중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공하는 것이고, 상기 조성물은 여러 가지 분야, 예컨대 코팅 물질, 캡슐화제, 밀봉제 및 접착제에서 합성의 용이성, 낮은 휘발물질 함량, 신속한 경화성, 우수한 인성(toughness) 및/또는 우월한 광학적/물리적 안정성을 가진다. 또한, 본 개시내용의 목적은 상기 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체, 및 상기 경화체를 포함하는 전자 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 연구 결과, 본 발명자들은, 광 및/또는 이중 경화성, 투과도, 물리적 인장성(tensile) 및 신장도(elongation) 중 적어도 하나에서 우수한 특성을 갖는 경화체를 수득할 수 있는 광경화성, 광-열 또는 광-수분 이중 경화성, 또는 광-열-수분 다중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물이 펜던트 사슬에 (메트)아크릴 작용기를 규칙적으로 분포시키는 실록산계 중합체를 포함함으로써 제조될 수 있음을 밝혀내었다.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 (A) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼 기를 갖고, 동일한 분자 내에서 하이드로실릴화 반응에 의해 형성되는 폴리실록산 단위 및 실(sil)-알킬렌 단위를 갖는 실록산계 중합체, 및 (B) 광개시제를 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 구성성분 (A)는 하기 조합 (i) 또는 (ii) 사이에서 하이드로실릴화 반응에 의해 수득된다:
(i) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼 기와 적어도 2개의 Si-결합된 알케닐기를 갖는 실록산 화합물, 및 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 화합물,
(ii) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼 기와 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 실록산 화합물, 및 분자 내에 올레핀성(olefinic) C=C 이중 결합을 포함하는 적어도 2개의 기를 갖는 화합물.
본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 구성성분 (A)는 하기 구조식 (I) 또는 (II)로 표시되는 실록산계 중합체이며:
Figure pct00001
상기 구조식 (I) 또는 (II)에서,
Ac는 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼을 나타내며,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 (C1-C20)알킬기, 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴기, 치환된 또는 비치환된 (C3-C30)사이클로알킬기, 치환된 또는 비치환된 (1- 내지 20-원)헤테로알킬기, 치환된 또는 비치환된 (3- 내지 30-원)헤테로사이클로알킬기, 치환된 또는 비치환된 (6- 내지 30-원)헤테로아릴기, 또는 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴(C1-C20)알킬기를 나타내며,
R5 및 R6은 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기, 수소, 하이드록실, 또는 가수분해성 작용기를 말단에 포함하며,
R7은 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기를 나타내며,
각각의 R1 내지 R4 및 R7은 서로 동일하거나 상이하며,
a 및 c는 각각 독립적으로, 0 내지 10,000의 정수를 나타내고,
b 및 d는 각각 독립적으로, 1 내지 20의 정수를 나타낸다.
본 개시내용에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 합성의 용이성, 낮은 휘발물질 함량, 우수한 경화성, 우수한 인성 및/또는 우월한 광학적/물리적 안정성을 갖는 경화체를 제조할 수 있으므로, 본 개시내용에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 여러 가지 분야, 예컨대 코팅 물질, 캡슐화제, 밀봉제 및 접착제에서 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 본 개시내용의 예시적인 실시형태는 상세히 기재될 것이다. 예시적인 실시형태는 본 발명의 범위로 제한되지 않으면서 본 발명을 설명하기 위해 구현된 실시예로서 역할을 한다.
본원에 사용된 바와 같이, 구체적인 정의가 다르게 제공되지 않는 경우, 용어 "치환된"은, 소정의 작용기에서 수소 원자가 또 다른 원자 또는 또 다른 작용기, 즉, 치환기로 대체됨을 의미한다. 또 다른 원자 또는 치환기는 듀테륨, 할로겐(F, Cl, Br, I), 시아노기, 카르복실기, 니트로기, 하이드록실기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 하이드라지노기, 하이드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 머캅토기(티올기), 에스테르기, 에테르기, 설폰산기, 인산기, (C1-C30)알킬기, 할로(C1-C30)알킬기, (C2-C30)알케닐기, (C2-C30)알키닐기, (C1-C30)알콕시기, (C1-C30)알킬티오기, (C3-C30)사이클로알킬기, (C3-C30)사이클로알케닐기, (3- 내지 7-원)헤테로사이클로알킬기, (C6-C30)아릴옥시기, (C6-C30)아릴티오기, (5- 내지 30-원)헤테로아릴기, (C6-C30)아릴기, 트리(C1-C30)알킬실릴기, 트리(C6-C30)아릴실릴기, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴기, (C1-C30)알킬디(C6-C30)아릴실릴기, 아미노기, 모노- 또는 디-(C1-C30)알킬아미노기, 모노- 또는 디- (C6-C30)아릴아미노기, (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴아미노기, (C1-C30)알킬카르보닐기, (C1-C30)알콕시카르보닐기, (C6-C30)아릴카르보닐기, 디(C6-C30)아릴보로닐기, 디(C1-C30)알킬보로닐기, (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴보로닐기, (C6-C30)아릴(C1-C30)알킬기, (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 구체적인 정의가 다르게 제공되지 않는 경우, 용어 "헤테로"는 화학 구조에 함유되는 B, N, O, S, Si 및 P로부터 선택되는 적어도 하나의 헤테로원자를 지칭한다.
본 개시내용은 펜던트 (메트)아크릴 작용기를 갖는 실록산계 중합체를 포함하는 경화성 조성물에 관한 것이다. 경화성 조성물은 오르가노폴리실록산 백본이 아니라, 동일한 분자에서 하이드로실릴화 반응에 의해 형성되는 폴리실록산 단위 및 실-알킬렌 단위로 구성된 실록산-공중합체 백본을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 실록산계 중합체는 (메트)아크릴 작용기가 실록산계 공중합체 백본의 펜던트 사슬에서 규칙적으로 분포되는 것을 특징으로 한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "경화성" 조성물은 광, 열, 수분 및 다른 인자들 중 적어도 하나에 의해 경화될 수 있는 조성물을 지칭한다. 예를 들어, 경화성 조성물은 광에 의해서만, 광과 열 둘 모두에 의해, 광과 수분 둘 모두에 의해, 또는 광, 열 및 수분 모두에 의해 경화될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, 경화성 조성물은 (메트)아크릴 작용성 실록산 분절(segment)(반복 단위) 및 메틸실록산(또는 페닐실록산, 메틸페닐실록산) 분절, 및 알케닐, 수소(또는 알콕시, 하이드록시) 작용기를 말단에 갖는 실록산계 중합체를 포함할 수 있다. 중합체 구조는 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼 기를 갖고, 동일한 분자에서 하이드로실릴화 반응에 의해 형성되는 폴리실록산 단위 및 실-알킬렌 단위를 갖는 선형, 수지성, 원형 또는 분지형 중합체로 한정되지 않는다. 이러한 실록산계 중합체는 하기 조합 (i) 또는 (ii) 사이에서 하이드로실릴화 반응에 의해 수득될 수 있다:
(i) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼 기와 적어도 2개의 Si-결합된 알케닐기를 갖는 실록산 화합물, 및 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 화합물,
(ii) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼 기와 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 실록산 화합물, 및 분자 내에 올레핀성 C=C 이중 결합을 포함하는 적어도 2개의 기를 갖는 화합물.
구체적으로, 이러한 구성성분 (A)는 하기 사이에서 하이드로실릴화 반응에 의해 수득되는 실록산계 중합체를 포함할 수 있다:
(a1) (a1-1) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼 기와 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 실록산 화합물, 및 (a1-2) 1,4-디메틸실릴벤젠(p-디메틸실릴벤젠)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물, 및
(a2) 분자 말단에 C=C 이중 결합을 포함하는 알케닐기를 갖는 비닐-종결화된 디메틸실록산 중합체 또는 다른 선형 폴리디오르가노실록산 화합물.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, 경화성 조성물은 (메트)아크릴 작용성 실록산 분절(반복 단위)과 디메틸실록산(또는 페닐메틸실록산, 디페닐실록산) 분절, 및 알케닐(또는 알콕시, 하이드록시) 작용기를 말단에 갖는 블록-공중합체를 포함할 수 있다. 경화성 조성물은 (메트)아크릴기의 자유 라디칼 기전에 의해 경화될 수 있다. 또한, 알케닐기를 말단에 갖는 경화성 조성물은 알케닐기의 하이드로실릴화 반응에 의해 경화될 수 있다. 나아가, 알콕시기 또는 하이드록실기를 말단에 갖는 경화성 조성물은 이들 기의 수분 경화에 의해 경화될 수 있다.
본 개시내용의 제1 양태에 따르면, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 바람직하게는 (A) 하기 구조식 (I) 또는 (II)로 표시되는 실록산계 중합체, 및 (B) 광개시제를 포함할 수 있다.
Figure pct00002
본원에서, 상기 언급된 화학식 (I) 또는 (II)로 표시되는 실록산계 중합체는 "폴리(실록산-실알킬렌)블록-공중합체"로서 지칭될 수 있다.
구조식 (I) 또는 (II)에서, Ac는 (메트)아크릴옥시 (C3-C20)알킬 라디칼을 나타낸다. (메트)아크릴옥시알킬 라디칼은 자가-경화성 기일 수 있다. 예를 들어, Ac는 메트아크릴옥시프로필, 메트아크릴옥시부틸, 메트아크릴옥시펜틸, 아크릴옥시프로필, 아크릴옥시부틸, 아크릴옥시펜틸 등일 수 있다.
구조식 (I) 또는 (II)에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 (C1-C30)알킬기, 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴기, 치환된 또는 비치환된 (C3-C30)사이클로알킬기, 치환된 또는 비치환된 (C1-C30)헤테로알킬기, 치환된 또는 비치환된 (C3-C30)헤테로사이클로알킬기, 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)헤테로아릴기, 또는 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴(C1-C30)알킬기를 나타낸다. 본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 (C1-C20)알킬기, 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴기, 치환된 또는 비치환된 (C3-C30)사이클로알킬기, 또는 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴(C1-C20)알킬기를 나타낼 수 있거나; 비치환된 (C1-C10)알킬기, 또는 비치환된 (C6-C25)아릴기를 나타낼 수 있다. 각각의 R1, 각각의 R2, 각각의 R3, 및 각각의 R4는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, R1 내지 R4는 비치환된 메틸을 나타낼 수 있다.
구조식 (I) 또는 (II)에서, R5 및 R6은 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기, 수소, 하이드록실, 및 가수분해성 작용기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. R5 및 R6은 동일하거나 상이할 수 있다. R5 및 R6은 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기, 또는 가수분해성 작용기를 말단에 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, R5 및 R6은 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공하는 데 적합할 수 있는, 알케닐기 및 가수분해성 작용기 이외의 잘 알려진 치환기를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, R5 및 R6 중 임의의 하나는 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기, 하이드록실 또는 가수분해성 작용기를 포함할 수 있고, 이들 중 나머지 하나는 알케닐기, 하이드록실 및 가수분해성 작용기 이외의 잘 알려진 치환기를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, R5 및 R6은 적어도 하나의 비치환된 (C2-C20)알케닐기를 말단에 포함할 수 있다. 알케닐기-종결화된 실록산계 중합체는 광-열 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공하는 데 적합할 수 있다. 또한, 본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, R5 및 R6은 적어도 하나의 하이드록실 또는 가수분해성 작용기를 말단에 포함할 수 있다. 하이드록실 또는 가수분해성 작용기-종결화된 실록산계 중합체는 광-수분 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공하는 데 적합할 수 있다. 나아가, 본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, R5 및 R6 중 임의의 하나는 비치환된 (C2-C20)알케닐기-말단을 포함할 수 있고, 이들 중 나머지 하나는 광-열-수분 다중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공하는 데 적합할 수 있는, 하이드록실 또는 가수분해성 작용기-말단을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, 가수분해성 작용기는 알콕시-종결화된 실록산계 중합체를 제조할 수 있는 적어도 하나의 (C1-C30)알콕시를 포함할 수 있다. 예를 들어, R5 및 R6은 비닐일 수 있거나, 하기 구조식 III 또는 IV로 표시되며:
-X-Si(Me)m(OR)3-m (III)
-X-Si(Ra)2-OSi(Ra)2-Y-Si(Me)m(OR)3-m (IV)
상기 구조식 III 또는 IV에서, X 및 Y는 선형 또는 분지형 (C2-C6) 알킬렌기를 나타내며, Me는 메틸기를 나타내며, R은 치환된 또는 비치환된 (C1-C20)알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴기를 나타내며, Ra는 (C1-C6) 알킬기를 나타내며, m은 0, 1 또는 2를 나타내고; R5 및 R6은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 더욱이, R5 및 R6 기에 대해, 바람직한 구조는 하기이며:
-C2H4-Si(OR)3 (III')
-C2H4-SiMe2-OSiMe2-C2H4Si(OR)3 (IV')
상기 (III') 또는 (IV')에서, R은 치환된 또는 비치환된 (C1-C20)알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴기를 나타낸다.
구조식 (I) 또는 (II)에서, R7은 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기를 나타낸다. 본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, R7은 비치환된 (C2-C10)알케닐기를 나타낼 수 있다. 각각의 R7은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, R7은 에틸렌을 나타낼 수 있다.
구조식 (I) 또는 (II)에서, a 및 c는 각각 독립적으로, 0 내지 10,000의 정수; 바람직하게는 150 내지 8,000의 정수; 보다 바람직하게는, 150 내지 5,000의 정수를 나타낸다. 본 개시내용의 실록산계 중합체에서, 실록산 블록의 길이는 상기 실록산 블록을 포함하는 경화된 폴리오르가노실록산 조성물의 인성을 갖기 위해 중대할 수 있다.
구조식 (I)에서, b는 1 내지 10의 정수; 바람직하게는 1 내지 6의 정수; 보다 바람직하게는 1 내지 4의 정수를 나타낸다. 구조식 (I)에서, d는 1 내지 20의 정수; 바람직하게는 2 내지 10의 정수; 보다 바람직하게는 2 내지 5의 정수를 나타낸다. b는 메트아크릴기의 수를 지칭하고, b가 증가되는 경우, 포토경화(photocuring) 속도는 향상된다. 특히, 실록산 블록의 길이가 길고 메트아크릴기의 수가 작은 경우, 경화성은 저하될 수 있다. 이 문제점을 극복하기 위해, 인접한 메트아크릴기의 수는 증가되어 경화성을 향상시킬 수 있다. 또한, 적어도 하나의 아크릴 실록산 단위, 바람직하게는 적어도 2개의 아크릴 실록산 단위는 경화 후 경도 및 인장 특성과 같은 물리적 특성뿐만 아니라 가교 속도를 조절하기 위해 중합체에 배치될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, 실록산계 중합체는 하기와 같을 수 있다.
Figure pct00003
실록산계 중합체는 말단에서 SiH 가교제로 비닐기의 부가적인 하이드로실릴화 반응에 의해 열경화될 수 있다. 나아가, 종결화된-비닐기 및 가수분해성 성분(가수분해성 작용기, 예를 들어 알콕시기를 함유하는 SiH 성분)은 하이드로실릴화되어, 말단에서 가수분해성 작용기를 가지며, 이는 실록산계 중합체가 수분-경화성이 되도록 야기할 수 있다.
본 개시내용의 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 규칙적으로 분포된 (메트)아크릴기를 가지며, 이는 SiH 기(또는 알케닐기)를 갖는 메트아크릴레이트와 비닐기(또는 SiH 기)를 갖는 폴리실록산 중합체 사이에서 하이드로실릴화 경로를 통해 제조될 수 있다. (메트)아크릴 작용기가 실록산 백본 상에서 규칙적으로 분포되므로, UV 광에 의해 효율적인 경화 특성뿐만 아니라 우수한 기계적 특성을 나타내는 효과가 존재한다. 지금까지 보고된 바와 같이, (메트)아크릴기를 함유하는 폴리오르가노실록산 중합체를 제조하기 위해 하기 방법이 사용되어 왔다. 선형 분자 구조의 (메트)아크릴옥시알킬기-함유 오르가노폴리실록산은 통상적으로, 촉매로서 산의 존재 하에, 단독으로 또는 (메트)아크릴옥시알킬기를 갖지 않는 또 다른 환식 오르가노폴리실록산 올리고머와의 혼합물로서, 규소 원자에 결합된 (메트)아크릴옥시알킬기를 갖는 환식 오르가노폴리실록산 올리고머의 고리-열림 실록산 재배열 중합 반응, 뒤이은 염기성 화합물을 이용한 산성 촉매의 중화에 의해 제조된다. 이러한 산-촉매화된 중합 반응 방법은 어느 정도 문제 및 단점을 가진다. 예를 들어, 염기성 화합물을 이용한 산의 중화 반응에는 필수적으로, 반응 생성물로서 물의 형성이 수반되는 한편, (메트)아크릴옥시알킬기-함유 오르가노폴리실록산 내의 물은 산성 또는 염기성 화합물의 존재 하에 (메트)아크릴 에스테르기 상에서 가수분해제로서 작용하여, 오르가노폴리실록산 생성물에서 작용기로서 (메트)아크릴옥시알킬기의 효과적인 함량에서 저하를 야기한다. 더욱이, 에스테르기의 상기 언급된 가수분해 반응은 결국, 마이크로겔의 형성을 유발하며, 이러한 마이크로겔은, 중화 반응에 의해 형성되는 염 및 다른 고체 물질을 제거하기 위해 여과를 받는 경우 필터 종이 또는 천의 막힘으로 인해 반응 생성물의 여과성에서 큰 저하를 야기한다. 반응 동안 발생되는 환식 불순물을 제거하기 위해, 휘발성 구성성분을 가열에 의해 제거하는 것이 필요하다. 그러나, (메트) 아크릴기가 서로 열적으로 반응할 수 있기 때문에, 이러한 공정에 대해 많은 제약이 존재한다. 상기 보고된 방법에 의해 제조되는 중합체는 (메트) 아크릴기가 무작위로 분포되는 무작위 공중합체이며, 따라서, 균일한 또는 적합한 기계적 특성을 시행하는 것이 매우 어렵다. 예를 들어, 경화 후 물리적 특성은 취성으로 되는 경향이 있으며, 즉, 취성(brittleness)이 높을 수 있다. 또한, UV 광에 대한 경화성이 두드러지게 낮다는 문제가 있기 때문에, (메트)아크릴 작용기가 실록산 백본의 말단에 위치하는 것은 바람직하지 않다.
본 개시내용의 제2 양태에 따르면, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 (A) 구조식 (I) 또는 (II)로 표시되는 실록산계 중합체로서, 상기 구조식에서, R5 및 R6은 적어도 하나의 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기를 포함하는 실록산계 중합체; (B) 광개시제; (C) 가교성 구성성분; 및 (D) 하이드로실릴화 촉매를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, R5 및 R6 중 적어도 하나는 비치환된 (C2-C20)알케닐기, 예를 들어, 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 헵테닐, 옥테닐, 노네닐, 데세닐, 운데세닐 또는 도데세닐을 말단에 포함한다. 본 개시내용은 알케닐-종결화된 실록산계 중합체를 함유함으로써 광-열 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 실록산계 중합체는 하기의 단계를 포함함으로써 제조될 수 있다: (i) (메트)아크릴 반복 단위에 대한 수소-함유 (메트)아크릴레이트 중간산물을 제조하는 단계; 및 (ii) 하이드로실릴화 촉매를 사용함으로써 비닐-종결화된 실록산과 상기 중간산물 사이에서 하이드로실릴화하는 단계. 하이드로실릴화 단계에서, 펜던트 (메트)아크릴기를 갖는 알케닐-종결화된 또는 수소-종결화된 실록산 중합체는, 지방족 불포화된 유기 기의 몰수로 나눈 실록산계 중합체 내의 규소-결합된 수소 원자의 몰수(SiH/Vi 비)를 1.0 이하 또는 이상으로 조절함으로써 수득된다. 이 중합체는 광경화성 조성물 및/또는 광-열 이중 경화성 조성물에 유용할 수 있다.
본 개시내용의 제3 양태에 따르면, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 (A) 구조식 (I) 또는 (II)로 표시되는 실록산계 중합체로서, 상기 구조식에서, R5 및 R6은 적어도 하나의 가수분해성 작용기 또는 하이드록시를 포함하고, 가수분해성 작용기는 하기 구조식 (III) 또는 (IV)로 표시되는 실록산계 중합체; (B) 광개시제; (E) 가수분해성 가교제; 및 (F) 축합 경화 촉매를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, R5 및 R6 중 적어도 하나는 가수분해성 작용기 또는 하이드록시를 말단에 포함한다. 본 개시내용은 트리알콕시-종결화된 실록산계 중합체를 함유함으로써 광-수분 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공할 수 있으며:
-X-Si(Me)m(OR)3-m (III)
-X-Si(Ra)2-OSi(Ra)2-Y-Si(Me)m(OR)3-m (IV)
상기 (III) 또는 (IV)에서, X 및 Y는 선형 또는 분지형 (C2-C6) 알킬렌기를 나타내며, Me는 메틸기를 나타내며, R은 치환된 또는 비치환된 (C1-C20)알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴기를 나타내며, Ra는 (C1-C6) 알킬기를 나타내고, m은 0, 1 또는 2를 나타낸다.
상기 구조식 (III) 또는 (IV)로 표시되는 가수분해성 작용기에 대해, 바람직한 기는 하기 화학식 (III') 또는 (IV')로 표시되며:
-C2H4-Si(OR)3 (III')
-C2H4-SiMe2-OSiMe2-C2H4Si(OR)3 (IV')
상기 화학식 (III') 또는 (IV')에서, R은 치환된 또는 비치환된 (C1-C20)알킬기, 또는 치환된 또는 비치환된 (C6-C30)아릴기; 일 실시형태로서, 비치환된 (C1-C20)알킬기; 및 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸 기를 나타낸다.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, R5 및 R6 중 적어도 하나는 가수분해성 작용기 또는 하이드록시를 말단에 포함한다. 본 개시내용은 트리알콕시-종결화된 실록산계 중합체를 함유함으로써 광-수분 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 실록산계 중합체는 하기 단계를 포함함으로써 제조될 수 있다: (i) (메트)아크릴 반복 단위에 대한 수소(또는 알케닐기)-함유 (메트)아크릴레이트 중간산물을 제조하는 단계; (ii) 하이드로실릴화 촉매를 사용함으로써 비닐-종결화된 실록산과 상기 중간산물 사이에서 하이드로실릴화하는 단계; 및 (iii) SiH-함유 알콕시 실란 또는 실록산을 사용함으로써 추가의 하이드로실릴화하는 단계. 이에 의해, 펜던트 (메트)아크릴기를 함유하는 알콕시-말단 실록산 중합체가 수득될 수 있다. 이 중합체는 광-수분 경화성 조성물에 유용할 수 있다. 미국 특허 출원 공개 20040116547A1호, 및 미국 특허 제4,528,081호 및 제4,699,802호의 이전의 보고에서, 폴리실록산 중합체의 말단에서 메트아크릴기와 모노-알콕시기 및 디-알콕시기 둘 모두를 갖는 구조가 보고된다. 그러나, 본 개시내용에서 구체적으로 개시되는, 측쇄에 메트아크릴기 및 말단에 트리알콕시기를 갖는 구조는 우수한 이중 경화 특성을 갖기 위해 매우 중요하다.
본 개시내용의 제4 양태에 따르면, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 (A) 구조식 (I) 또는 (II)로 표시되는 실록산계 중합체로서, 여기서, R5 및 R6 중 임의의 하나는 치환된 또는 비치환된 (C2-C20)알케닐기를 말단에 포함하며, 이들 중 나머지 하나는 가수분해성 작용기 또는 하이드록시를 말단에 포함하고, 가수분해성 작용기는 구조식 (III) 또는 (IV)로 표시되는 실록산계 중합체; (B) 광개시제; 및 (C) 가교성 구성성분, (D) 하이드로실릴화 촉매, (E) 가수분해성 가교제 및 (F) 축합 경화 촉매 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시내용은 비닐- 및 트리알콕시-종결화된 실록산계 중합체를 함유함으로써 광-열-수분 다중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 제5 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 한 양태에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 (G) 아크릴레이트 단량체, (H) 실리콘 수지, (I) 충전제, (J) 용매 및 (K) 경화 첨가제 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용의 제6 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 한 양태에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체가 제공될 수 있다. 경화체는 본 개시내용의 일 실시형태에 따른 광경화성(또는 광-열 이중 경화성, 광-수분 이중 경화성, 또는 광-열-수분 다중 경화성) 폴리오르가노실록산 조성물을 경화함으로써 수득된다. 광경화성(또는 광-열 이중 경화성, 광-수분 이중 경화성, 또는 광-열-수분 다중 경화성) 폴리오르가노실록산 조성물의 경화 방법은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로, 폴리오르가노실록산 조성물을 자외선 조사(또는 자외선-열, 자외선-수분, 자외선-열-수분)에 의해 신속하게 경화시켜, 경화체를 형성한다. 이러한 경화체는 경화 동안 접촉된 기판에 대해 우수한 접착을 나타낼 수 있고, 기판으로부터 효율적으로 박리될 수 있어서 양호한 방출을 나타낼 수 있다.
경화체는 코팅 물질, 캡슐화제, 밀봉제 및 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또한, 경화체는 경화 동안 균열을 야기하지 않고, 신속한 경화성, 우수한 인성 및/또는 양호한 광학적/물리적 안정성을 가질 수 있다.
본 개시내용의 제7 양태에 따르면, 제6 양태에 따른 경화체를 포함하는 전자 소자가 제공될 수 있다.
전자 소자는 특별히 제한되지 않고, 이의 예는 기판, 예컨대 유리, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지 및 세라믹 수지 등 상에 금속 옥사이드 필름 전극 또는 금속 전극, 예컨대 은, 구리, 알루미늄, 금 등을 포함한다. 전극의 예는 액정 디스플레이(LCD), 평판 디스플레이(FPD: flat panel display) 및 평판 디스플레이 장치의 전극을 포함한다. 본 개시내용의 일 실시형태에 따른 폴리오르가노실록산 조성물은 전극을 코팅하는 데 사용될 수 있다. 본 개시내용의 일 양태에 따른 전자 소자는 본 개시내용의 경화체의 경화 동안 접촉되는 기판에 대한 높은 접착성 및 기판으로부터의 높은 방출로 인해 전자 소자를 수선하고 재생시킬 수 있다.
본 개시내용의 제8 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 한 양태에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 사용함으로써 전자 소자를 제조하는 방법이 제공될 수 있다.
조성물은 디스펜싱(dispensing), 슬릿-다이(slit-die), 스크린 프린팅, 분무, 롤-투-롤(roll-to-roll), 딥 코팅(dip coating), 스핀 코팅 등에 의해 전극, 전기 회로 및 기판에 코팅될 수 있고, 상기 조성물은 광 조사에 의해 기판 상에서 경화될 수 있다. 이중 경화 조성물의 경우, 상기 기재된 방식으로 코팅 후에 광을 잘 투과하지 않는 부분 또는 구조가 있다면, 경화는 열 또는 수분에 의해 완료될 수 있다.
본 개시내용의 제9 양태에 따르면, 제6 양태에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체로 전자 소자를 밀봉하는 단계를 포함하는, 전자 소자를 제조하는 방법이 제공될 수 있다.
이하, 상기 실시형태에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물의 각각의 구성성분은 상세하게 기재될 것이다.
(B) 광개시제
본원에서, 광개시제는 자외선 또는 가시광선에 의해 여기되어 광중합을 개시하는 물질, 또는 다른 증감제(sensitizer)의 도움으로 광중합을 야기하는 물질을 지칭한다. 본 개시내용의 광개시제는, 이것이 자외선 또는 가시광선 구역의 광을 흡수하고 감광성 불포화된 이중 결합을 라디칼적으로 중합하는 한, 광개시제 및 광개시제 보조제로 한정되지 않는다. 본 개시내용의 광개시제는 폴리오르가노실록산 조성물에서 보편적으로 사용되는 성분일 수 있다. 예를 들어, 광개시제는 아세토페논계, 벤조페논계, 티옥산톤계, 벤조인계, 트리아진계, 옥심계, 카르바졸계, 디케톤계, 설포늄 보레이트계, 디아조계, 이미다졸계 및 비이미다졸(biimidazole)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, 광개시제는 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2-하이드록시-1-{4-[4-(2-하이드록시-2-메틸-프로피오닐)-벤질]페닐}-2-메틸-프로판-1-온, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐 포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 2개 이상의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온일 수 있다.
본 개시내용의 광개시제의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 필요하다면 예를 들어, 약 0.01 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 1 중량%, 또는 약 0.2 내지 약 0.5 중량%로 적절하게 선택될 수 있다. 상기 범위 내의 광개시제가 구현예에 따른 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물에 포함되는 경우, 광중합은 노출 시에 충분히 발생할 수 있다. 또한, 광학적 정리(optical clearance)에서 다소의 실패를 야기할 수 있는 광개시제가 경화성 조성물에서 상기 언급된 함량에서 반응을 통해 소모되기 때문에, 투명도의 감소가 방지될 수 있다. 따라서, 코팅 안정성이 동시에 충족될 수 있다.
(C) 가교성 구성성분
본원에서, 상기 구성성분 (A)에 대한 가교성 구성성분은 (c1) 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산 또는 (c2) 올레핀성 C=C 이중 결합을 포함하는 적어도 2개의 기를 갖는 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 구성성분 (A)가 알케닐기를 갖는 경우, 구성성분 (C)는 적어도 하나의 (c1) 오르가노하이드로겐폴리실록산을 포함하는 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 구성성분 (A)가 Si-결합된 수소 원자를 갖는 경우, 구성성분 (C)는 적어도 하나의 (c2) 올레핀성 C=C 이중 결합을 포함하는 적어도 2개의 기를 갖는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
(c1): 오르가노하이드로겐폴리실록산
본원에서, 오르가노하이드로겐폴리실록산은 1개 분자 당 적어도 2개의 규소-결합된 수소 원자를 갖고, 단일 하이드로겐 실록산 화합물 또는 복수의 상이한 하이드로겐 실록산 화합물일 수 있다. 하이드로겐 실록산의 구조는 선형, 분지형, 환식(예를 들어 사이클로실록산) 또는 수지성일 수 있다.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, 하이드로겐 실록산은 폴리오르가노하이드로겐 실록산일 수 있으며, 이는 하기에 의해 예시될 수 있다: 디메틸하이드로겐실록시-종결화된 폴리디메틸실록산, 디메틸하이드로겐실록시-종결화된 폴리(디메틸실록산/메틸하이드로겐실록산), 디메틸하이드로겐실록시-종결화된 폴리메틸하이드로겐실록산, 트리메틸실록시-종결화된 폴리(디메틸실록산/메틸하이드로겐실록산), 트리메틸실록시-종결화된 폴리메틸하이드로겐실록산, 본질적으로 H(CH3)2SiO1/2 단위 및 S1O4/2 단위로 구성된 수지, 및 이들의 조합.
성분 (C)로서 사용하기에 적합한 선형, 분지형 및 환식 오르가노하이드로겐폴리실록산을 제조하는 방법, 예컨대 오르가노할로실란의 가수분해 및 축합은 당업계에 잘 알려져 있다. 성분 (C)로서 사용하기에 적합한 오르가노하이드로겐폴리실록산 수지를 제조하는 방법은 또한, 미국 특허 제5,310,843호, 제4,370,358호 및 제4,707,531호에서 예시된 바와 같이 잘 알려져 있다.
(c2): 불포화된 올레핀기를 갖는 화합물
본원에서, 올레핀성 C=C 이중 결합을 포함하는 적어도 2개의 기를 갖는 화합물은 불포화된 부분 구조를 포함하여, 올레핀성 C=C 이중 결합을 포함하는 알케닐기 또는 임의의 다른 반응성 기를 갖는 화합물로서 예시된다. 실질적으로, 이러한 화합물은 분자 내에 (C2-C12)알케닐기를 갖는 비닐 희석제, 비닐 중합체, 비닐 수지일 수 있다. 상기 화합물은 폴리실록산 백본 또는 비-실리콘 유기 화합물, 예컨대 헥사디엔을 가질 수 있다.
(D) 하이드로실릴화 촉매
본원에서, 하이드로실릴화 촉매는, 또 다른 화합물의 불포화된, C=C 이중 결합에 첨가된 하나의 화합물의 Si-H 원자를 수반하는 적어도 2개의 화합물 사이에서의 첨가 반응을 지칭하는 하이드로실릴화 반응의 반응 촉매를 의미한다. 하이드로실릴화 촉매는 백금(Pt), 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐 금속, 또는 이들의 오르가노금속 화합물 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 백금족 금속을 포함할 수 있다. 또한, 하이드로실릴화 촉매는 클로로백금산, 클로로백금산 헥사하이드레이트, 백금 디클로라이드와 같은 화합물, 및 상기 화합물과 저분자량 오르가노폴리실록산의 복합체, 또는 매트릭스 또는 코어 쉘 유형 구조에서 마이크로캡슐화된 백금 화합물일 수 있다. 하이드로실릴화 촉매는 백금 및 저분자량 오르가노폴리실록산 복합체일 수 있으며, 이는 백금 및 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 복합체를 포함할 수 있고 디메틸비닐실록시-종결화된 디메틸실록산 및/또는 테트라메틸 디비닐 디실록산을 추가로 포함할 수 있다.
하이드로실릴화 촉매의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 1 중량%, 또는 약 0.04 내지 약 0.5 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 0.4 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다. 하이드로실릴화 촉매의 함량이 주어진 범위의 최소값보다 높다면, 생성된 조성물은 열에 의해 신속하게 경화될 수 있다. 또한, 상기 함량이 주어진 범위의 최대값보다 낮다면, 생성된 조성물의 저장 수명은 향상될 수 있다.
(E) 가수분해성 가교제
본원에서, 가수분해성 가교제는 축합 반응 가교제를 지칭하며, 이는 하기에 의해 예시된다: 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, β-(3, 4-에폭시사이클로헥실) 에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-메트아크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, γ-메트아크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메트아크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, γ-메트아크릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸) -γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리에톡시실란, 머캅토메틸트리메톡시실란, 디메톡시-3-머캅토프로필메틸실란, 2-(2-아미노에틸티오에틸) 디에톡시메틸실란, 3-(2-아세톡시에틸티오프로필) 디메톡시메틸실란, 2-(2-아미노에틸티오에틸) 트리에톡시실란, 디메톡시메틸-3-(3-페녹시프로필티오프로필) 실란, 비스(트리에톡시실릴프로필) 디설파이드, 비스(트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 1,4-비스(트리에톡시실릴) 벤젠, 비스(트리에톡시실릴) 에탄, 1,6-비스(트리메톡시실릴) 헥산, 1,8-비스(트리에톡시실릴) 옥탄, 1,2-비스(트리메톡시실릴) 데칸, 비스(트리에톡시실릴프로필) 아민, 비스(트리메톡시실릴프로필)우레아, 트리스-(3-트리메톡시실릴프로필) 이소시아누레이트, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-우레이도프로필트리에톡시실란, 트리메틸실라놀, 디페닐실란디올, 트리페닐실라놀, γ-트리에톡시실릴프로필 (메트) 아크릴레이트, 헥실트리메톡시실란, 및 이들의 조합.
본 개시내용의 일 실시형태에 따르면, 가수분해성 가교제는 비닐트리메톡시실란, 1,6-비스(트리메톡시실릴)헥산, 1,8-비스(트리메톡시실릴)옥탄, γ-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이다. 본 개시내용의 또 다른 실시형태에 따르면, 가수분해성 가교제는 Evonik로부터 상표명 Dynasylan VTMO 하에 입수 가능한 비닐트리메톡시실란이다.
가수분해성 가교제의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 10 중량%, 또는 약 1 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 3 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다. 상기 범위 내에서 가수분해성 가교제가 본 발명의 일 실시형태에 따른 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물에 포함되는 경우, 저장 안정성 및 기계적 강도가 최대화될 수 있다는 이점이 존재한다.
(F) 축합 경화 촉매
본 개시내용의 축합 경화 촉매는 수분의 존재 하에 조성물의 수분 경화를 개시하는 화합물을 지칭하고, 수분 경화를 용이하게 하는 데 유용한 것으로 알려진 것들을 포함한다. 상기 촉매는 금속 및 비-금속 촉매를 포함한다. 본 발명에 유용한 금속 촉매의 금속 부분의 예는 주석, 티타늄, 지르코늄, 납, 철, 코발트, 안티몬, 망간, 비스무트 및/또는 아연 화합물을 포함한다.
일 실시형태에서, 조성물의 수분 경화를 용이하게 하는 데 유용한 주석 화합물은 디메틸 디네오데카노에이트 주석(Momentive Performance Materials Inc.로부터 상표명 FOMREZ UL-28 A 하에 입수 가능함), 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디메톡사이드, 틴옥토에이트, 이소부틸틴트리세로에이트, 디부틸틴옥사이드, 가용화된 디부틸 주석 옥사이드, 디부틸틴 비스디이소옥틸프탈레이트, 비스-트리프로폭시실릴 디옥틸틴, 디부틸틴 비스-아세틸아세톤, 실릴화된 디부틸틴 디옥사이드, 카르보메톡시페닐 주석 트리스-우베레이트, 이소부틸틴 트리세로에이트, 디메틸틴 디부티레이트, 디메틸틴 디-네오데카노에이트, 트리에틸틴 타르타레이트, 디부틸틴 디벤조에이트, 주석 올레에이트, 주석 나프테네이트, 부틸틴트리-2-에틸헥실헥소에이트, 주석부티레이트, 디옥틸틴 디데실머캅타이드, 비스(네오데카노일옥시) 디옥틸스타난, 디메틸비스(올레오일옥시) 스타난, 및 이들의 조합을 포함하지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 축합 경화 촉매는 디메틸디네오데카노에이트 주석(Momentive Performance Materials Inc.로부터 상표명 FOMREZ UL-28 하에 입수 가능함), 디옥틸틴 디데실머캅타이드(Momentive Performance Materials Inc.로부터 상표명 FOMREZ UL-32 하에 입수 가능함), 비스(네오데카노일옥시) 디옥틸스타난(Momentive Performance Materials Inc.로부터 상표명 FOMREZ UL-38 하에 입수 가능함), 디메틸비스(올레오일옥시) 스타난(Momentive Performance Materials Inc.로부터 상표명 FOMREZ UL-50 하에 입수 가능함) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, 축합 경화 촉매는 디메틸디네오데카노에이트 주석이다.
축합 경화 촉매의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 0.001 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 0.5 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 0.3 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다. 축합 경화 촉매의 함량이 주어진 범위의 최소값보다 높다면, 생성된 조성물은 공기 중 수분에 의해 신속하게 경화될 수 있다. 또한, 상기 함량이 주어진 범위의 최대값보다 낮다면, 생성된 조성물의 저장 수명은 향상될 수 있다.
(G) 아크릴레이트 단량체
본원에서, 아크릴레이트 단량체는 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 이소노닐(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 테트라데실(메트)아크릴레이트 및 이소스테아릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 아크릴레이트 단량체의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 1 내지 약 50 중량%, 또는 약 1 내지 약 20 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다.
(H) 실리콘 수지
본원에서, 실리콘 수지는 적어도 하나의 MQ 수지를 포함할 수 있고, MQ 수지는 MDT 수지 및/또는 MDQ 구조를 포함할 수 있다. MQ 수지는 R1 3SiO1/2 및 SiO4/2 단위(각각 M 및 Q 단위)로 주로 구성된 거대분자 중합체이며, 여기서, R1은 작용성 또는 비-작용성, 치환된 또는 비치환된 1가 라디칼을 나타내고, 예를 들어 메틸 또는 페닐일 수 있다. 본 개시내용에서 "MQ 수지"는, 단지 약 20 몰% 이하의 수지 분자가 평균적으로 D 및 T 단위로 구성됨을 지칭하고, 상기 D 및 T 단위는 각각 R1 2SiO2/2 및 R1SiO3/2 단위를 나타낸다. 실리콘 수지의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 1 내지 약 70 중량%, 또는 약 1 내지 약 60 중량%, 또는 약 1 내지 약 50 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다.
(I) 충전제
본원에서, 충전제는 강화 충전제, 광중합 개시제, 색소 및 이들의 조합일 수 있다. 충전제는 본 개시내용의 폴리오르가노실록산 조성물을 경화시킴으로써 수득되는 경화체에 기계적 강도를 부여하고 기판으로부터의 방출을 향상시키고자 한다. 예를 들어, 충전제는 흄드 실리카 또는 알루미나 미세 분말, 침전 실리카 또는 알루미나 미세 분말, 융합 실리카 또는 알루미나 미세 분말, 베이크(baked) 실리카 또는 알루미나 미세 분말, 흄드 티타늄 옥사이드 미세 분말, 유리 섬유, 및 상기 언급된 미세 분말을 오르가노실란, 실라잔 및 실록산 올리고머로 표면 처리함으로써 수득되는 소수성화된 미세 분말을 포함할 수 있다. 미세 분말의 입자 직경은 필요한 대로 적합하게 선택될 수 있고, 예를 들어 레이저 회절/산란 유형 입자 크기 분포를 사용하는 검정법에 따른 중앙값 직경은 약 0.01 마이크로미터 내지 약 1,000 마이크로미터의 범위일 수 있다. 충전제의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 50 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다.
(J) 용매
본원에서, 용매는 유기 용매 또는 비-가교성 실리콘 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매는 예를 들어, 알코올, 예컨대 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 헥산, 헵탄, 데실 알코올 또는 운데실 알코올 및 이들의 조합일 수 있다. 비-가교성 실리콘 용매는 예를 들어, 트리메틸실록시-종결화된 폴리디메틸실록산, 트리메틸실록시-종결화된 폴리메틸페닐실록산 및 이들의 조합일 수 있다. 용매의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 0.001 내지 약 90 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다.
(K) 경화 첨가제
본원에서, 경화 첨가제는 수소 공여체, 환원제, CO2 생성제, 싱글렛(singlet) 산소 스캐빈저 및 N-비닐 아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 경화 첨가제는 문헌[HUSAR, Branislav, et al. The Formulator's Guide to Anti-Oxygen Inhibition Additives. Progress in Organic Coatings, 2014, 77.11: 1789-1798]에서 잘 알려져 있다. 예를 들어, 수소 공여체는 N-메틸 디에탄올아민(MDEA), 1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄(DABCO), 트리벤질 아민(Bz3N; 99%, Fluka), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트)(PETMP; Bruno Bock), 트리메틸올프로판 트리스(3-머캅토프로피오네이트)(TMPMP; Bruno Bock), 디올레일 하이드로겐 포스파이트(D253; Dover), 트리스(트리메틸 실릴) 실란(TTMSS; 97%, ABCR), 트리-n-부틸스타난(Bu3SnH; 97%, Aldrich) 및 4-아니스알데하이드(PAA; 98%, Aldrich)로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 환원제는 트리페닐 포스핀(PPh3; 95%, Sigma-Aldrich), 트리페닐 포스파이트(P(OPh)3; 97%, Fluka), 트리스(트리데실) 포스파이트(D49; Dover), 트리옥틸 포스핀(TOP; 90%, Fluka), 폴리(디프로필렌글리콜) 페닐 포스파이트(D12; Dover), 테트라페닐 디프로필렌글리콜 디포스파이트(D11; Dover), 비스페놀 A 포스파이트(D613; Dover), 3,9-비스(옥타데실옥시)-2,4,8,10-테트라옥사-3,9-디포스파스피로[5.5]운데칸(BOTDBU; Sigma-Aldrich), 에틸렌 설파이트(ETS; 99%, Fluka) 및 디메틸아민-보란 복합체(Me2NH·BH3; 97%, Aldrich)로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 싱글렛 산소 스캐빈저는 2,5-디페닐 푸란(DPF; 98%, Alfa Aesar) 및 9,10-디부틸 안트라센(DBA)으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, CO2 생성제는 N-페닐 글리신(NPG; 93%, Acros), N-메틸-N-페닐 글리신(NMNPG), 페닐티오아세트산(PTAA; 96%, Aldrich), O-벤조일옥심벤즈알데하이드(POE) 및 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(O-에톡시카르복시)옥심(PDO; Lambson)으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, N-비닐 아미드는 N-비닐 피롤리돈(NVP; 98%, Merck) 및 N-메틸 피롤리돈(NMP; Merck)으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 경화 첨가제의 함량은 폴리오르가노실록산 조성물의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, 약 0.001 내지 약 5 중량%로 필요한 대로 적절하게 선택될 수 있다.
이외에도, 본 개시내용의 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 물리적 특성을 손상시키지 않는 범위 내에서 소정의 양의 다른 첨가제, 예컨대 항산화제, 자외선 흡수제, 가소제, 접착 촉진제, 감광제, 계면활성제 등을 첨가할 수 있다. 그러나, 상기 첨가제는 광-열 또는 광-수분 이중 경화성 조성물에서 열 또는 수분 경화 간섭의 존재 하에 선택적으로(또는 한정적으로) 사용될 수 있다.
본 개시내용의 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 상기 구성성분들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 폴리오르가노실록산 조성물은 구성성분 (A) 및 (B), 또는 구성성분 (A) 내지 (D), 또는 구성성분 (A), (B), (E) 및 (F), 또는 구성성분 (A) 내지 (F), 필요하다면, 구성성분 (G) 내지 (K) 중 적어도 하나를, 이들을 균질하게 혼합하여 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 구성성분의 혼합 방법은 통상적으로 알려진 방법일 수 있고, 특별히 제한되지 않지만, 단순 교반에 의한 일반적으로 균일한 혼합일 수 있다. 이외에도, 고체 구성성분, 예컨대 무기 충전제 등이 선택적인 구성성분으로서 함유되는 경우, 혼합 장치를 사용한 혼합이 보다 바람직할 수 있다. 이러한 혼합 장치는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 싱글 또는 트윈 연속 혼합기, 트윈 롤러, Ross 혼합기, Hobart 혼합기, 덴탈(dental) 혼합기, 플래터너리(planetary) 혼합기, 혼합기(Mixer), Henschel 혼합기 등일 수 있다. 상기 언급된 방법에서 제조되는 혼합물은 수분 장벽 하에 기밀 용기에서 밀봉에 의해 장기간 동안 저장될 수 있다.
이하, 본 개시내용의 실록산계 중합체의 제조 방법 및 특성은 본 개시내용의 대표적인 화합물을 참조로 하여 상세히 설명될 것이지만, 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[합성예 1] 공중합체 A-1의 제조
그라함 축합기 및 온도계가 장착된 500 mL의 4-구 플라스크에 137.2 g의 SiH-함유 메트아크릴레이트 에스테르 (I)[MHD'MH ,, 여기서, D'는 메트아크릴프로필임](SiH-함유 메트아크릴레이트 에스테르는 미국 특허 6,417,309를 참조하여 제조될 수 있음) 및 6,862.8 g의 vi-종결화된 디메틸 실록산(DP: 139, 점도: 500 cP, Vi%: 0.44)을 충전하고, 혼합물을 교반기에 의해 30분 동안 혼합하였다. 그 후에, 백금 촉매(2 ppm)를 첨가하고, 반응 온도를 점차 80℃까지 증가시켜, 하이드로실릴화 반응을 수행하였다. 2시간 후, 디알릴말레에이트를 첨가하여, 반응을 켄치(quench)하였다. 마지막으로, 펜던트 메트아크릴레이트기를 갖는 비닐-종결화된 예비중합체를 수득하였으며(점도: 7200 cP, MW: 62,447, 비닐%: 0.11, 메트아크릴프로필%: 0.88), 상기 예비중합체는 하기 공중합체 A-1에 상응한다.
공중합체 A-1
Figure pct00004
여기서, a는 139를 나타내며, b는 1을 나타내며, d는 3을 나타내고, c는 139를 나타낸다.
[합성예 2] 공중합체 A-2의 제조
그라함 축합기 및 온도계가 장착된 500 mL의 4-구 플라스크에 72.5 g의 상기 수득된 SiH-함유 메트아크릴레이트 에스테르 (I)[MHD'MH ,, 여기서, D'는 메트아크릴프로필임] 및 6,862.8 g의 vi-종결화된 디메틸실록산(DP: 290, 점도: 2,100 cP, Vi%: 0.22)을 충전하고, 혼합물을 교반기에 의해 30분 동안 혼합하였다. 그 후에, 백금 촉매(2 ppm)를 첨가하고, 반응 온도를 점차 80℃까지 증가시켜, 하이드로실릴화 반응을 수행하였다. 2시간 후, 디알릴말레에이트를 첨가하여, 반응을 켄치하였다. 마지막으로, 펜던트 메트아크릴레이트기를 갖는 비닐-종결화된 예비중합체를 수득하였으며(점도: 27,210 cP, MW: 118,753, 비닐%: 0.05, 메트아크릴프로필%: 0.46), 상기 예비중합체는 하기 공중합체 A-2에 상응한다.
공중합체 A-2
Figure pct00005
여기서, a는 290을 나타내며, b는 1을 나타내며, d는 3을 나타내고, c는 290을 나타낸다.
[합성예 3] 공중합체 A-3의 제조
그라함 축합기 및 온도계가 장착된 500 mL의 4-구 플라스크에 111.35 g의 상기 수득된 SiH-함유 메트아크릴레이트 에스테르 (I)[MHD'MH ,, 여기서, D'는 메트아크릴프로필이고, n은 2 또는 3임](SiH-함유 메트아크릴레이트 에스테르는 US6417309를 참조하여 제조될 수 있음) 및 6,438.65 g의 Vi-종결화된 디메틸실록산(DP: 290, 점도: 2,100 cP, Vi%: 0.22)을 충전하고, 혼합물을 교반기에 의해 30분 동안 혼합하였다(SiH/Vi 비: 0.75). 그 후에, 백금 촉매(2 ppm)를 첨가하고, 반응 온도를 점차 80℃까지 증가시켜, 하이드로실릴화 반응을 수행하였다. 2시간 후, 디알릴말레에이트를 첨가하여, 반응을 켄치하였다. 마지막으로, 펜던트 메트아크릴레이트기를 갖는 비닐-종결화된 예비중합체를 수득하였으며(점도: 2,400 cP, MW: 985,253, 비닐%: 0.06, 메트아크릴프로필%: 0.89), 상기 예비중합체는 하기 공중합체 A-3에 상응한다.
공중합체 A-3
Figure pct00006
여기서, a는 290을 나타내며, b는 2 또는 3을 나타내며, d는 3을 나타내고, c는 290을 나타낸다.
[합성예 4] 공중합체 A-4의 제조
그라함 축합기 및 온도계가 장착된 500 mL의 4-구 플라스크에 상기 합성예 1에 의해 수득된 139.3 g의 폴리오르가노실록산 A-1 및 0.67 g의 트리메톡시실란을 충전하고, 혼합물을 교반기에 의해 30분 동안 혼합하였다. 그 후에, 백금 촉매(2 ppm)를 첨가하고, 반응 온도를 점차 80℃까지 증가시켜, 하이드로실릴화 반응을 수행하였다. 2시간 후, 디알릴말레에이트를 첨가하여, 반응을 켄치하였다. 마지막으로, 펜던트 메트아크릴레이트기를 갖는 트리메톡시-종결화된 폴리오르가노실록산을 수득하였으며(점도: 21,954 cP, MW: 62,447, 트리메톡시실릴%: 0.36, 메트아크릴%: 0.87), 상기 예비중합체는 하기 공중합체 A-4에 상응한다.
공중합체 A-4
Figure pct00007
본원에서, a는 139를 나타내며, b는 1을 나타내며, d는 3을 나타내며, c는 139를 나타내고, R5와 R6 둘 모두는 -C2H4-Si(OMe)3을 나타낸다.
실시예
이하, 일 실시형태에 따른 본 개시내용의 경화성 폴리오르가노실록산 조성물의 특성은 상세히 설명될 것이지만, 하기 실시예에 의해 제한되지 않는다.
[실시예 1] 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물의 제조
실시예 1-1 내지 1-5에서, 하기 표 1에 제시된 화합물을 덴탈 혼합기에 지시된 중량%로 첨가하고, 실온에서 교반하여, 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제조하였다.
Figure pct00008
점도, 경도 및 인장성을 실시예 1-1 내지 1-5에서 제조된 각각의 광경화성 폴리오르가노실록산 조성물에 대해 하기 방법에 의해 측정하였고, 이의 결과를 하기 표 2에 제시한다. 또한, UV 경화를 Metalhalide D-bulb, 4000 mW/cm2에 의해 수행하였다.
점도
본원에서, 회전형 점도계(HADV-III)(Brookfield에 의해 제조됨)를 사용함으로써, 23℃에서의 점도를 52# 스핀들(spindle)을 사용하여 측정하였다.
투과도
본원에서, 23℃에서 가시광 영역 파장(360 내지 780 nm)에서의 투과도를, 액체 상태의 물질을 10 mm의 두께를 갖는 석영 셀(cell)에 충전함으로써 분광광도계(Minolta Co., Ltd.에 의해 제조된 CM-3600)에 의해 측정하였다.
경도
본원에서, ASTM D 2240에 따르면, 23℃에서 경화된 생성물의 00 경도를 DUROMETER 경도 유형 00(ASKER에 의해 제조)에 의해 측정하였다. 경화 조건에 관하여, 4000 mJ/cm2의 UV 조사에 의해 UV 경화를 수행하였으며, 80℃에서 1시간 동안 열경화에 의해 열경화를 수행하였고, 실온에서 7일 동안 저장함으로써 수분 경화를 수행하였다.
인장성
본원에서, JIS K 6301에 따르면, 23℃에서 경화된 생성물의 신장도를 Schopper 인장 시험기(Toyo Seiki Seisaku-sho Ltd.에 의해 제조됨)를 사용함으로써 측정하였다.
Figure pct00009
[실시예 2] 광-열 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물의 제조
실시예 2-1 내지 2-4에서, 하기 표 3에 제시된 화합물을 덴탈 혼합기에 지시된 중량%로 첨가하고, 실온에서 교반하여, 광-열 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제조하였다.
Figure pct00010
점도, 경도 및 인장성을 실시예 2-1 내지 2-4에서 제조된 광-열 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물에 대해 상기 실시예 1에서 제시된 방법에 의해 측정하였고, 이의 결과를 하기 표 4에 제시한다.
Figure pct00011
[실시예 3] 광-수분 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물의 제조
실시예 3-1 및 3-2에서, 하기 표 5에 제시된 화합물을 덴탈 혼합기에 지시된 중량%로 첨가하고, 실온에서 교반하여, 광-수분 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 제조하였다.
Figure pct00012
점도, 경도 및 인장성을 실시예 3-1 및 3-2에서 제조된 광-수분 이중 경화성 폴리오르가노실록산 조성물에 대해 상기 실시예 1에서 제시된 방법에 의해 측정하였고, 이의 결과를 하기 표 6에 제시한다.
Figure pct00013
상기 실시예로부터, 본 개시내용에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물은 경도, 인장 강도, 및 신장도의 측면에서 양호한 접착성을 나타낼 수 있고, 그 결과 본 개시내용에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체는 우수한 광학적/물리적 특성을 나타낼 수 있는 것으로 확증될 수 있다.
상기 상세한 설명에서 제시된 교시의 이익을 갖는 본 발명의 많은 변형 및 다른 실시형태는 본 발명이 속한 당업계의 당업자에게 고려될 것이다. 이에, 본 발명은 개시된 구체적인 실시형태에 제한되지 않아야 하고, 변형 및 다른 실시형태는 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되고자 하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (16)

  1. 경화성 폴리오르가노실록산 조성물로서,
    (A) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 C3-C20 알킬 라디칼 기를 갖고, 동일한 분자 내에서 하이드로실릴화 반응에 의해 형성되는 폴리실록산 단위 및 실-알킬렌 단위를 갖는 실록산계 중합체, 및
    (B) 광개시제를 포함하는, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구성성분 (A)는 하기 조합 (i) 또는 (ii) 사이에서 하이드로실릴화 반응에 의해 수득되는 실록산계 중합체인, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물:
    (i) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 C3-C20 알킬 라디칼 기와 적어도 2개의 Si-결합된 알케닐기를 갖는 실록산 화합물, 및 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 화합물; 또는
    (ii) 적어도 하나의 Si-결합된 (메트)아크릴옥시 C3-C20 알킬 라디칼 기와 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 실록산 화합물, 및 분자 내에 올레핀성(olefinic) C=C 이중 결합을 포함하는 적어도 2개의 기를 갖는 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구성성분 (A)는 하기 구조식 (I) 또는 (II)로 표시되며:
    Figure pct00014

    상기 구조식 (I) 또는 (II)에서,
    Ac는 (메트)아크릴옥시 C3-C20 알킬 라디칼을 나타내며,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C3-C30 사이클로알킬기, 치환된 또는 비치환된 1- 내지 20-원 헤테로알킬기, 치환된 또는 비치환된 3- 내지 30-원 헤테로사이클로알킬기, 치환된 또는 비치환된 6- 내지 30-원 헤테로아릴기, 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴 C1-C20 알킬기를 나타내며,
    R5 및 R6은 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 수소, 하이드록시, 또는 가수분해성 작용기를 각각의 말단에 포함하며,
    R7은 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기를 나타내며,
    각각의 R1 내지 R4 및 R7은 서로 동일하거나 상이하며,
    a 및 c는 각각 독립적으로, 0 내지 10,000의 정수를 나타내고,
    b 및 d는 각각 독립적으로, 1 내지 20의 정수를 나타내는, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구성성분 (A)는 실록산계 중합체이고, 구조식 (I) 또는 (II)에서 R5 및 R6은 C2-C20 알케닐기 또는 수소 원자를 각각의 말단에 포함하는 동일한 기이고,
    하기를 추가로 포함하는, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물:
    (C) 구성성분 (A)에 대한 가교성 구성성분으로서, (c1) 적어도 2개의 Si-결합된 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산 또는 (c2) 올레핀성 C=C 이중 결합을 포함하는 적어도 2개의 기를 갖는 화합물로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 가교성 구성성분, 및
    (D) 하이드로실릴화 촉매.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구성성분 (A)는 실록산계 중합체이고, 구조식 (I) 또는 (II)에서 R5 및 R6은 각각 독립적으로, 하이드록시 또는 가수분해성 작용기를 각각의 말단에 포함하고, 상기 가수분해성 작용기는 하기 구조식 (III) 또는 (IV)로 표시되며:
    -X-Si(Me)m(OR)3-m (III)
    -X-Si(Ra)2-OSi(Ra)2-Y-Si(Me)m(OR)3-m (IV)
    상기 (III) 또는 (IV)에서, X 및 Y는 독립적으로, 선형 또는 분지형 C2-C6 알킬렌기를 나타내며, Me는 메틸기를 나타내며, R은 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴기를 나타내며, Ra는 C1-C6 알킬기를 나타내고, m은 0, 1 또는 2를 나타내고;
    하기를 추가로 포함하는, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물:
    (E) 가수분해성 가교제 및 (F) 축합 경화 촉매 중 적어도 하나.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 구성성분 (A)는 실록산계 중합체이고, 구조식 (I) 또는 (II)에서 R5 및 R6 중 임의의 하나는 C2-C20 알케닐기를 하나의 말단에 포함하고, 구조식 (I) 또는 (II)에서 R5 및 R6 중 다른 하나는 하이드록시 또는 가수분해성 작용기를 다른 말단에 포함하고, 상기 가수분해성 작용기는 하기 구조식 (III') 또는 (IV')로 표시되며:
    -C2H4-Si(OR)3 (III')
    -C2H4-SiMe2-OSiMe2-C2H4Si(OR)3 (IV')
    상기 (III') 또는 (IV')에서,
    R은 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴기를 나타내고;
    하기를 추가로 포함하는, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물:
    (C) 가교성 구성성분, (D) 하이드로실릴화 촉매, (E) 가수분해성 가교제 및 (F) 축합 경화 촉매 중 적어도 하나.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, (G) 아크릴레이트 단량체, (H) 실리콘 수지, (I) 충전제, (J) 용매 및 (K) 경화 첨가제 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구성성분 (B)는 아세토페논계, 벤조페논계, 티옥산톤계, 벤조인계, 트리아진계, 옥심계, 카르바졸계, 디케톤계, 설포늄 보레이트계, 디아조계, 이미다졸계 및 비이미다졸(biimidazole)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 광개시제인, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물.
  9. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성성분 (D)를 추가로 포함하고,
    상기 구성성분 (D)는 백금족 금속, 또는 이의 오르가노금속 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 하이드로실릴화 촉매인, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물.
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 구성성분 (E)는 비닐트리메톡시실란, 1,6-비스(트리메톡시실릴)헥산, 1,8-비스(트리메톡시실릴)옥탄 및 γ-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 가수분해성 가교제이고,
    상기 구성성분 (F)는 금속 또는 비-금속 촉매를 포함하는 축합 경화 촉매인, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 구성성분 (G)는 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, tert-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 이소노닐(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 테트라데실(메트)아크릴레이트 및 이소스테아릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 아크릴레이트 단량체이며;
    상기 구성성분 (H)는 적어도 하나의 MQ 수지를 포함하는 실리콘 수지이며;
    상기 구성성분 (I)는 흄드 실리카 또는 알루미나 미세 분말, 침전 실리카 또는 알루미나 미세 분말, 베이크(baked) 실리카 또는 알루미나 미세 분말, 및 흄드 티타늄 옥사이드 미세 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 충전제이며;
    상기 구성성분 (J)는 유기 용매 또는 비-가교성 실리콘 용매를 포함하는 용매이고;
    상기 구성성분 (K)는 수소 공여체, 환원제, CO2 생성제, 싱글렛(singlet) 산소 스캐빈저 및 N-비닐 아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 경화 첨가제인, 경화성 폴리오르가노실록산 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체(cured body).
  13. 제12항에 있어서, 상기 경화체는 코팅제, 캡슐화제(encapsulant), 밀봉제(sealant) 및 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인, 경화체.
  14. 제12항 또는 제13항에 따른 경화체를 포함하는 전자 소자.
  15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 사용함으로써 전자 소자를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전자 소자를 상기 경화성 폴리오르가노실록산 조성물을 경화함으로써 수득되는 경화체로 밀봉하는 단계를 포함하는, 전자 소자를 제조하는 방법.
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