CN108083286A - 一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108083286A
CN108083286A CN201810011555.4A CN201810011555A CN108083286A CN 108083286 A CN108083286 A CN 108083286A CN 201810011555 A CN201810011555 A CN 201810011555A CN 108083286 A CN108083286 A CN 108083286A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon compound
inorganic silicon
micro mist
preparing spherical
spherical sio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810011555.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张建平
曹家凯
姜兵
王松宪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU LIANRUI NEW MATERIAL Co Ltd
Original Assignee
JIANGSU LIANRUI NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU LIANRUI NEW MATERIAL Co Ltd filed Critical JIANGSU LIANRUI NEW MATERIAL Co Ltd
Priority to CN201810011555.4A priority Critical patent/CN108083286A/zh
Publication of CN108083286A publication Critical patent/CN108083286A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/181—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by a dry process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/08—Treatment with low-molecular-weight non-polymer organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/10—Treatment with macromolecular organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/12—Treatment with organosilicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种球形二氧化硅微粉的制备方法，首先将无机硅化合物粉末与分散剂依次进行混合、研磨处理，得到活化无机硅化合物；然后将活化无机硅化合物与改性剂依次进行混合、加热处理，得到改性无机硅化合物；所述加热的温度为60～120℃，加热的时间为5～30min；然后再将改性无机硅化合物进行球化处理，得到球形二氧化硅微粉；所述球化处理的温度为1800～2200℃。本发明还提供了一种二氧化硅微粉，本发明提供的球形二氧化硅微粉的平均粒径为0.1μm～2.0μm，比表面积为3m2/g～30m2/g，球形度为0.98以上。本发明还提供了制备得到的球形二氧化硅微粉在半导体填料中的应用，有效地解决了现有技术中球形二氧化硅微粉粒径过大，且球形度差，无法满足半导体填料粒径和球形度要求的问题。

Description

一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种二氧化硅的制备方法，尤其涉及一种球形二氧化硅微粉及其制备方法。
背景技术
随着电子设备向小型化、薄型化方向发展，人们对半导体封装用填料的粒径要求也越来越高。为了提高填料在半导体封装中的填充量和流动性，需要添加粒径小且球形度高的亚微米级填料。
半导体填料中常用的有二氧化硅微粉，现有技术多采用火焰成球法制备球形二氧化硅微粉。火焰成球法制备二氧化硅微粉时，首先对二氧化硅颗粒进行粉碎、筛分和提纯等前处理，然后将二氧化硅送入可燃气-氧气产生的高温场中，进行高温熔融、冷却成球，最终形成高纯度球形硅微粉。例如，1990年美国专利(专利号：US4923520)使用可燃气丙烷和助燃剂氧气形成高温火焰，使角状二氧化硅微粉球形化，但是这种方法只能得到平均粒径在10μm～50μm的产品。后来经过不断改进，在实际生产过程中，能得到平均粒径在3μm左右的产品，而对于小于3μm的产品，这种方法无法实现。而且，现有技术中得到的球形二氧化硅微粉球形度较差。因此，由火焰成球法制备得到的球形二氧化硅微粉粒径一般在3μm以上，且球形度较差，无法满足半导体封装用填料对粒径和球形度的要求。
发明内容
本发明提供了一种球形二氧化硅微粉的制备方法，本发明所述方法能够制备得到粒径为0.1μm～2.0μm的球形二氧化硅微粉。
本发明提供的球形二氧化硅微粉的制备方法包括以下步骤：
(1)将无机硅化合物粉末与分散剂进行混合研磨，得到活化无机硅化合物；所述分散剂包括硅油类分散剂、脂肪酸类分散剂、醇胺类分散剂和多元醇类分散剂中的一种或多种；
(2)将所述步骤(1)得到的活化无机硅化合物与改性剂进行混合加热处理，得到改性无机硅化合物；
所述改性剂包括硅烷类改性剂、硅氧烷类改性剂和硅胺烷类改性剂中的一种或多种；
所述混合加热处理的温度为60～120℃，混合加热处理的时间为5～30min；
(3)在包含载气、天然气和氧气的混合气体存在条件下，将所述步骤(2)得到的改性无机硅化合物进行球化处理，得到球形二氧化硅微粉；
所述球化处理的温度为1800～2200℃，所述球化处理的时间为0.1s～3.0s。
优选的，所述步骤(1)中无机硅化合物粉末与分散剂的质量比为100:0.01～0.5。
优选的，所述步骤(1)中分散剂包括甲基硅油、硬脂酸、油酸、聚合醇胺、乙二醇和二乙二醇中的一种或多种。
优选的，所述步骤(2)中活化无机硅化合物与改性剂的质量比为100:0.1～5.0。
优选的，所述步骤(2)中改性剂包括甲基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、三乙氧基乙基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、二羟基二甲基硅烷、六甲基二硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、聚硅氧烷和六甲基二硅胺烷中的一种或多种。
优选的，所述步骤(3)中载气、天然气和氧气的体积比为0.6～12:0.3～3.5:0.3～12。
优选的，所述载气为空气、氧气、氮气和氩气中的一种或多种。
优选的，所述步骤(3)中球化处理包括：将所述改性无机硅化合物以50～500kg/h的给料速率投加到球化装置中。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的球形二氧化硅微粉，所述球形二氧化硅微粉的粒径为0.1μm～2.0μm；所述球形二氧化硅微粉的比表面积为3m2/g～30m2/g，所述球形二氧化硅微粉的球形度为0.98以上。
本发明还提供了上述技术方案所述球形二氧化硅微粉作为半导体填料的应用。
本发明提供了一种球形二氧化硅微粉的制备方法，首先将无机硅化合物粉末与分散剂进行混合研磨，得到活化无机硅化合物；所述分散剂包括硅油类分散剂、脂肪酸类分散剂、醇胺类分散剂和多元醇类分散剂中的一种或多种；然后将活化无机硅化合物与改性剂进行混合加热处理，得到改性无机硅化合物；所述改性剂包括硅烷类改性剂、硅氧烷类改性剂和硅胺烷类改性剂中的一种或多种；所述混合加热处理的温度为60～120℃，混合加热处理的时间为5～30min；然后在包含载气、天然气和氧气的混合气体存在条件下，将改性无机硅化合物进行球化处理，得到球形二氧化硅微粉；所述球化处理的温度为1800～2200℃，所述球化处理的时间为0.1s～3.0s。本发明提供的无机硅化合物在分散剂作用下被活化，提高了无机硅化合物的表面活性，得到活化无机硅化合物；活化无机硅化合物在改性剂的作用下，发生表面化学改性，进一步提高了活化无机硅化合物的分散效果，得到改性无机硅化合物；然后改性无机硅化合物在高温下与氧气发生化学反应，形成粉爆，从而得到了粒径为0.1μm～2.0μm，球形度为0.98以上的球形二氧化硅微粉。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的球形二氧化硅微粉的扫描电镜图；
图2为本发明实施例2制备得到的球形二氧化硅微粉的扫描电镜图；
图3和图4为本发明实施例3制备得到的球形二氧化硅微粉的扫描电镜图；
图5为本发明实施例1和实施例3原料中角状二氧化硅微粉的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明提供了一种球形二氧化硅微粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机硅化合物粉末与分散剂进行混合研磨，得到活化无机硅化合物；所述分散剂包括硅油类分散剂、脂肪酸类分散剂、醇胺类分散剂和多元醇类分散剂中的一种或多种；
(2)将所述步骤(1)得到的活化无机硅化合物与改性剂进行混合加热处理，得到改性无机硅化合物；
所述改性剂包括硅烷类改性剂、硅氧烷类改性剂和硅胺烷类改性剂中的一种或多种；
所述混合加热处理的温度为60～120℃，混合加热处理的时间为5～30min；
(3)在包含载气、天然气和氧气的混合气体存在条件下，将所述步骤(2)得到的改性无机硅化合物进行球化处理，得到球形二氧化硅微粉；
所述球化处理的温度为1800～2200℃，所述球化处理的时间为0.1s～3.0s。
本发明将无机硅化合物粉末与分散剂进行混合研磨，得到活化无机硅化合物。
在本发明中，所述无机硅化合物粉末与分散剂的质量比优选为(95～99.9):(0.01～5)，进一步优选为(96～99):(0.5～4.5)，更优选为(97～98):(1～4)，最优选为(97～98):(2～3)。
在本发明中，所述无机硅化合物粉末的化学组成优选为SiXRn，其中，R为C，N或O；x＝1或3；n＝1、2或4。在本发明中，所述无机硅化合物粉末优选包括SiO2、Si3N4、SiC中的一种或多种。
在本发明中，所述无机硅化合物粉末的粒径优选为2～100μm，进一步优选为5～80μm，更优选为5～30μm。在本发明中，当无机硅化合物包括几种不同的原料时，每种原料的粒径之间相互独立，可以相同，也可以不同。本发明对所述无机硅化合物粉末的形状没有特别要求，尤其是当原料中包括二氧化硅时，所述二氧化硅的形状可以是角状的，也可以是其它形状的。
在本发明的具体实施例中，本发明优选以二氧化硅和氮化硅的混合物作为原料，其中二氧化硅的价格为0.5元/kg，而氮化硅的价格为100元/kg，有效解决了只以氮化硅为原料时成本高的问题，有利于降低生产成本。
在本发明的另一个具体实施例中，本发明优选以碳化硅作为原料，碳化硅的价格为15元/kg，成本较低，有效地降低了生产成本。
在本发明的又一个具体实施例中，本发明优选以碳化硅和二氧化硅的混合物作为原料，碳化硅和二氧化硅原料成本均较低，有效降低了生产成本。
在本发明中，所述分散剂包括硅油类分散剂、脂肪酸类分散剂、醇胺类分散剂和多元醇类分散剂中的一种或多种；所述硅油类分散剂优选包括甲基硅油；所述脂肪酸类分散剂优选包括硬脂酸和/或油酸；所述醇胺类分散剂优选包括聚合醇胺；所述多元醇类分散剂优选包括乙二醇和/或二乙二醇。在本发明的实施例中，所述分散剂具体为甲基硅油、硬脂酸、聚合醇胺和二乙二醇的混合物；还可以为油酸、聚合醇胺和二乙二醇的混合物。当所述分散剂为多种组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的含量没有特殊要求，采用任意比例均可。
本发明对无机硅化合物粉末与分散剂的混合方式没有特别限定，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。
在本发明中，所述研磨时球磨机的转速优选为10-30rpm，进一步优选为15～25rpm；所述研磨的时间优选为10-60min，进一步优选为20～40min，更优选为25～35min。
在本发明中，无机硅化合物粉末在分散剂的作用下，充分分散，得到活化的无机硅化合物；同时，无机硅化合物粉末在分散剂的作用下，能够除去无机硅化合物表面的附着物，得到的活化的无机硅化合物。
得到活化无机硅化合物后，本发明将活化无机硅化合物与改性剂进行混合加热处理，得到改性无机硅化合物。
在本发明中，所述活化无机硅化合物与改性剂的质量比优选为100:0.1～5.0，进一步优选为100:0.5～4.5，更优选为100:1～4，更进一步优选为100:2～3。
在本发明中，所述改性剂包括硅烷类改性剂、硅氧烷类改性剂和硅胺烷类改性剂中的一种或多种；所述硅烷类改性剂优选包括甲基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、三乙氧基乙基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和二羟基二甲基硅烷中的一种或多种；所述硅氧烷类改性剂优选包括六甲基二硅氧烷、六甲基环三硅氧烷和聚硅氧烷中的一种或多种；所述硅胺烷类改性剂优选包括六甲基二硅胺烷。在本发明的实施例中，所述改性剂具体为甲基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷和六甲基二硅胺烷的混合物；还可以为甲基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、六甲基环三硅氧烷和聚硅氧烷的混合物；还可以为三乙氧基乙基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和二羟基二甲基硅烷的混合物；也可以为六甲基二硅氧烷、六甲基环三硅氧烷和聚硅氧烷的混合物。当所述改性剂为多种组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的含量没有特殊要求，采用任意比例均可。
在本发明中，所述混合加热处理优选在将所述活化无机硅化合物与改性剂混合的同时进行加热。本发明对所述活化无机硅化合物与改性剂的混合方式没有特别限定，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。在本发明中，所述加热的温度为60～120℃，优选为70～110℃，进一步优选为80～100℃，更优选为85～95℃；所述加热的时间为5～30min，优选为10～25min，进一步优选为15～20min，更优选为16～18min。
本发明在混合加热处理过程中，活化无机硅化合物表面羟基与改性剂发生分子间键合或共价键的键连，活化无机硅化合物被改性剂包覆，使活化无机硅化合物的分散性更好，不容易聚合在一起。
得到改性无机硅化合物后，本发明将所述改性无机硅化合物在包含载气、天然气和氧气的混合气体存在条件下，进行球化处理，得到球形二氧化硅微粉。
在本发明中，所述载气、天然气和氧气的体积比优选为0.6～12:0.3～3.5:0.3～12，进一步优选为1～10:1～3:1～10，更优选为2～8:1～3:2～8，更进一步优选为4～6:1～3:4～6。本发明通过载气将改性无机硅化合物输送到球化装置中，所述载气体积与改性无机硅化合物的质量比优选为(0.6～12)m3:1kg，进一步优选为(1～11)m3:1kg，更优选为(2～10)m3:1kg，更进一步优选为(4～8)m3:1kg，最优选为(5～6)m3:1kg。在本发明中，所述天然气作为燃气，可以发生燃烧反应，产生高温区域；所述天然气的体积与改性无机硅化合物的质量比优选为(0.3～3.5)m3:1kg，进一步优选为(1～3)m3:1kg，更优选为(1.5～2.5)m3:1kg，更进一步优选为(1.8～2.3)m3:1kg。在本发明中，所述氧气作为助燃剂，为燃烧反应提供条件；所述氧气的体积与改性无机硅化合物的质量比优选为(0.3～12)m3:1kg，进一步优选为(1～11)m3:1kg，更优选为(2～10)m3:1kg，更进一步优选为(4～8)m3:1kg，最优选为(5～6)m3:1kg。在本发明中所述载气、天然气和氧气的体积均是在20℃、标准大气压下测得的。
在本发明中，所述载气优选为空气、氧气、氮气和氩气中的一种或多种。在本发明中，所述载气、天然气和氧气的体积用量之间相互独立，当载气为氧气时，载气与助燃剂氧气的体积用量相互独立。
在本发明中，所述球化处理的温度为1800～2800℃，优选为1900～2600℃，进一步优选为2000～2400℃，更优选为2100～2300℃；所述球化处理的时间为0.1s～3s，优选为0.5～2.5s，进一步优选为1～2s，更优选为1.2～1.8s。本发明在球化过程中，天然气与氧气燃烧放出热量，形成高温区，改性无机硅化合物在高温区内与氧气发生化学反应，同时形成粉爆，制备得到球形二氧化硅微粉。在本发明中，所述化学反应优选包括改性无机硅化合物与氧气发生燃烧反应，生成球形二氧化硅微粉。
在本发明中，形成粉爆后，优选还包括凝集、冷却过程，本发明对所述凝集、冷却过程没有特别限制，采用本领域技术人员所熟知的凝集、冷却过程即可。
本发明优选将所述改性无机硅化合物以50～500kg/h的给料速率投加到球化装置中，进一步优选为100～450kg/h，更优选为150～400kg/h，最优选为150～300kg/h。在本发明中，所述无机硅化合物在载气的作用下，被投加到球化装置中。
在本发明中，所述改性无机硅化合物在所述温度调节下与氧气发生化学反应，形成粉爆，制备得到了球形二氧化硅微粉。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的球形二氧化硅微粉，所述球形二氧化硅微粉的粒径为0.1μm～2.0μm，所述球形二氧化硅微粉的比表面积为3m2/g～30m2/g，所述球形二氧化硅的球形度为0.98以上。
本发明还提供了上述技术方案所述球形二氧化硅微粉作为半导体填料的应用。
在本发明中，所述球形二氧化硅微粉在半导体填料中的加入量优选3～10％，使半导体填料的填充量能够提高10-50％。
在本发明中，所述球形二氧化硅微粉在半导体填料中的作用是提高耐热性、耐候性，绝缘性，降低成本和提高性能，所述球形二氧化硅微粉在半导体填料中的加入量优选为3％～30％，进一步优选为10～25％，更优选为15～20％。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将平均粒径为2.0μm的角状二氧化硅微粉、平均粒径为5.0μm氮化硅微粉和硬脂酸混合研磨1小时，得到活化无机硅化合物，其中二氧化硅、氮化硅和硬脂酸的质量比为100:0.02；将得到的无机硅化合物与六甲基二硅胺烷进行混合，在60℃下加热30min，其中六甲基二硅烷与无机硅化合物的质量比为2:100，得到改性无机硅化合物；将改性无机硅化合物以50kg/h的速度进料到由天然气和氧气燃烧形成的温度为1800℃的高温火焰区，在火焰区球化0.3s，得到球形二氧化硅微粉。
实施例2
将平均粒径为25μm的碳化硅微粉和乙二醇混合研磨3小时，得到活化无机硅化合物，其中碳化硅和乙二醇的质量比为100:0.01；将得到的无机硅化合物与甲基三甲氧基硅烷进行混合，在120℃下加热5min，其中甲基三甲氧基硅烷与无机硅化合物的质量比为1.5:100，得到改性无机硅化合物；将改性无机硅化合物在载气的驱动下以450kg/h的速度进料到由天然气和氧气燃烧形成的温度为1800℃的高温火焰区，在火焰区球化0.5s，得到球形二氧化硅微粉。
实施例3
将平均粒径为2μm的角状二氧化硅、15μm的碳化硅和油酸混合研磨0.5小时，得到活化无机硅化合物，其中角状二氧化硅、碳化硅和油酸的质量比为100:0.05；将得到的无机硅化合物与聚氧硅烷进行混合，在80℃下加热15min，其中聚氧硅烷与无机硅化合物的质量比为1:99，得到改性无机硅化合物；将改性无机硅化合物以150kg/h的速度进料到由天然气和氧气燃烧形成的温度为1800℃的高温火焰区，在火焰区球化1s，得到球形二氧化硅微粉。
实施例1制备得到的球形二氧化硅微粉的扫描电镜图如图1所示，由图1可知，实施例1制备得到的球形二氧化硅微粉的球形度为0.990，实施例1制备得到的球形二氧化硅微粉的平均粒径为0.80μm。
实施例2制备得到的球形二氧化硅微粉的扫描电镜图如图2所示，由此可知，实施例2制备得到的球形二氧化硅微粉的球形度为0.998，实施例2制备得到的球形二氧化硅微粉的粒径平均粒径为0.20μm。
实施例3制备得到的球形二氧化硅微粉的扫描电镜图如图3和图4所示，由此可知，实施例3制备得到的球形二氧化硅微粉的球形度为0.981，实施例3制备得到的球形二氧化硅微粉的平均粒径为1.30μm。
图5为实施例1和实施例3原料中角状二氧化硅的扫描电镜图，通过将图5与图1和图3进行对比可知，本发明提供的方法能够由角状的二氧化硅制备得到球形度高的二氧化硅微粉。
对实施例1～3制备得到的球形二氧化硅微粉的平均粒径和比表面积进行测试，测试结果如下表I所示。
比表面积的测试方法为：通过N2吸附法按照YST438.4-2001《砂状氧化铝物理性能测定方法比表面积的测定》进行测定，比表面积仪的型号为3H-2000PS2。
平均粒径(D50)的测试方法为：通过利用激光衍射散射粒度分布分析仪(型号：Beckmann)测定粒径。将待测粉末分散到水中，用输出功率为200W的超声波超声1min，进行测试。测定的粒径分布中，累积体积分数达到50％粒径为平均粒径(D50)。球形二氧化硅粉末的折射率为1.46，水的折射率为1.33。
表I实施例1～3制备得到的球形二氧化硅微粉的比表面积和平均粒径
实施例1 实施例2 实施例3
比表面积 8m2/g 18m2/g 3.5m2/g
平均粒径 0.8μm 0.20μm 1.3μm
由表1测试结果可知，本发明制备得到的球形二氧化硅微粉的平均粒径在2.0μm以下。
由以上实施例可知，通过本发明所述方法可制备得到平均粒径为0.1μm～2.0μm的球形二氧化硅微粉，本发明所述方法有效地解决了现有技术中二氧化硅微粉粒径大且球形度差的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种球形二氧化硅微粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机硅化合物粉末与分散剂进行混合研磨，得到活化无机硅化合物；所述分散剂包括硅油类分散剂、脂肪酸类分散剂、醇胺类分散剂和多元醇类分散剂中的一种或多种；
(2)将所述步骤(1)得到的活化无机硅化合物与改性剂进行混合加热处理，得到改性无机硅化合物；
所述改性剂包括硅烷类改性剂、硅氧烷类改性剂和硅胺烷类改性剂中的一种或多种；
所述混合加热处理的温度为60～120℃，混合加热处理的时间为5～30min；
(3)在包含载气、天然气和氧气的混合气体存在条件下，将所述步骤(2)得到的改性无机硅化合物进行球化处理，得到球形二氧化硅微粉；
所述球化处理的温度为1800～2200℃，所述球化处理的时间为0.1s～3.0s。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中无机硅化合物粉末与分散剂的质量比为100:0.01～0.5。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中分散剂包括甲基硅油、硬脂酸、油酸、聚合醇胺、乙二醇和二乙二醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中活化无机硅化合物与改性剂的质量比为100:0.1～5.0。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中改性剂包括甲基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、三乙氧基乙基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、二羟基二甲基硅烷、六甲基二硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、聚硅氧烷和六甲基二硅胺烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中载气、天然气和氧气的体积比为0.6～12:0.3～3.5:0.3～12。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述载气为空气、氧气、氮气和氩气中的一种或多种。
8.根据权利要求1、6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中球化处理包括：将所述改性无机硅化合物以50～500kg/h的给料速率投加到球化装置中。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的球形二氧化硅微粉，所述球形二氧化硅微粉的粒径为0.1μm～2.0μm，所述球形二氧化硅微粉的比表面积为3m2/g～30m2/g，所述球形二氧化硅微粉的球形度为0.98以上。
10.权利要求9所述球形二氧化硅微粉作为半导体填料的应用。
CN201810011555.4A 2018-01-05 2018-01-05 一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用 Pending CN108083286A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810011555.4A CN108083286A (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810011555.4A CN108083286A (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108083286A true CN108083286A (zh) 2018-05-29

Family

ID=62180055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810011555.4A Pending CN108083286A (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108083286A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109135346A (zh) * 2018-09-05 2019-01-04 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种高纯超细改性硅微粉及其制备方法
CN109456620A (zh) * 2018-11-19 2019-03-12 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种低粘度填料组合物及其制备方法
CN109942003A (zh) * 2019-04-17 2019-06-28 华东理工大学 一种干法研磨改性沉淀白炭黑的方法
CN110372913A (zh) * 2019-08-30 2019-10-25 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种电子级球形填料的原位改性方法
WO2020019372A1 (zh) * 2018-07-27 2020-01-30 湖州五爻硅基材料研究院有限公司 一种球形粉体填料的制备方法、由此得到的球形粉体填料及其应用
WO2020034208A1 (zh) * 2018-08-17 2020-02-20 湖州五爻硅基材料研究院有限公司 一种半导体封装材料的制备方法以及由此得到的半导体封装材料
CN111218109A (zh) * 2020-03-03 2020-06-02 贵州森远增材制造科技有限公司 一种选择性激光烧结用玻璃纤维增强型尼龙粉末材料及其制造方法
CN111282698A (zh) * 2020-02-21 2020-06-16 江苏海格新材料有限公司 一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法
CN111303667A (zh) * 2020-02-21 2020-06-19 江苏海格新材料有限公司 一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法
CN111886201A (zh) * 2020-02-17 2020-11-03 浙江三时纪新材科技有限公司 一种球形二氧化硅粉体填料的制备方法、由此得到的粉体填料及其应用
CN113462196A (zh) * 2021-06-29 2021-10-01 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种窄分布超细硅微粉的制备方法
CN114149617A (zh) * 2021-09-26 2022-03-08 广东长鹿精细化工有限公司 一种高分子化合物中的高导热组合物及制备方法和应用
CN115974089A (zh) * 2023-02-17 2023-04-18 江苏海格新材料有限公司 一种活性硅微粉的生产方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101280125A (zh) * 2008-05-27 2008-10-08 阮建军 电子级低热膨胀系数覆铜板用超细硅微粉的生产方法
CN101746764A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 上海科王新型材料研究中心 一种疏水性二氧化硅及其制造方法
CN102050454A (zh) * 2009-10-28 2011-05-11 北京化工大学 一种介孔二氧化硅微球的制备方法
CN103771429A (zh) * 2012-10-18 2014-05-07 中国民航大学 一种利用共模板剂合成多孔球形二氧化硅的方法
CN105384177A (zh) * 2015-11-27 2016-03-09 江苏联瑞新材料股份有限公司 亚微米级球形二氧化硅微粉的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101280125A (zh) * 2008-05-27 2008-10-08 阮建军 电子级低热膨胀系数覆铜板用超细硅微粉的生产方法
CN101746764A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 上海科王新型材料研究中心 一种疏水性二氧化硅及其制造方法
CN102050454A (zh) * 2009-10-28 2011-05-11 北京化工大学 一种介孔二氧化硅微球的制备方法
CN103771429A (zh) * 2012-10-18 2014-05-07 中国民航大学 一种利用共模板剂合成多孔球形二氧化硅的方法
CN105384177A (zh) * 2015-11-27 2016-03-09 江苏联瑞新材料股份有限公司 亚微米级球形二氧化硅微粉的制备方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020019372A1 (zh) * 2018-07-27 2020-01-30 湖州五爻硅基材料研究院有限公司 一种球形粉体填料的制备方法、由此得到的球形粉体填料及其应用
CN111819266B (zh) * 2018-07-27 2021-06-18 浙江三时纪新材科技有限公司 一种球形或角形粉体填料的制备方法、由此得到的球形或角形粉体填料及其应用
CN111819266A (zh) * 2018-07-27 2020-10-23 浙江三时纪新材科技有限公司 一种球形或角形粉体填料的制备方法、由此得到的球形或角形粉体填料及其应用
WO2020034208A1 (zh) * 2018-08-17 2020-02-20 湖州五爻硅基材料研究院有限公司 一种半导体封装材料的制备方法以及由此得到的半导体封装材料
CN111065603A (zh) * 2018-08-17 2020-04-24 湖州五爻硅基材料研究院有限公司 一种半导体封装材料的制备方法以及由此得到的半导体封装材料
CN109135346A (zh) * 2018-09-05 2019-01-04 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种高纯超细改性硅微粉及其制备方法
CN109456620A (zh) * 2018-11-19 2019-03-12 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种低粘度填料组合物及其制备方法
CN109942003A (zh) * 2019-04-17 2019-06-28 华东理工大学 一种干法研磨改性沉淀白炭黑的方法
CN110372913A (zh) * 2019-08-30 2019-10-25 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种电子级球形填料的原位改性方法
CN110372913B (zh) * 2019-08-30 2021-10-29 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种电子级球形填料的原位改性方法
CN116443886A (zh) * 2020-02-17 2023-07-18 衢州三时纪新材料有限公司 一种球形二氧化硅粉体填料的制备方法、由此得到的粉体填料及其应用
CN111886201A (zh) * 2020-02-17 2020-11-03 浙江三时纪新材科技有限公司 一种球形二氧化硅粉体填料的制备方法、由此得到的粉体填料及其应用
CN111282698A (zh) * 2020-02-21 2020-06-16 江苏海格新材料有限公司 一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法
CN111303667A (zh) * 2020-02-21 2020-06-19 江苏海格新材料有限公司 一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法
CN111218109A (zh) * 2020-03-03 2020-06-02 贵州森远增材制造科技有限公司 一种选择性激光烧结用玻璃纤维增强型尼龙粉末材料及其制造方法
CN113462196A (zh) * 2021-06-29 2021-10-01 江苏联瑞新材料股份有限公司 一种窄分布超细硅微粉的制备方法
CN114149617A (zh) * 2021-09-26 2022-03-08 广东长鹿精细化工有限公司 一种高分子化合物中的高导热组合物及制备方法和应用
CN114149617B (zh) * 2021-09-26 2023-01-24 广东长鹿精细化工有限公司 一种高分子化合物中的高导热组合物及制备方法和应用
CN115974089A (zh) * 2023-02-17 2023-04-18 江苏海格新材料有限公司 一种活性硅微粉的生产方法
CN115974089B (zh) * 2023-02-17 2023-10-20 江苏海格新材料有限公司 一种活性硅微粉的生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108083286A (zh) 一种球形二氧化硅微粉及其制备方法和应用
CN105037766B (zh) SiO2空心球/氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制法
CN109721370A (zh) 氮化硅、陶瓷浆料及制备方法
CN108589272A (zh) 含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法和使用该制备方法制备的含二氧化硅气凝胶的毡
CN108690355B (zh) 一种柔性热传导片及其制备方法
US20230108010A1 (en) Preparation method for spherical silica powder filler, powder filler obtained thereby and use thereof
JP2003171118A (ja) 疎水性シリカ微粉末及びその製造方法
CN107892898A (zh) 一种高导热低比重阻燃有机硅灌封胶的制备方法
US20230081969A1 (en) Preparation method for spherical silica powder filler, powder filler obtained thereby and use thereof
CN105502315B (zh) 一种原位‑非原位同时生长超长氮化硅纳米材料的方法
CN114539809A (zh) 一种表面改性的硅微粉及其制备方法
CN110372913B (zh) 一种电子级球形填料的原位改性方法
JP2004059380A (ja) 金属酸化物粉体、その製造方法及び樹脂組成物
CN111629998A (zh) 熔融球状二氧化硅粉末及其制造方法
Lu et al. Preparation and characterization of epoxy-silica hybrid materials by the sol-gel process
CN101475179A (zh) 一种有机无机杂化氧化硅纳米球的制备方法
JP2007051187A (ja) 微小粒子含有組成物
CN102976343A (zh) 低比表面纳米二氧化硅的制备方法
JP2005298740A (ja) 金属酸化物表面処理粒子および樹脂組成物
JPS60115641A (ja) 封止樹脂用充填剤及びその組成物
CN109627783A (zh) 一种轻比重的导热硅胶及其制备方法
JP2009040965A (ja) 低誘電率被膜形成用樹脂組成物、低誘電率被膜、低誘電率被膜の製造方法
CN113461022A (zh) 一种球形二氧化硅粉体填料的制备方法、由此得到的粉体填料及其应用
CN106745009A (zh) 一种单分散亚微米级二氧化硅微球及其制备方法
CN110484025A (zh) 一种改善硅微粉在有机硅灌封胶中的抗沉降性和分散性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180529