二氧化硅填料及其制备方法、环氧树脂复合材料技术

本发明专利技术提供了一种二氧化硅填料，所述二氧化硅填料是由两种以上不同的硅烷偶联剂进行了表面改性而在表面接枝两种以上不同的有机功能基团的二氧化硅颗粒。所述二氧化硅填料的制备方法包括：将二氧化硅颗粒于硅烷偶联剂溶剂中搅拌分散，获得混合反应液；其中，所述硅烷偶联剂溶剂包含有两种以上不同的硅烷偶联剂；对所述反应液进行高温回流反应工艺，冷却后依次经过离心洗涤工艺和干燥工艺处理，获得表面接枝有两种以上不同的有机功能基团的二氧化硅颗粒。本发明专利技术提供的二氧化硅填料，表面接枝两种以上不同的有机基团，其填充于环氧树脂复合材料中，在填料的粒径较小且较高的填充量时能够使得复合材料具有较低的粘度，粘度稳定性优异。优异。优异。

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅填料及其制备方法、环氧树脂复合材料


[0001]本专利技术属于聚合物复合材料
，具体涉及一种二氧化硅填料及其制备方法，还涉及包含所述二氧化硅填料的环氧树脂复合材料。

技术介绍

[0002]生物微机电、人工智能微型机器人、可穿戴电子设备、5G通讯电子设备、轻薄笔记本、超薄手机等新形式的电子产品越来越频繁的出现在人们的日常生活中。电子设备的小型化、轻薄化、高运行速度使得芯片朝着高集成度、小型化、高可靠性发展。底部填充胶是塑料电子封装材料中关键的一种，底部填充胶可以减小芯片与基板间的热膨胀系数失配、提供粘接力、保护焊球等，用于CSP(Chip Scale Package，芯片级封装)/BGA(Ball GridArray Packag，球栅阵列封装)的底部填充，具有工艺操作性好、易维修、抗冲击、抗振性好等特点，大大提高了电子产品的可靠性，也被扩展应用到增加CSP的机械强度。随着移动电子产品的密度越来越高，底部填充技术逐步提高，越来越多的底部填充材料被研发。
[0003]环氧树脂复合材料是一种常用的底部填充胶，一般是由环氧树脂、固化剂以及二氧化硅填料组成。随着电子产品的小型化趋势，CSP的间距也变的愈来愈小，焊球间距同样越来越小，这对底部填充胶提出了更高的要求：底部填充胶的球形二氧化硅填料粒径减小以及球形度高。底部填充胶在固化后需要热膨胀系数低，因此需要较大填充量的二氧化硅填料。为了对低焊球高度和窄焊球间距芯片更好的填充，需要使用小粒径的球形二氧化硅作为底部填充胶的填料，但是球形二氧化硅填料粒径减小这就使其在环氧树脂中与树脂基质接触的面积增大，界面项体积分数增大，较小的粒径在较高的填充量时会使得复合材料有很高的粘度，高粘度的底部填充胶会导致封装工艺的操作难度增加并且室温储存粘度稳定性也较差而不利于储存。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供一种二氧化硅填料及其制备方法，以解决现有的二氧化硅填料在较小的粒径且较高的填充量时会导致复合材料粘度过高的问题。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术的一方面是提供了一种二氧化硅填料，所述二氧化硅填料是由两种以上不同的硅烷偶联剂进行了表面改性而在表面接枝两种以上不同的有机功能基团的二氧化硅颗粒。
[0006]优选地，所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径为90nm～110nm。
[0007]优选地，所述两种以上不同的硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷、2
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷，3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二
苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷中的任意相互不反应的两种以上。
[0008]本专利技术提供了一种如上所述的二氧化硅填料的制备方法，其包括：
[0009]将二氧化硅颗粒于硅烷偶联剂溶剂中搅拌分散，获得混合反应液；其中，所述硅烷偶联剂溶剂包含有两种以上不同的硅烷偶联剂；
[0010]对所述反应液进行高温回流反应工艺，冷却后依次经过离心洗涤工艺和干燥工艺处理，获得表面接枝有两种以上不同的有机功能基团的二氧化硅颗粒。
[0011]优选地，所述二氧化硅颗粒与所述硅烷偶联剂溶剂的质量比为1：(1～5)。
[0012]优选地，所述高温回流反应工艺是在冷凝回流设备中进行，反应温度为90℃～140℃，反应时间为3h～24h。
[0013]优选地，所述离心洗涤工艺中使用的洗涤剂为无水乙醇；所述干燥工艺的温度为100℃～300℃，时间为3h～24h。
[0014]本专利技术的另一方面是提供一种环氧树脂复合材料，包含环氧树脂基体和填料，其中，所述环氧树脂基体包括环氧树脂和固化剂，所述填料为如上所述的二氧化硅填料。
[0015]优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和脂环族环氧树脂中的一种或两种以上，所述固化剂为脂环族酸酐类固化剂或胺类固化剂。
[0016]优选地，所述环氧树脂基体中，所述环氧树脂与所述固化剂的质量比为10：(1～5)；所述环氧树脂基体与所述二氧化硅填料的质量比为10：(3～7)。
[0017]本专利技术实施例提供的二氧化硅填料，具体是由两种以上不同的硅烷偶联剂进行了表面改性而在表面接枝两种以上不同的有机功能基团的二氧化硅颗粒，通过在表面接枝两种以上不同的有机功能基团，提高了二氧化硅填料在树脂基材中的相容性与分散性，在填料的粒径较小且较高的填充量时能够使得复合材料具有较低的粘度，粘度稳定性优异。
[0018]本专利技术实施例提供的二氧化硅填料的制备方法，其具有工艺流程简单、工艺条件易于实现的优点，有利于大规模的工业化应用。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例1中的未改性二氧化硅颗粒的SEM图；
[0020]图2是本专利技术实施例1制备获得的二氧化硅填料的SEM图；
[0021]图3是本专利技术实施例1制备获得的环氧树脂复合材料在剪切速率为0～100S
‑1条件下的粘度曲线图；
[0022]图4是本专利技术实施例2制备获得的二氧化硅填料的SEM图；
[0023]图5是本专利技术实施例3制备获得的二氧化硅填料的SEM图；
[0024]图6是本专利技术实施例4制备获得的二氧化硅填料的SEM图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本专利技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本专利技术并不限于这些实施方式。
[0026]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅
示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0027]本专利技术实施例首先提供了一种二氧化硅填料，所述二氧化硅填料是由两种以上不同的硅烷偶联剂进行了表面改性而在表面接枝两种以上不同的有机功能基团的二氧化硅颗粒。
[0028]在具体的方案中，所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径为90nm～110nm。
[0029]在具体的方案中，所述两种以上不同的硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅填料，其特征在于，所述二氧化硅填料是由两种以上不同的硅烷偶联剂进行了表面改性而在表面接枝两种以上不同的有机功能基团的二氧化硅颗粒。2.根据权利要求1所述的二氧化硅填料，其特征在于，所述二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径为90nm～110nm。3.根据权利要求1所述的二氧化硅填料，其特征在于，所述两种以上不同的硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷、2
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(3,4
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环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3
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环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷，3
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环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷中的任意相互不反应的两种以上。4.一种如权利要求1
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3任一所述的二氧化硅填料的制备方法，其特征在于，包括：将二氧化硅颗粒于硅烷偶联剂溶剂中搅拌分散，获得混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，张超，吴厚亚，朱朋莉，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：