两性离子液体硅烷偶联剂、合成方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种两性离子液体硅烷偶联剂、制备及其应用。本发明专利技术通过硅氧烷基团供体、阴离子供体与阳离子供体反应制备一系列两性离子液体硅烷偶联剂，克服了传统离子液体含有卤素粒子等作为平衡阴离子，导致离子迁移，电导率极高的难题，满足无卤素电子封装材料的性能要求。本发明专利技术提供的两性离子液体硅烷偶联剂具有低挥发性，通过共价键连接阴阳离子，分子中不含游离态的平衡阴阳离子，整体呈电中性，在电势梯度中不会发生离子迁移，在底部填充胶中使用不会造成电荷迁移。本发明专利技术提供的两性离子液体硅烷偶联剂对二氧化硅进行表面修饰后，能够显著增强二氧化硅与有机树脂的相容性，降低二氧化硅填充有机树脂的粘度。低二氧化硅填充有机树脂的粘度。

【技术实现步骤摘要】
两性离子液体硅烷偶联剂、合成方法及其应用


[0001]本专利技术涉及化工
，尤其涉及一种两性离子液体硅烷偶联剂、合成方法及其应用。

技术介绍

[0002]硅烷偶联剂作为一种高效表面修饰剂，可以向无机颗粒表面高效引入各种官能基团，增大无机颗粒与有机树脂的亲和性，提高界面粘接性能，改进材料的机械性能、电气性能、耐候性等。由于使用硅烷偶联剂进行表面改性不需要特定的设备，处理工艺简单，因此其在工业界得到了广泛的应用。硅烷偶联剂的具有端硅烷氧基，能够与氧化硅表面的硅羟基反应从而接枝在氧化硅上，另一端具有疏水基团，与有机树脂具有良好的亲和性，因此可以克服氧化硅与有机树脂相容性底的问题。
[0003]现有技术中，常用的硅烷偶联剂主要有两大类：氨基类与环氧基类等常规硅烷偶联剂和离子液体硅烷偶联剂。氨基类与环氧基类等常规硅烷偶联剂作为通用型硅烷偶联剂，可以与各种有机树脂发生偶联作用，但是随着无机颗粒粒径的减小，以及对粘接强度要求的提高，此类硅烷偶联剂无法满足小粒径尤其是纳米无机颗粒的表面修饰要求。离子液体硅烷偶联剂一般都含有卤素作为平衡阴离子，根据国际电工委员会标准IEC61249
‑2‑
21要求，对于“无卤素”材料，溴含量不得超过900ppm，氯不得超过900ppm，卤素总含量不能超过1500ppm，离子液体硅烷偶联剂显然不符合“无卤素”材料要求。
[0004]随着电子技术的发展，电子封装材料领域向小型化、薄膜化等的领域发展，更倾向于使用“无卤素”材料，粘接性能要求更高，常规的硅烷偶联剂往往不能满足电子封装材料的要求，因此需要开发具有特殊性能的硅烷偶联剂。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种满足“无卤素”材料标准的两性离子液体硅烷偶联剂，满足电子封装材料的要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]本专利技术第一方面提供两性离子液体硅烷偶联剂，其结构如式(I)所示：
[0008][0009]式(I)中，m为1～3的整数；
[0010]R1、R2各独立地选自甲基或乙基，且在OR1或R2存在多个的情况下，彼此可以相同也可以不同；
[0011]R3为C
1～20
烷基碳链、C
1～20
不饱和脂肪烃基、芳基、芳烃基碳链或C
1～20
杂烃基碳链，R4为具有环氧基、氨基、乙烯基、苯乙烯基、甲基丙烯基、丙烯基、脲基、异腈酸盐基、苯胺基的
碳链；
[0012]在本专利技术的技术方案中，R3为硅氧烷基团与两性离子基团的连接基，可选用碳链或者具有特定官能团的碳链结构，例如苯环、乙烯基、醚键等。
[0013]为两性离子液体的阳离子部位，选自咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子、吡咯盐阳离子、吗啉盐阳离子、季铵盐阳离子、季膦盐阳离子中的任一种；
[0014]B
‑
为阴离子，选自磺酸根、羧酸根、磷酸根、硫酸根、膦酸根、碳酸根、硒醇酸根、硒酸根中的任一种。
[0015]本专利技术第二方面提供上述两性离子液体硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：
[0016]步骤(1)：将NaH、含有的供体在溶剂中反应得到混合溶液I；
[0017]步骤(2)：将硅氧烷基团供体加入步骤(1)得到的混合溶液I中，加热回流，提纯得到离子液体衍生物；
[0018]步骤(3)：将阴离子供体与步骤(2)得到的离子液体衍生物在溶剂中回流并提纯，即可得到两性离子液体硅烷偶联剂。
[0019]在本专利技术的技术方案中，步骤(1)中，所述含有的供体选自含有咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子、吡咯盐阳离子、吗啉盐阳离子、季铵盐阳离子、季膦盐阳离子的化合物中的任一种；
[0020]优选地，所述溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷中的任一种；
[0021]优选地，所述NaH与含有的供体的摩尔比为2～5:1。
[0022]在本专利技术的技术方案中，步骤(2)中，所述硅氧烷基团供体选自卤代甲氧基硅烷或卤代乙氧基硅烷中的任一种；具体可列举出：溴丙基三甲氧基硅烷、溴丁基三甲氧基硅烷、5
‑
溴戊基三甲氧基硅烷、7
‑
溴庚基三甲氧基硅烷、(3
‑
氯丙基)三甲氧基硅烷、3
‑
氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3
‑
氯丙基三甲氧基硅烷、11
‑
溴十一基三甲氧基硅烷、11
‑
氯十一基三甲氧基硅烷、4
‑
(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷、3
‑
氯丙基甲基三甲氧基硅烷、3
‑
氯异丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氯异丁基三甲氧基硅烷、2
‑
(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷、乙烯
‑
(氯甲基)二甲氧基硅烷、(氯甲基)甲基二乙氧基硅烷、3
‑
氯丙基甲基二乙氧基硅烷、11
‑
溴十一基三乙氧基硅烷、(3
‑
氯丙基)三乙氧基硅烷、(3
‑
溴丙基)三乙氧基硅烷、10
‑
溴癸基三乙氧基硅烷；
[0023]优选地，所述硅氧烷供体与所述含有的供体的摩尔比为1～2:1；
[0024]优选地，所述加热回流温度为50～80℃，时间为8～144h。
[0025]在本专利技术的技术方案中，步骤(3)中，所述阴离子供体选自含有磺酸酯、羧酸酯、磷酸酯、硫酸酯、膦酸酯、碳酸酯、硒醇酸酯、硒酸酯等有机物中的任一种；
[0026]优选地，所述溶剂选自丙酮、二氯甲烷中的任一种；
[0027]优选地，所述阴离子供体与含有的供体的摩尔比为1～2:1；
[0028]优选地，所述加热回流温度为50～80℃，时间为8～72h。
[0029]在本专利技术的技术方案中，步骤(1)在氮气氛围中进行。
[0030]在本专利技术的技术方案中，步骤(3)在氮气氛围中进行。
[0031]本专利技术第三方面提供上述两性离子液体硅烷偶联剂在电子封装中的应用。
[0032]本专利技术第四方面提供一种表面改性的二氧化硅，所述表面改性的二氧化硅由上述
两性离子液体硅烷偶联剂对二氧化硅进行表面改性得到。
[0033]本专利技术第五方面提供一种环氧树脂组合物，包括环氧树脂和上述表面改性的二氧化硅。
[0034]上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
[0035]本专利技术通过硅氧烷基团供体、阴离子供体与阳离子供体反应制备一系列两性液体硅烷偶联剂，克服了传统离子液体含有卤素粒子等作为平衡阴离子，导致离子迁移，电导率极高的难题，满足无卤素电子封装材料的性能要求。本专利技术提供的两性离子液体硅烷偶联剂具有低挥发性，通过共价键连接阴阳离子，分子中不含游离态的平衡阴阳离子，整体呈电中性，在电势梯度中不会发生离子迁移，在底部填充胶中使用不会造成电荷迁移。
[0036]本专利技术提供的两性离子液体硅烷偶联剂充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.两性离子液体硅烷偶联剂，其特征在于，结构如式(I)所示：其中，m为1～3的整数；R1、R2各独立地选自甲基或乙基，且在OR1或R2存在多个的情况下，彼此可以相同也可以不同；R3为C
1～20
烷基碳链、C
1～20
不饱和烃基、芳基、芳烃基碳链或C
1～20
杂烃基碳链，R4为具有环氧基、氨基、乙烯基、苯乙烯基、甲基丙烯基、丙烯基、脲基、异腈酸盐基或苯胺基官能团的碳链；X
⊕
为两性离子液体的阳离子部位，选自咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子、吡咯盐阳离子、吗啉盐阳离子、季铵盐阳离子、季膦盐阳离子中的任一种；B
‑
为阴离子，选自磺酸根、羧酸根、磷酸根、硫酸根、膦酸根、碳酸根、硒醇酸根、硒酸根中的任一种。2.根据权利要求1所述的两性离子液体硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：将NaH、含有X
⊕
的供体在溶剂中反应得到混合溶液I；步骤(2)：将硅氧烷基团供体加入步骤(1)得到的混合溶液I中，加热回流，提纯得到离子液体衍生物；步骤(3)：将阴离子供体与步骤(2)得到的离子液体衍生物在溶剂中回流并提纯，即可得到两性离子液体硅烷偶联剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含有X
⊕
的供体选自含有咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子、吡咯盐阳离子、吗啉...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜明勇，杜晓蒙，王宁，朱朋莉，赵涛，张磊聪，孙蓉，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：