[发明专利]一种具有核壳结构二氧化硅无机颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机颗粒技术领域，尤其涉及一种具有核壳结构二氧化硅无机颗粒的制备方法。

背景技术

具有低热膨胀系数、介电性能良好的聚合物复合材料在电子封装器件中可作为塑封料以及指纹识别传感器模组的塑封料使用，在科学研究和行业应用领域具有重要用途。为了获得该性能的复合材料，设计和开发具有低热膨胀、高介电常数的无机填料成为新的研究方向。

日本化学工业株式会社200880002480.8公开了一种无机填料,该无机填料由被覆处理后的钙钛矿型复合氧化物构成,该被覆处理通过使钛酸酯系偶联剂在溶剂中水解而进行，该无机填料的介电常数较高，但热膨胀系数并没有得到改善。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有核壳结构二氧化硅无机颗粒的制备方法，该制备方法解决了二氧化硅无机颗粒存在的热膨胀系数高和介电常数低的问题。

本发明采用以下技术方案实现：

一种具有核壳结构二氧化硅无机颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二氧化硅置于分散液中，搅拌均匀，得到二氧化硅分散液；

(2)向所述二氧化硅分散液中加入钛盐，搅拌均匀，得到第一混合液，向所述第一混合液中加入弱酸，得到第二混合液；

(3)向所述第二混合液中加入钡盐前驱体，在水浴下搅拌至凝胶状，得到凝胶状物质；

(4)将所述凝胶状物质烘干，煅烧，得到具有核壳结构的二氧化硅无机颗粒

其中，所述步骤(1)中二氧化硅的直径为0.02～10μm，优选0.05～2μm，例如0.02μm、0.03μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.12μm、0.15μm、0.18μm或2μm等；

优选地，所述分散液为乙醇，正丙醇、异丙醇等醇溶剂，优选乙醇。

优选地，所述二氧化硅分散液中的二氧化硅浓度为0.01～1g/mL，优选0.02～0.1g/mL。例如0.01g/mL，0.02g/L、0.03g/L、0.05g/L、0.08g/L、0.09g/L、0.1g/mL、0.2g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.8g/L或1g/L等。

其中，所述步骤(2)中钛盐为钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯中的一种或至少两种的混合物，优选钛酸四丁酯和/或钛酸四异丙酯。

其中，所述步骤(2)中弱酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸或苯甲酸中的一种或至少两种的混合物，优选乙酸和/或丙酸。

其中，所述步骤(2)中第二混合液的pH值为7～9，优选8～9。

其中，所述步骤(3)中钡盐为氯化钡、硝酸钡或醋酸钡中的一种或至少两种的混合物。

其中，所述步骤(3)中钡盐前驱体与钛酸的摩尔比为0.8～1.2:1，优选1:1，例如0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1或1.2:1等。

其中，所述步骤(3)中水浴温度为40～90℃，优选50～80℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等。

其中，所述步骤(4)中烘干温度为60～120℃，优选100～120℃，例如60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等；

优选地，所述煅烧温度为800～1200℃，优选900～1050℃，例如800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1120℃等，所述煅烧时间为2～6h，优选3～4h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等。

其中，所述二氧化硅无机颗粒的钛酸钡壳层厚度为5～100nm，优选5～50nm，例如5nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm等。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明将具有高介电常数的钛酸钡包覆在低热膨胀系数的二氧化硅表面，有助于在制备复合材料中不同物质相的均匀分散，获得体相均匀的复合材料，从而显著提高复合材料的机械性能和综合介电性能，本发明制备的具有核壳结构的二氧化硅无机颗粒具有低膨胀系数、低应力特点，而且介电常数高，介电损耗较小，介电性能频率稳定性好，可广泛应用于电子封装器件中的塑封料以及指纹识别传感器的塑封料领域。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明了，以下分别结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

以下实施例中所涉及的原料均为市售。