二氧化硅的改性方法、二氧化硅填料及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的改性方法，其包括：将二氧化硅颗粒于分散剂中搅拌分散，获得二氧化硅分散液；向所述二氧化硅分散液加入硅烷偶联剂和酸催化剂，获得混合反应液；其中，所述硅烷偶联剂为双足硅烷偶联剂；对所述混合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，获得表面改性的二氧化硅颗粒。本发明专利技术还提供如上方法制备获得的二氧化硅填料以及包含所述二氧化硅填料的环氧树脂复合材料。本发明专利技术改性后的二氧化硅作为填料添加到环氧树脂基体中，提高了二氧化硅填料在树脂基材中的相容性与分散性，有效地降低环氧树脂复合材料的粘度，并且具有优异的粘度稳定性。度稳定性。度稳定性。

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅的改性方法、二氧化硅填料及环氧树脂复合材料


[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的改性方法和二氧化硅填料，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，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。二氧化硅为无机物，并且表面有大量硅醇基，造成在有机基质环氧树脂中容易团聚，在树脂基质大量填充时使得复合材料具有很高的粘度，高粘度的底部填充胶会导致封装工艺的操作难度增加。

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的改性方法以及获得的相应的二氧化硅填料以解决现有的二氧化硅填料在填充量大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，本专利技术的提供了一种二氧化硅的改性方法，其包括：
[0006]将二氧化硅颗粒于分散剂中搅拌分散，获得二氧化硅分散液；
[0007]向所述二氧化硅分散液加入硅烷偶联剂和酸催化剂，获得混合反应液；其中，所述硅烷偶联剂为双足硅烷偶联剂；
[0008]对所述混合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，获得表面改性的二氧化硅颗粒。
[0009]其中，所述分散剂选自甲醇、乙醇和甲苯中的任意一种或两种以上。
[0010]其中，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400nm～600nm。
[0011]其中，所述双足硅烷偶联剂选自苯基六甲氧基硅烷、甲基六乙氧基硅烷、乙基六乙氧基硅烷、辛基六乙氧基硅烷、乙烯基六乙氧基硅烷和氨丙基六甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上。
[0012]其中，所述二氧化硅颗粒与所述硅烷偶联剂的质量比为(10～50):1。
[0013]其中，所述酸催化剂选自甲酸、乙酸、丁二酸和草酸中的任意一种或两种以上，所述酸催化剂的加入量为使得所述混合反应液的pH值为3～5。
[0014]其中，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60℃～100℃，反应时间为3h～20h。
[0015]本专利技术还提供了一种二氧化硅填料，所述二氧化硅填料为采用如上所述的二氧化硅的改性方法制备获得的表面改性的二氧化硅颗粒。
[0016]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。
[0017]其中，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂和含萘环的环氧树脂中的任意一种或两种以上，所述固化剂选自甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、三伸乙基四胺、四伸乙基五胺、间
‑
二甲苯二胺、三甲基六亚甲基二胺、2
‑
甲基五亚甲基二胺、4,4
’‑
二胺基
‑
3,3
’‑
二乙基二苯基甲烷和双(甲硫基)甲苯二胺中的任意一种或或两种以上。
[0018]其中，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(2～5):1；所述环氧树脂基体与所述二氧化硅填料的质量比为10：(3～5)。
[0019]本专利技术实施例提供的二氧化硅的改性方法，其中的改性剂选择为双足硅烷偶联剂，双足硅烷偶联剂分子中含有六个硅烷氧基，其水解后可以与更多的二氧化硅表面的硅醇基反应，在二氧化硅的表面接枝更多的官能团。由此改性后的二氧化硅作为填料添加到环氧树脂基体中，提高了二氧化硅填料在树脂基材中的相容性与分散性，有效地降低环氧树脂复合材料的粘度，并且具有优异的粘度稳定性。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例中的二氧化硅的改性方法的工艺流程图；
[0021]图2是本专利技术实施例1中的未改性二氧化硅颗粒的SEM图；
[0022]图3是本专利技术实施例1制备获得的二氧化硅填料的SEM图；
[0023]图4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0～200S
‑1条件下的粘度曲线图；
[0024]图5是本专利技术实施例2制备获得的二氧化硅填料的SEM图；
[0025]图6是本专利技术实施例3制备获得的二氧化硅填料的SEM图。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]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。
[0028]本专利技术实施例首先提供了一种二氧化硅的改性方法，如图1所示，所述改性方法包括步骤：
[0029]S10、将二氧化硅颗粒于分散剂中搅拌分散，获得二氧化硅分散液。
[0030]具体地，其中，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优选400nm～600nm，更优选为500nm。
[0031]具体地，所述分散剂选自甲醇、乙醇和甲苯中的任意一种或两种以上。
[0032]S20、向所述二氧化硅分散液加入硅烷偶联剂和酸催化剂，获得混合反应液；其中，所述硅烷偶联剂为双足硅烷偶联剂。
[0033]具体地，所述双足硅烷偶联剂选自苯基六甲氧基硅烷、甲基六乙氧基硅烷、乙基六乙氧基硅烷、辛基六乙氧基硅烷、乙烯基六乙氧基硅烷和氨丙基六甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上。
[0034]该步骤中，加入的硅烷偶联剂量为使得所述二氧化硅颗粒与所述硅烷偶联剂的质量比为(10～50):1。
[0035]具体地，所述酸催化剂选自甲酸、乙酸、丁二酸和草酸中的任意一种或两种以上，所述酸催化剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅的改性方法，其特征在于，包括：将二氧化硅颗粒于分散剂中搅拌分散，获得二氧化硅分散液；向所述二氧化硅分散液加入硅烷偶联剂和酸催化剂，获得混合反应液；其中，所述硅烷偶联剂为双足硅烷偶联剂；对所述混合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，获得表面改性的二氧化硅颗粒。2.根据权利要求1所述的二氧化硅的改性方法，其特征在于，所述分散剂选自甲醇、乙醇和甲苯中的任意一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的二氧化硅的改性方法，其特征在于，所述双足硅烷偶联剂选自苯基六甲氧基硅烷、甲基六乙氧基硅烷、乙基六乙氧基硅烷、辛基六乙氧基硅烷、乙烯基六乙氧基硅烷和氨丙基六甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上。4.根据权利要求3所述的二氧化硅的改性方法，其特征在于，所述二氧化硅颗粒与所述硅烷偶联剂的质量比为(10～50):1。5.根据权利要求3所述的二氧化硅的改性方法，其特征在于，所述酸催化剂选自甲酸、乙酸、丁二酸和草酸中的任意一种或两种以上，所述酸催化剂的加入量为使得所述混合反应液的pH值为3～5。6.根据权利要求1
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5任一所述的二氧化硅的改性方法，其特征在于，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60℃～100℃，反应时间为3h～20...

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