[发明专利]硅基粉体及其制造方法

说明书

本发明有关于一种硅基粉体及其制造方法。此制造方法包含具有烷氧基的硅前驱物的水解步骤、缩合步骤及干燥步骤。通过水与具有烷氧基的硅前驱物的特定的重量比值以及具有二级氨基与烷基的硅前驱物，此制造方法可于不使用有机溶剂下进行缩合步骤，并对硅基胶体进行修饰，以提升工艺的安全性及所制的硅基粉体的疏水性，并降低其热传导性和假比重。

技术领域

本发明有关于一种硅基粉体及其制造方法，且特别是有关于一种不使用有机溶剂的硅基粉体的制造方法，以及所制的硅基粉体。

背景技术

硅基粉体属于一种多孔性网状结构的材料，网状结构具有高孔隙率、高表面积及小孔径，且网状结构的孔洞填充气体(例如：空气)，故其假比重低且热传导性低，而应用于绝热材。传统的硅基粉体的制造方法包含水解步骤、缩合步骤及干燥步骤。于缩合步骤中，硅前驱物及碱催化剂于有机溶剂中进行缩合反应。有机溶剂可使硅前驱物溶于(或分散于)反应系统中，并于后续干燥步骤中，进行溶剂置换，以移除孔洞中的水分，其中有机溶剂的表面张力较水低，所以避免高表面张力的水于干燥时破坏硅基粉体的结构。然而，使用有机溶剂取代水时，于干燥步骤中，会产生大量有机气体，故需使用冷凝方式回收有机溶剂，而增加工艺的危险、复杂度及成本。

其次，传统的制造方法会额外使用碱催化剂，以催化缩合反应，但造成剧烈的缩合反应，而降低所制的硅基粉体结构的致密性，故增加其假比重及热传导性。

另外，所制的硅基粉体的疏水性不足，而不能应用于疏水性绝热材。于是，传统的硅基粉体的制造方法于缩合步骤后额外进行长时间的表面改质修饰步骤，以修饰疏水性官能基于硅基胶体表面，进而提升所制的硅基粉体的疏水性。

有鉴于此，亟需发展一种硅基粉体及其制造方法，以改善现有硅基粉体及其制造方法的上述缺点。

发明内容

据此，本发明的一态样在提供一种硅基粉体的制造方法。此制造方法选用具有二级氨基与烷基的特定硅前驱物以及控制水与具有烷氧基的硅前驱物的特定的重量比值，以在不使用有机溶剂的情况下进行缩合步骤，从而提升工艺的安全性及疏水性，并降低其热传导性和假比重。

本发明的另一态样在提供一种硅基粉体，其利用前述的硅基粉体的制造方法制得。此硅基粉体具备高疏水性、低热传导性及低假比重。

根据本发明的一态样，提出一种硅基粉体的制造方法。此制造方法排除使用有机溶剂。于此制造方法中，对第一硅前驱物、乳化剂及水进行水解步骤，以获得水解溶液。接着，配制第二硅前驱物水溶液，其中第二硅前驱物水溶液包含第二硅前驱物及稀释水。其次，对水解溶液及第二硅前驱物水溶液进行缩合步骤，以获得硅基胶体。然后，对硅基胶体进行干燥步骤，以获得硅基粉体。

依据本发明的一实施例，第一硅前驱物包含非硅烷类化合物以及/或者硅烷类化合物。非硅烷类化合物包含碱金属的硅酸盐及/或硅酸铵盐。硅烷类化合物包含甲基硅氧烷化合物，且甲基硅氧烷化合物选自于由甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷及二甲基二乙氧基硅烷所组成的群组的一或多种化合物。

依据本发明的另一实施例，基于第一硅前驱物的重量为100重量份，乳化剂的重量为0.1重量份至1重量份。

依据本发明的又一实施例，水解步骤的pH值控制在2.5至4.0。

依据本发明的又一实施例，第二硅前驱物包含结构如下式(I)所示的一或多种化合物：

于式(I)中，R₁各自独立地为氢原子或碳数为1至4的烷基，R₂是碳数为1至4的亚烷基，且b1与b2各自独立地为0或1；当b1与b2均为0时，a1与a2均为3；当b1与b2均为1时，a1与a2均为1。

依据本发明的又一实施例，第二硅前驱物选自于由四烷基二硅氮烷及六烷基二硅氮烷所组成的群组的一或多种化合物。