低介电空心二氧化硅微球的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低介电空心二氧化硅微球的制备方法，本方法采用聚苯乙烯作为空心微球的模板，并加入阳离子共聚单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)，向聚合物链上引入正电荷基团，制备出带正电的聚苯乙烯球。本方法无需加入活化剂，使得球体表面自带正电就能够吸引硅源以均匀包覆于模板上。通过本发明专利技术提供的煅烧方法，能够得到致密的球体结构。本发明专利技术整体提供了一种模板法制备二氧化硅微球的方法，制备出来的微球成球率高，致密不易破球，且具有较低的低介电常数，提高基板模量和耐热性使得特别适用于覆铜板行业的需要。特别适用于覆铜板行业的需要。特别适用于覆铜板行业的需要。

【技术实现步骤摘要】
续以3℃/min升温至800-1000℃。
[0019]优选的，制备所获得的二氧化硅微球的壁厚为50-200nm，粒径为0.3-3um。(这里 的壁厚是50-200nm，在上次与一位工程师沟通这里的壁厚是由上面步骤中添加某种化合 物的特定质量范围所限定的，低于一个数据数据值或者高于一个数据值都不能得到理想 的壁厚，而且在一个范围内还会有正相关性，这个方案是什么样的？)
[0020]优选的，所述的步骤三中的酸性催化剂为盐酸。
[0021]优选的，所述的步骤四中的碱性催化剂为氨水。
[0022]优选的，所述的步骤一中的水和乙醇的质量比为1:9。
[0023]优选的，所述的步骤二中模板球分散液中的固体含量为10-30％。
[0024]优选的，所述的步骤三甲基三甲氧基硅烷溶液中甲基三甲氧基硅与水的质量比为 1：5-25。
[0025]优选的，所属的步骤五中碱性催化剂与甲基三甲基硅烷的质量比为1：5。
[0026]优选的，所述的步骤六的过滤物先以0.3℃/min升温至550℃并保温3h，继续以3℃/min升温至950℃。
[0027]一种覆铜板，应用上述方法制备的二氧化硅微球作为填料制备获得。
[0028]本专利技术提供的一种低介电空心二氧化硅微球的制备方法，其有益效果在于，
[0029]1.该制备方法可以得到壁厚可控且表面光滑致密的低介电空心二氧化硅微球。本 专利技术采用硬模板法制备空心二氧化硅微球，聚苯乙烯(PS)微球作为模板球，不容易变 形和破裂。通过一次加料，并加入阳离子共聚单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)， 向聚合物链上引入正电荷基团，制备出带正电的聚苯乙烯球。带正电荷的聚苯乙烯球是 通过使用阳离子共聚单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)作为共聚单体而获得的。这 确保了聚苯乙烯球可以通过静电相互作用迅速捕获生成的硅溶胶，不需要后期加入阳离 子表面活性剂来进行表面改性，避免二氧化硅在溶液中直接均匀成核
[0030]2.在硅源的选择上，选择甲基三甲氧基硅烷(MTMS)做为硅源，分子结构上有一个 甲基，而甲基的存在可以避免硅烷在缩聚过程中产生团聚，有利于获得单分散的中空二 氧化硅微球水解缩聚过程在较低温度下进行，且无需搅拌，静置即可，能够有效降低反 应过程中的能耗。
[0031]3.本专利技术中的煅烧工艺可以使得煅烧后的空心二氧化硅微球表面致密，无破洞，具 有低介电常数。在本专利技术中以0.3℃/min升温至400-600℃并保温2-4h，继续以3℃ /min升温至800-1000℃目的在于煅烧温度能够控制聚苯乙烯微球加热后相变气体挥发 速率控制在合适范围内，不容易冲破壳层造成破球，同时在该种工艺煅烧情况下球体表 面更加致密。同时控制通过调节氨水和有机硅源的比例来控制壁厚和粒径。
附图说明
[0032]图1为本专利技术在实施例1的工艺条件下制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。
[0033]图2为本专利技术在实施例2的工艺条件下制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。
[0034]图3为本专利技术在实施例3的工艺条件下制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。
[0035]图4为本专利技术在实施例4的工艺条件下制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。
[0036]图5为本专利技术在实施例4的工艺条件下制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。
[0037]图6为本专利技术在实施例6的工艺条件下制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。图7为本专利技术在实施例7的工艺条件下制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。
具体实施方式
[0038]以下将结合附图所示的具体实施方式对本专利技术进行详细描述。但这些实施方式并 不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能 上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。
[0039]实施例一：
[0040]步骤1.1,将1.5g聚乙烯吡咯烷酮，45g乙醇，5g蒸馏水，15g苯乙烯，0.29g引发剂偶 氮二异丁腈溶解10min后装入250mL三颈烧瓶中(包括氮气入口，搅拌桨入口以及冷凝 口)，在室温下搅拌形成均相溶液；
[0041]步骤1.2，通过在室温下鼓入氮气将均相溶液脱氧30min，然后加热至70℃继续搅拌 反应24h，得到聚苯乙烯球分散液；
[0042]步骤1.3，向50ml水中加入10g甲基三甲氧基硅烷混合均匀，升温至35℃后加入盐 酸，调节PH为3，持续搅拌3h，得到有机硅烷前驱体水解液；
[0043]步骤1.4，步骤1.2中得到的聚苯乙烯球分散液中加入2g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 和3ml氨水，搅拌6min，加入步骤1.3中制备的有机硅源前驱体水解液，停止搅拌，在室 温下静置8h；
[0044]步骤1.5，将步骤1.4所得溶液过滤，用蒸馏水和乙醇洗涤分别洗涤一次，然后放入 烘箱50℃干燥3h，再在马弗炉以0.3℃/min升温至550℃并保温3h除去聚苯乙烯球后， 继续以3℃/min升温至950℃得到表面光滑致密的低介电空心二氧化硅微球。
[0045]如附图1所示，图1是在聚苯乙烯球合成过程中不加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵而 在后期加入CTAB在聚苯乙烯球表面引入阳离子所制得空心二氧化硅微球的扫描电镜图。 该图中显示球体粒径不均匀，球体表面有自聚现象发生，测得的介电常数为3.0。
[0046]实施例二
[0047]步骤2.1,将1.5g聚乙烯吡咯烷酮，45g乙醇，5g蒸馏水，15g苯乙烯，0.29g引发剂偶 氮二异丁腈以及阳离子共聚单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵超声溶解10min后装入250 mL三颈烧瓶中(包括氮气入口，搅拌桨入口以及冷凝口)，在室温下搅拌形成均相溶液；
[0048]步骤2.2，通过在室温下鼓入氮气将均相溶液脱氧30min，然后加热至70℃继续搅拌 反应24h，得到带正电荷的聚苯乙烯球分散液；
[0049]步骤2.3，向50ml水中加入5g甲基三甲氧基硅烷混合均匀，升温至35℃后加入盐酸， 调节PH为3，持续搅拌3h，得到有机硅烷前驱体水解液；
[0050]步骤2.4，向步骤2.2得到的聚苯乙烯球分散液中加入3ml氨水，搅拌6min，加入步骤 2.3制备的有机硅源前驱体水解液，停止搅拌，在室温下静置8h；
[0051]步骤2.5，将步骤2.4所得溶液过滤，用蒸馏水和乙醇洗涤分别洗涤一次，然后放入 烘箱50℃干燥3h，再在马弗炉以0.3℃/min升温至550℃并保温3h除去聚苯乙烯球后， 继续以3℃/min升温至950℃得到表面光滑致密的低介电空心二氧化硅微球。如附图2所 示，图2是在聚苯乙烯球合成过程中加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵所制得空心二氧化 硅微球的扫描电镜图。
mL三颈烧瓶中(包括氮气入口，搅拌桨入口以及冷凝口)，在室温下搅拌形成均相溶液；
[0069]步骤5.2，通过在室温下鼓入氮气将均相溶液脱氧30min，然后加热至70℃继续搅拌 反应24h，得到带正电荷的聚苯乙烯球分散液；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低介电空心二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，步骤一，制备模板球溶液，所述模板球溶液包括质量百分比为1-6％的聚乙烯吡咯烷酮，质量百分比为5-25％的苯乙烯，质量百分比为0.2-1.2％的偶氮二异丁腈，质量百分比为0.01-10％的阳离子共聚单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵以及水和乙醇；步骤二，制备模板球分散液，将步骤一所得溶液搅拌均匀后通入氮气并持续10-30min，加热溶液至50-80℃并持续搅拌10-30h得到模板球分散液；步骤三，制备有机硅源水解溶液，在30-50℃温度下向甲基三甲氧基硅烷溶液中加入酸性催化剂后以200-400r/min的搅拌速度搅拌2-5h后使得溶液的PH值在3-4；步骤四，制备向步骤二中的模板球分散液中加入一定量的碱性催化剂搅拌3-10min使得模板球分散液的PH值在10-12；步骤五，向步骤四中加入步骤三所制备的有机硅源水解溶液，搅拌后在室温下静置6-24h；步骤六，过滤溶液洗涤后将过滤物放入烘箱内在40-70℃烘烤干燥后煅烧制备获得二氧化硅微球。2.根据权利要求1所述的一种低介电空心二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述的步骤六的过滤物先以0.3℃/min升温至400-600℃并保温2-4h，继续以3℃/min升温至800-1000℃。3.根据权利要求1或者2所述的一种低介电空心二氧化硅微球的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹亚玲，郑海涛，沈晓燕，
申请(专利权)人：苏州锦艺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：