(57)【要約】【課題】比重が大きい機能性微粒子を透明封止材中に分散させる場合、微粒子が沈殿しやすい問題があった。沈殿防止のためには封止材の粘度を調整する必要があり、特に硬化過程で封止材に熱がかかる場合は、粘度の低下により沈殿しないように、主剤組成および硬化条件が制約される問題があった。さらに使用環境(熱、光、レーザー、水分子)によって封止材や機能性微粒子が劣化しやすい問題があった。【解決手段】出発原料であるアルコキシシランを加水分解・重縮合することで得た、室温で固体であり流動しないが加熱により流動性を示す有機修飾ポリシロキサン(前駆体)に機能性微粒子を混合し、減圧加熱により脱泡、成形、硬化させることにより、機能性微粒子を沈殿させることなく均一分散でき、耐熱性、耐光性、耐レーザー性、耐水性に優れた硬化体を得ることができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発原料であるアルコキシシランを加水分解・重縮合することで得た、室温では固体だが５０℃以上の加熱により流動性を示す有機修飾ポリシロキサン(前駆体)に、機能性微粒子を混合し、減圧加熱により脱泡、成形、硬化させて得ることを特徴とする、有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項２】
１００〜４００℃の温度で減圧加熱することにより硬化することを特徴とする、請求項１に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項３】
成形・硬化時に前駆体を加熱して流動性を示すときの粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上であり機能性微粒子が沈降しないことを特徴とする、請求項１または２に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項４】
硬化後に波長３００〜８００ｎｍにおいて平均透過率が８５％以上であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項５】
飽和吸水率が０．５ｗｔ％未満であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項６】
フィラーを含有させることにより放熱性や強度を高めることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項７】
前駆体に混合する機能性微粒子が、金属、金属酸化物、色素、顔料、セラミックスから選ばれる少なくとも１種以上からなることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項８】
出発原料のアルコキシシランが、有機置換基として飽和炭化水素基を含有することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【請求項９】
出発原料のアルコキシシランが、有機置換基として芳香族または芳香族を含む炭化水素基を含有することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機無機ハイブリッド透明封止材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性微粒子を均一分散でき、耐熱性、耐光性、耐レーザー性、耐水性に優れた有機無機ハイブリッド透明封止材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線、可視光、赤外線を遮断する微粒子材料を分散した遮光性部材のバインダーとして使用されている透明材料には優れた耐熱性、耐ＵＶ性が必要である。また、光源等の封止に使用されている透明封止材には、優れた耐熱性、耐ＵＶ性に加え耐光性、耐レーザー性が要求される(例えば特許文献１参照)。
【０００３】
しかし、比重が大きい機能性微粒子を分散させる場合、微粒子が沈殿しやすい問題があった。沈殿防止のためには封止材の粘度を調整する必要があり、特に硬化過程で封止材に熱がかかる場合は、粘度の低下により沈殿しないように注意を要した。
【０００４】
また、導電性の微粒子を分散させた導電性透明部材、抗菌性の金属(酸化物)微粒子を分散させた防汚・抗菌性透明部材、色素や顔料で着色された透明材料等にも同様に優れた耐熱性、耐ＵＶ性、分散性などが必要である。
【特許文献１】特開平８−２６２４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
比重が大きい機能性微粒子を透明封止材中に分散させる場合、微粒子が沈殿しやすい問題があった。沈殿防止のためには封止材の粘度を調整する必要があり、特に硬化過程で封止材に熱がかかる場合は、粘度の低下により沈殿しないように、主剤組成および硬化条件が制約される問題があった。さらに使用環境(熱、光、レーザー、水分子)によって封止材や機能性微粒子が劣化しやすい問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、出発原料であるアルコキシシランを加水分解・重縮合することで得た、室温では固体だが５０℃以上の加熱により流動性を示す有機修飾ポリシロキサン(前駆体)に機能性微粒子を混合し、減圧加熱により脱泡、成形、硬化させて得ることを特徴とする、有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【０００７】
また、１００〜４００℃の温度で減圧加熱することにより硬化することを特徴とする、上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【０００８】
また、成形・硬化時に前駆体を加熱して流動性を示すときの粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上であり機能性微粒子が沈降しないことを特徴とする、上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【０００９】
また、硬化後に波長３００〜８００ｎｍにおいて平均透過率が８５％以上であることを特徴とする上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【００１０】
また、飽和吸水率が０．５ｗｔ％未満であることを特徴とする、上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【００１１】
また、フィラーを含有させることにより放熱性や強度を高めることを特徴とする、上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【００１２】
また、前駆体に混合する機能性微粒子が、金属、金属酸化物、色素、顔料、セラミックスから選ばれる少なくとも１種以上からなることを特徴とする、上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【００１３】
さらに、出発原料のアルコキシシランが、有機置換基として飽和炭化水素基を含有することを特徴とする、上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【００１４】
さらにまた、出発原料のアルコキシシランが、有機置換基として芳香族または芳香族を含む炭化水素基を含有することを特徴とする、上記の有機無機ハイブリッド透明封止材である。
【発明の効果】
【００１５】
室温では流動しないが加熱により流動性を示す有機修飾ポリシロキサン(前駆体)に機能性微粒子を混合し、減圧加熱により脱泡、成形、硬化させることにより、機能性微粒子を沈殿させることなく均一分散でき、耐熱性、耐光性、耐レーザー性、耐水性に優れた硬化体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、出発原料であるアルコキシシランを加水分解・重縮合することで得た、室温では固体であり流動しないが、５０℃以上の加熱により流動性を示す有機修飾ポリシロキサン(前駆体)に機能性微粒子を混合し、減圧加熱により脱泡、成形、硬化させる有機無機ハイブリッド透明封止材およびその製造方法に関する。
【００１７】
また、１００〜４００℃の温度で減圧加熱することにより硬化することが好ましい。１００℃未満の場合、硬化に長時間を要し生産性等の産業上のメリットが小さいからである。４００℃を超える温度の場合、有機基が分解し所望の組成の硬化体が得られないからである。また、硬化加熱時に減圧しない場合、硬化に長時間を要し生産性等の産業上のメリットが小さく、さらには泡が残りやすい問題があるからである。
【００１８】
また、成形・硬化時に前駆体を加熱して流動性を示すときの粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上であり機能性微粒子が沈降しないことが好ましい。流動性を示すときの粘度が２００ｍＰａ・ｓ未満の場合、機能性微粒子が沈降しやすいからである。
【００１９】
また、シリコーンゴム製モールドを用いることで硬化後に良好な離型性を有することが好ましい。シリコーンゴム製以外のモールドを用いる場合、離型性が悪くモールド表面に離型剤の塗布が必要となる場合があるからである。
【００２０】
また、硬化後に波長３００〜８００ｎｍにおいて平均透過率が８５％以上であることが好ましい。透明基材や透明バインダーとして用いる場合、十分な透明性を確保するためである。また、発光素子に用いる場合、十分な発光効率を確保し、かつ発光光による劣化を抑制するためであり、９０％以上がより好ましい。
【００２１】
また、レーザー光照射に対して波長３００〜８００ｎｍにおける平均透過率が８０％未満に低下しないことが好ましい。レーザー励起による発光素子に用いる場合、十分な発光効率を確保し、かつ発光光による劣化を抑制するためである。
【００２２】
また、ＵＶ光照射に対して波長３００〜８００ｎｍにおける平均透過率が８０％未満に低下しないことが好ましい。透明基材や透明バインダーとして用いる場合、十分な透明性を確保するためである。また、発光素子に用いる場合、十分な発光効率を確保し、かつ発光光による劣化を抑制するためである。
【００２３】
また、２００℃の加熱に対して波長３００〜８００ｎｍにおける平均透過率が８０％未満に低下しないことが好ましい。十分な透明性や発光効率を確保し、かつ微粒子による光吸収や発光に伴う熱による劣化を抑制するためである。
【００２４】
また、飽和吸水率が０．５ｗｔ％未満であることが好ましい。耐水性の低い機能性微粒子を水分子から保護するためである。
【００２５】
また、フィラーを含有させることにより放熱性や強度を高めることが好ましい。フィラーとして酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、金属類および酸化金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物などのセラミック粒子等が挙げられる。
【００２６】
また、前駆体に混合する機能性微粒子が金属、金属酸化物、色素、顔料、セラミックスから選ばれる少なくとも１種以上からなることが好ましい。
【００２７】
紫外線、可視光、赤外線を遮断する遮光性部材中に分散される微粒子材料は、紫外線遮断微粒子として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウムなどが、可視光遮断微粒子としてカーボン、遷移金属複合酸化物などが、赤外線遮断微粒子としてインジウム錫酸化物(ＩＴＯ)、錫アンチモン酸化物(ＡＴＯ)、タングステン酸化物、窒化チタン(ＴｉＮ)、導電性酸化亜鉛、無水アンチモン酸亜鉛、六ホウ化化合物などが挙げられる。六ホウ化化合物としては六ホウ化ランタン(ＬａＢ６)、六ホウ化セリウム(ＣｅＢ６)、六ホウ化プラセオジム(ＰｒＢ６)、六ホウ化ネオジム(ＮｄＢ６)、六ホウ化ガドリニウム(ＧｄＢ６)あるいはこれらの混合物がある。
【００２８】
また、導電性部材中に分散される導電性の微粒子として、インジウム錫酸化物(ＩＴＯ)、インジウム亜鉛酸化物(ＩＺＯ)、インジウムチタン酸化物(ＩＴｉＯ)、インジウムジルコニウム酸化物、錫アンチモン酸化物(ＡＴＯ)、フッ素錫酸化物(ＦＴＯ)、アルミニウム亜鉛酸化物(ＡＺＯ)、ガリウム亜鉛酸化物(ＧＺＯ)等の酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛を主成分とする微粒子が挙げられる。
【００２９】
また、防汚・抗菌性部材中に分散された抗菌性の微粒子として、酸化チタン(ＴｉＯ２)、酸化マンガン(ＭｎＯ２)、白金微粒子等が挙げられる。
【００３０】
また、出発原料のアルコキシシランが、有機置換基として飽和炭化水素基を含有することが好ましい。飽和炭化水素基を含有する有機基で修飾することで、硬化後に温度変化に対するクラックの発生を抑制できるためである。
【００３１】
また、出発原料のアルコキシシランが、有機置換基として芳香族または芳香族を含む炭化水素基を含有することが好ましい。芳香族または芳香族を含む炭化水素基を含有する有機基で修飾することで、室温では固体であり流動しないが５０℃以上の加熱により流動性を示す前駆体の状態をとることが可能となるためである。
【００３２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
(前駆体の作製)
室温でベンジルトリエトキシシラン(C6H5CH2Si(OEt)3)１７ｇ、エチルトリエトキシシラン(EtSi(OEt)3)１ｇ、ジメチルジメトキシシラン(Me2Si(OMe)2)９ｇ、イソプロピルアルコール９０ｇ、水１３５ｇ、氷酢酸９ｍｇを加えて混合した。混合溶液を開放系で１００℃で３時間加熱撹拌し無色透明な粘性液体を得た。これをジイソプロピルエーテルに溶解し、純水で酢酸を抽出した。ジイソプロピルエーテルを留去し、無色透明な粘性液体を得た。さらにこの粘性液体を１５０℃で減圧しながら加熱し、室温で無色透明な固形状の前駆体を得た。
【００３４】
(機能性微粒子分散サンプルの作製)
あらかじめ粉砕した前駆体にフィラーとして窒化ケイ素微粒子を、機能性微粒子(赤外線遮断微粒子)としてインジウム錫酸化物(ＩＴＯ)を混合し、シリコーンゴムモールドに入れた後、１３０℃で１時間減圧加熱し、次いで１５０℃で３時間、２００℃で２時間減圧加熱して硬化させた。なお、この前駆体は１３０℃で流動性を示したが(粘度約７００００ｍＰａ・ｓ)、ＩＴＯは沈殿しなかった。さらに硬化体はモールドからの離型性が良好で容易に取り出すことができた。この硬化体には泡残りがなく、ＩＴＯが均一に分散していた。この硬化体の波長９００〜２０００ｎｍの平均透過率は２０％以下であり、赤外線を遮断していることが確認された。
【００３５】
また、ＩＴＯを混合せずに硬化させた場合、波長３００〜８００ｎｍにおいて平均透過率が９１％であった。さらにこの硬化体に波長４６０ｎｍのレーザー照射を１０００時間継続しても波長３００〜８００ｎｍの平均透過率は９０％であった。同様にこの硬化体にＵＶ光を１０００時間照射しても波長３００〜８００ｎｍの平均透過率は９０％であった。またこの硬化体を２００℃で１０００時間加熱しても波長３００〜８００ｎｍの平均透過率は９１％であった。またこの硬化体の飽和吸水率は０．０５ｗｔ％であった。
【００３６】
(比較例１)
封止・接着用に市販されている熱硬化性シリコーン樹脂にＬａＢ６を混合し、１３０℃で硬化を試みたところ、ＬａＢ６がすべて沈殿した。このシリコーン樹脂硬化体の飽和吸水率は０．８ｗｔ％であり、長時間保存時にＬａＢ６が水分子により分解され赤外線遮断性能が低下してしまった。
【００３７】
(比較例２)
封止・接着用に市販されている光硬化性エポキシ樹脂にＩＴＯを混合し、ＵＶ照射により硬化させた。この硬化体を２００℃で１０００時間加熱すると茶色く着色し可視光波長領域で透明性が著しく損なわれた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
バックライト、表示板、ディスプレイ、各種インジケーター等に使用されている発光ダイオード(ＬＥＤ)等の半導体発光素子の封止、レーザー励起による光源の封止、ディスプレイ部品の封着・被覆用材料、光情報通信デバイス材料、光学機器材料、光機能性(非線形)光学材料、接着材料等、低融点ガラスが使われている分野、エポキシ等の有機材料が使われている分野に利用可能である。