[发明专利]低介电空心二氧化硅微球的制备方法

说明书

本发明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。通过本发明提供的煅烧方法，能够得到致密的球体结构。本发明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。

技术领域

本发明涉及非金属材料技术领域，具体涉及一种利用苯乙烯聚合制备聚苯乙烯微球作为模板体制备空心二氧化硅微球的方法。

背景技术

空心二氧化硅微球是由纳米颗粒组成的、尺寸在纳米到微米范围、具有中空腔体的多尺度多层次纳米结构。与相应块状材料相比，它具有较大的比表面积、较小的密度以及特殊的力学、光、电等物理性质及应用价值。

二氧化硅微球作为纳米级的无机材料在覆铜板所使用的填料里具有低密度、低热膨胀系数、高绝缘性、低介电常数、化学性能稳定等优异特性，具有非常广阔的应用领域。尤其在集成电路封装和覆铜板行业，中空二氧化硅作为关键核心原材料，尤其是这种空心结构的二氧化硅填料应用到覆铜板中，不但可以降低成本，还可以降低其热膨胀系数，提高基板模量和耐热性等。

现有技术中制备空心二氧化硅微球的方法有模板法、凝胶法、微乳液法等。

在公开号为CN110775981A名称为二氧化硅微球及其制造方法的中国发明专利中公开了一种采用模板法制备二氧化硅微球的方法。具体参见说明书008段记载“为了通过使用模板剂的方法来制造微纳米二氧化硅微球，本发明人进行了深入研究，尝试使用各种模板剂来制造微纳米二氧化硅微球，结果发现通过使用由支链型聚乙烯亚胺(以下，也记为bPEI)和聚甲基丙烯酸烷基酯的接枝共聚物作为模板剂时能够得到粒径尺寸在微纳米级、且粒径分布均匀的二氧化硅微球，此外，在制造二氧化硅微球时通过改变上述接枝共聚物的浓度可以控制所得的二氧化硅微球的粒径，从而完成了本发明”。可知在该发明中采用工具化合物作为模板球制备二氧化硅微球以达到粒径分布均匀和控制粒径的目的。但缺点在于该方法制备出来的二氧化硅表面存在较多介孔，因此介电常数较高。

在公开号为CN110683552A名称为一种粒径10-20nm的纳米二氧化硅微球的制备方法中公开了采用凝胶法法制备二氧化硅微球。具体参见说明书第006段记载“一种粒径10-20nm的纳米二氧化硅微球的制备方法，先分别将正硅酸乙酯溶于乙醇中配制成溶液A，将氨水溶于乙醇中配制成溶液B，将分散剂溶于乙醇中制成溶液C；再向溶液B中同时滴加溶液A和溶液C，反应得到湿凝胶；湿凝胶在空气氛围下经恒温干燥发泡得到干凝胶，干凝胶在空气氛围下经分阶升温煅烧得到纳米二氧化硅微球。”但该方法制备的空心二氧化硅微球粒径和壁厚都难以控制，溶胶凝胶法先要对模板颗粒表面进行功能化，一般是加入表面活性剂，自组装到模板颗粒表面，然后利用硅烷水解/缩合反应在模板表面形成二氧化硅层，最后中空微球同样需要煅烧除去模板才能得到。由于需加入表面活性剂，且表面活性剂的量难以把控易在溶液中进行二氧化硅均匀成核不是在模板表面聚合成球而是在溶液中缩聚成球。