硅烷处理镁橄榄石微粒及其有机溶剂分散液、以及它们的制造方法
文献发布时间:2023-06-19 13:27:45
本申请发明是申请号为201580042292.8、发明名称为“硅烷处理镁橄榄石微粒及其制造方法、以及硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液及其制造方法”、申请日为2015年8月6日的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及硅烷处理镁橄榄石微粒及其制造方法、以及硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液及其制造方法。
背景技术
以往,作为集成电路的密封材料等,将绝缘性陶瓷(例如二氧化硅)微粒填充到环氧树脂等耐热性树脂中而得的密封材料已经被实用化。另一方面,随着近年来集成电路的高集成化、高容量化,存在为了减小集成电路内的信号损失,一直在开发特别是在高频区域中介电损耗低的绝缘材料的状况。在此,镁橄榄石(硅酸镁;Mg
关于这样的镁橄榄石,公开了下述方法:将Mg(OH)
进而,也记载了通过硅油、硅烷偶联剂等对镁橄榄石的表面进行疏水化处理的方法(参照例如专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-327470号公报
专利文献2:日本特开2003-2640号公报
专利文献3:日本特开平7-96165号公报
专利文献4:日本特开2007-240825号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,专利文献1~3都没有涉及使镁橄榄石微粒分散于有机溶剂中。即,例如在使用镁橄榄石微粒作为绝缘材料用的填料的情况下,从镁橄榄石微粒和耐热性树脂的相容性、镁橄榄石微粒在耐热性树脂中的填充密度的观点出发,强烈要求镁橄榄石的胶体粒子在有机溶剂中分散,针对于此,专利文献1~3均不能响应上述的要求。
此外,在专利文献4的实施例中,添加相对于镁橄榄石100质量份有较大过剩(20质量份)的硅油而进行疏水化处理。通过这样的方法,不能高效率地进行镁橄榄石表面的化学的疏水化处理,而且源自疏水化处理剂的成分不需要地残存在体系内的可能性也变高。因此,有时会阻碍绝缘特性等各种特性的发挥,难以提供可以适合用作绝缘材料用的填料的方案。
另外,这样的课题不限于绝缘材料用的填料,在绝缘材料以外的复合材料用的微填料(micro filler)、各种陶瓷器、透光性装饰材料等其他用途的情况下也同样存在。
本发明是鉴于这样的情况而提出的,其目的是提供一种硅烷处理镁橄榄石微粒及其制造方法、以及硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液及其制造方法,其对各种陶瓷器、透光性装饰材料和电子部件等各种用途有用,在作为一例而用于电子部件的情况下,能够用作在高频区域中介电损耗低的绝缘材料,且能够谋求提高与环氧树脂等耐热性树脂的相容性和填充密度。
用于解决课题的方法
作为实现上述目的的本发明的方案的硅烷处理镁橄榄石微粒,其特征在于,具有5~100m
在此,前述甲硅烷基优选由下述式(1)表示的基团。
[式1]
-Si(R
(式中,关于R
作为实现上述目的的本发明的另一方案的硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液,其特征在于,包含上述任一处记载的硅烷处理镁橄榄石微粒、和含有有机溶剂的分散介质。
在此,前述含有有机溶剂的分散介质的溶解参数(SP值)优选为8~15。
此外,前述有机溶剂优选为选自甲醇(SP值=14.5)、乙醇(SP值=12.7)、异丙醇(SP值=11.5)、二甲基甲酰胺(SP值=12.0)、甲基溶纤剂(SP值=11.4)、乙基溶纤剂(SP值=9.9)、丁基溶纤剂(SP值=8.9)、乙二醇(SP值=14.6)、丙二醇单甲基醚(SP值=10.5)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(SP值=8.7)、1-戊醇(SP值=11.0)、甲基乙基酮(SP值=9.3)、甲基异丁基酮(SP值=8.3)、环己酮(SP值=9.8)、乙酸乙酯(SP值=9.1)、乙酸丁酯(SP值=8.5)、甲苯(SP值=8.9)、甲基丙烯酸甲酯(SP值=9.9)、季戊四醇三丙烯酸酯(SP值=10.0)、二季戊四醇六丙烯酸酯(SP值=9.1)、双酚A型环氧树脂(SP值=10.4)、和双酚F型树脂(SP值=10.8)中的至少1种。
此外,前述有机溶剂分散液的水分含量优选为5质量%以下。
作为实现上述目的的本发明的又一方案的硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液的制造方法,其特征在于,具有下述(a)工序和(b)工序。
(a)工序:通过珠磨将具有5~100m
(b)工序:向由前述(a)工序获得的有机溶剂分散液中添加下述式(2)所示的有机硅化合物和/或其水解物,使有机硅化合物相对于前述镁橄榄石微粒的质量比(有机硅化合物/镁橄榄石微粒)为0.01~0.50,使下述式(1)所示的甲硅烷基结合在前述镁橄榄石微粒的表面的工序。
Si(R
(式(2)中,关于R
-Si(R
(式(1)中,R
在此,前述含有有机溶剂的分散介质的溶解参数(SP值)优选为8~15。
此外,前述有机溶剂优选为选自甲醇(SP值=14.5)、乙醇(SP值=12.7)、异丙醇(SP值=11.5)、二甲基甲酰胺(SP值=12.0)、甲基溶纤剂(SP值=11.4)、乙基溶纤剂(SP值=9.9)、丁基溶纤剂(SP值=8.9)、乙二醇(SP值=14.6)、丙二醇单甲基醚(SP值=10.5)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(SP值=8.7)、1-戊醇(SP值=11.0)、甲基乙基酮(SP值=9.3)、甲基异丁基酮(SP值=8.3)、环己酮(SP值=9.8)、乙酸乙酯(SP值=9.1)、乙酸丁酯(SP值=8.5)、甲苯(SP值=8.9)、甲基丙烯酸甲酯(SP值=9.9)、季戊四醇三丙烯酸酯(SP值=10.0)、二季戊四醇六丙烯酸酯(SP值=9.1)、双酚A型环氧树脂(SP值=10.4)、和双酚F型树脂(SP值=10.8)中的至少1种。
此外,优选进一步具有下述(c)工序。
(c)工序:将由前述(b)工序获得的有机溶剂分散液中的前述分散介质的至少一部分置换为其他有机溶剂的工序。
此外,前述有机溶剂分散液的水分含量优选为5质量%以下。
作为实现上述的目的的本发明的又一方案的硅烷处理镁橄榄石微粒的制造方法,其特征在于,具有下述(A)工序和(B)工序。
(A)工序:通过上述任一处记载的制造方法而获得硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液的工序。
(B)工序:除去前述有机溶剂分散液中包含的前述分散介质的工序。
作为实现上述的目的的本发明的又一方案的电线被覆剂,其特征在于,包含上述记载的硅烷处理镁橄榄石微粒。
作为实现上述的目的的本发明的又一方案的绝缘涂料,其特征在于,包含上述记载的硅烷处理镁橄榄石微粒。
作为实现上述的目的的本发明的又一方案的绝缘子,其特征在于,包含上述记载的硅烷处理镁橄榄石微粒。
作为实现上述的目的的本发明的又一方案的电子管部件,其特征在于,包含上述记载的硅烷处理镁橄榄石微粒。
作为实现上述的目的的本发明的又一方案的电路部件基板,其特征在于,包含上述记载的硅烷处理镁橄榄石微粒。
作为实现上述的目的的本发明的又一方案的半导体用封装,其特征在于,包含上述记载的硅烷处理镁橄榄石微粒。
发明效果
根据本发明,在将硅烷处理镁橄榄石微粒、其有机溶剂分散液用作例如绝缘材料用的填料的情况下,可以谋求提高与环氧树脂等耐热性树脂的相容性、对耐热性树脂的填充密度。不仅如此,也可以将硅烷处理镁橄榄石微粒、其有机溶剂分散液优选地用作高折射率涂布剂、防反射剂、金属、塑料和陶瓷等复合材料用的微填料。而且,在将硅烷处理镁橄榄石微粒、其有机溶剂分散液用于在微波区域中使用的电介质陶瓷烧结体的情况下,也能够降低其烧结温度。特别是通过与玻璃成分并用,从而能够进行可以与电阻低的Ag系导体同时烧成的在900℃以下的低温域的烧结,同时能够制作具有低介质损耗角正切(tanδ)的低温烧成基板,因此也可以提供能够充分对应高频电路的基板。
此外,根据本发明,可以适合制造上述硅烷处理镁橄榄石微粒、其有机溶剂分散液,该硅烷处理镁橄榄石微粒、其有机溶剂分散液对各种陶瓷器、透光性装饰材料和电子部件等(更具体而言,电线被覆剂、绝缘涂料、绝缘子、电子管部件、电路部件基板和半导体用封装等)各种用途有用,在作为一例而用于电子部件的情况下,能够用作在高频区域中介电损耗低的绝缘材料,且能够谋求提高与环氧树脂等耐热性树脂的相容性和填充密度。特别是使用由本发明获得的硅烷处理镁橄榄石微粒、其有机溶剂分散液调制的与环氧树脂等耐热性树脂的复合体能够非常适合用作具体地例如,以卫星广播相关设备等为代表的高频机器、信息处理机器的印刷电路基板材料。进而,本发明的与耐热性树脂的复合体可以应用在例如,芯片载体、引脚网格阵列等半导体封装的领域、从电阻器、开关、电容器、光传感器等基础部件到IC插座、连接器等结构部件的广泛范围内。此外,在身边,也可以用于微波炉这样的容器类。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式涉及的硅烷处理镁橄榄石微粒及其制造方法、以及硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液及其制造方法进行详述。涉及的实施方式表示本发明的一个方案,可以在本发明的范围内任意地变更。
本实施方式涉及的硅烷处理镁橄榄石微粒(以下有时简写为“本实施方式涉及的微粒”。)具有5~100m
镁橄榄石在高频区域中的介电损耗小,绝缘性优异,而且绝缘破坏电压耐性也优异。这里的镁橄榄石是指包含Mg
本实施方式涉及的微粒的比表面积为5~100m
本说明书中所说的比表面积是单位质量的硅烷处理镁橄榄石微粒的表面积。另外,这样的比表面积可以通过例如氮吸附法测定。
本实施方式涉及的微粒的每1nm
因此,在本实施方式涉及的微粒中,每1nm
这样的甲硅烷基的结合可以通过以对应镁橄榄石微粒的比例(即相当于每1nm
本说明书中所说的甲硅烷基的结合数是指化学地结合在镁橄榄石微粒的表面的甲硅烷基的结合数。因此,例如用于疏水化的处理剂单纯物理地吸附在镁橄榄石微粒的表面的情况不包括在本实施方式所说的甲硅烷基的结合数内。由于这样的吸附在配合相对于镁橄榄石微粒过剩得多的用于疏水化的处理剂时容易发生,因此优选像本实施方式这样、以对应镁橄榄石微粒的比例(相当于每1nm
在此,在本实施方式涉及的微粒中,甲硅烷基由下述式(1)表示。
[式1]
-Si(R
(式中,根据Fedors的推算法计算的R
上述式(1)中,R
这里根据Fedors的推算法计算的溶解参数(SP值)有时也称为溶解度参数、溶解性参数,例如通过下述式算出。
溶解参数(δ)=(Ev/v)
(Ev:蒸发能量,v:摩尔体积,Δei:i成分的原子或原子团的蒸发能量,Δvi:i成分的原子或原子团的摩尔体积。)
溶解参数的计算所使用的原子或原子团的蒸发能量、摩尔体积可以参照R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.,14,147(1974)而获得。当然,在不改变本发明的要旨的范围内,也可以使用通过其他方法得到的值。
此外,上述式(1)中,从在含有有机溶剂的分散介质中的溶解性的观点出发,烷基优选碳原子数为1~30,更优选为1~18。具体而言,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、己基、叔丁基、仲丁基、癸基、十二烷基和十八烷基等。
此外,上述式(1)中,芳基为苯基、萘基等。从在含有有机溶剂的分散介质中的溶解性的观点出发,优选为苯基。
这样的R
此外,上述式(1)中,X为能够水解的基团,例如为羟基和碳原子数为1~4的烷氧基中的至少一者。其中作为烷氧基,可举出甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基。进而,上述式(1)中,n优选为1~2,特别优选为1。
在这样的甲硅烷基中,不需要使所有的甲硅烷基为相同构成,多个R
通过包含以上说明的硅烷处理镁橄榄石微粒、和含有有机溶剂的分散介质,从而成为本实施方式涉及的硅烷处理镁橄榄石的有机溶剂分散液(以下有时简写为“本实施方式涉及的有机溶剂分散液”)。
其中的硅烷处理镁橄榄石微粒可以使用上述的本实施方式涉及的微粒。在本发明的要旨的范围内,也可以根据本实施方式涉及的有机溶剂分散液的用途等包含其他微粒。
此外,含有有机溶剂的分散介质优选溶解参数为8~15。在与环氧树脂等耐热性树脂混合的情况下,优选溶解参数接近耐热性树脂,通过使用具有上述范围的溶解参数的分散介质,容易实现镁橄榄石的胶体粒子在分散介质中分散的方案,而且可以适合地填充在上述耐热性树脂中。因此,容易用于复合材料用的微填料、各种陶瓷器和透光性装饰材料等各种用途,特别是对作为绝缘材料用的填料的用途有利。
作为溶解参数为8~15的有机溶剂,可举出甲醇(SP值=14.5)、乙醇(SP值=12.7)、异丙醇(SP值=11.5)、二甲基甲酰胺(SP值=12.0)、甲基溶纤剂(SP值=11.4)、乙基溶纤剂(SP值=9.9)、丁基溶纤剂(SP值=8.9)、乙二醇(SP值=14.6)、丙二醇单甲基醚(SP值=10.5)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(SP值=8.7)、1-戊醇(SP值=11.0)、甲基乙基酮(SP值=9.3)、甲基异丁基酮(SP值=8.3)、环己酮(SP值=9.8)、乙酸乙酯(SP值=9.1)、乙酸丁酯(SP值=8.5)、甲苯(SP值=8.9)、甲基丙烯酸甲酯(SP值=9.9)、季戊四醇三丙烯酸酯(SP值=10.0)、二季戊四醇六丙烯酸酯(SP值=9.1)、双酚A型环氧树脂(SP值=10.4)、和双酚F型树脂(SP值=10.8)等。但是,有机溶剂不限定于前述的例子,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
分散介质可以含有水。水可举出离子交换水、超滤水、反渗透水、蒸馏水等纯水、超纯水等。这样的水可以根据本实施方式涉及的有机溶剂分散液的用途等进行适当选择,例如,在制造用于电子材料的高纯度的有机溶剂分散液的情况下,可以特别优选使用杂质少的纯水、超纯水。但是,水不限定于前述的例子,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
这样的本实施方式涉及的有机溶剂分散液的水分含量优选为5质量%以下。如果水分含量在上述范围内,则在耐热性树脂中的溶解性不会受损,因此,可以适合地混合在环氧树脂等耐热性树脂中。
这样的本实施方式涉及的有机溶剂分散液相对于硅烷处理镁橄榄石微粒的全部金属氧化物的合计为0.1~50质量%,优选为1~30质量%。如果有机溶剂分散液相对于全部金属氧化物的合计的比例比上述范围大,则分散介质相对于镁橄榄石(Mg
接着,对本实施方式涉及的微粒的制造方法和本实施方式涉及的有机溶剂分散液的制造方法进行说明。
本实施方式涉及的有机溶剂分散液的制造方法具有下述(a)工序和(b)工序。
(a)工序:通过珠磨将比表面积为5~100m
(b)工序:向由前述(a)工序获得的有机溶剂分散液中添加下述式(2)所示的有机硅化合物和/或其水解物,使有机硅化合物相对于前述镁橄榄石微粒的质量比(有机硅化合物/镁橄榄石微粒)为0.01~0.50,使下述式(1)所示的甲硅烷基结合在前述镁橄榄石微粒的表面的工序。
Si(R
(式(2)中,根据Fedors的推算法计算的R
-Si(R
(式(1)中,R
在(a)工序中,具有5~100m
含有有机溶剂的分散介质可以使用上述已经说明的物质。而且,通过珠磨进行的湿式粉碎(以下有时称为“珠磨处理”)中使用的装置不受特别限定,其自身可以使用公知的方法、球磨机、砂磨机、连续式珠磨机等。
珠磨处理时的镁橄榄石微粒的浓度优选为1~80质量%,更优选为10~50质量%。通过这样,可以在后续工序中高效率地对镁橄榄石微粒的表面进行硅烷处理(疏水化处理)。但是,珠磨处理时的镁橄榄石微粒的浓度不限定于前述的例子。
在(b)工序中,作为上述式(2)所示的化合物(有机硅化合物),可举出例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三戊氧基硅烷、甲基三苯氧基硅烷、甲基三苄氧基硅烷、甲基三苯乙氧基硅烷、环氧丙氧基甲基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基甲基三乙氧基硅烷、α-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三丙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三丁氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三苯氧基硅烷、α-环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、δ-环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、δ-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、(3,4-环氧环己基)甲基三甲氧基硅烷、(3,4-环氧环己基)甲基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三丙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三丁氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三苯氧基硅烷、γ-(3,4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(3,4-环氧环己基)丙基三乙氧基硅烷、δ-(3,4-环氧环己基)丁基三甲氧基硅烷、δ-(3,4-环氧环己基)丁基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基甲基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧基甲基甲基二乙氧基硅烷、α-环氧丙氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基乙基甲基二乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基乙基二甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二丙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二丁氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二苯氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙烯基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙烯基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三乙酰氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙酰氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、β-氰基乙基三乙氧基硅烷、氯甲基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯基甲基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷等。特别优选甲基三甲氧基硅烷(上述式(1)中,R
进而,作为上述式(2)所示的化合物(有机硅化合物的水解物),也可以举出上述例示的有机硅化合物的水解物。特别优选甲基三甲氧基硅烷的水解物、苯基三甲氧基硅烷的水解物、甲基三乙氧基硅烷的水解物、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水解物。这里的有机硅化合物的水解物是上述式(2)中的R
上述式(2)所示的有机硅化合物、其水解物分别可以单独使用1种,也可以并用2种以上。也可以并用有机硅化合物和其水解物。
在(b)工序中使用的上述式(2)的化合物的例示如上所述,通过将这样的上述式(2)所示的化合物添加到由(a)工序获得的镁橄榄石微粒的亲水性有机溶剂分散液中并进行熟成,使得上述式(1)所示的甲硅烷基结合在镁橄榄石微粒的表面(疏水化处理)。通过经过这样的疏水化处理,从而可以在根据需要实施的后续的(c)工序中,利用有机溶剂的置换来进行进一步提高疏水性的处理。在后述的比较例中,确认了:如果不是本实施方式涉及的微粒这样的实施了疏水化处理的镁橄榄石微粒,则在置换有机溶剂时,随着规定时间的经过,微粒发生沉降,不能维持分散状态。
为了由上述式(2)所示的化合物生成上述式(1)所示的甲硅烷基,需要相对于有机硅化合物和/或其水解物1摩尔优选为1~4摩尔的水。这样的水可以预先包含在有机溶剂分散液中,或者也可以在添加有机硅化合物后添加。
添加有机硅化合物和/或其水解物后进行熟成。熟成温度可以在常温~所使用的亲水性有机溶剂的沸点的范围进行,如果在有机溶剂的沸点附近进行,则甲硅烷基的反应效率高,是优选的。上述的熟成可以在大气压下进行,优选在回流下进行。此外,上述式(2)的有机硅化合物也可以添加预先进行了水解的水解物。
通过进行这样的(b)工序,可获得每1nm
在此,本实施方式涉及的有机溶剂分散液的制造方法优选进一步含有下述(c)工序。
(c)工序:将由上述(b)工序获得的有机溶剂分散液中的分散介质的至少一部分置换为其他有机溶剂的工序。
在将分散介质置换为其他有机溶剂时,分散介质的温度可以在室温~其他有机溶剂的沸点的范围内进行。该由(c)工序获得的分散介质的全部金属氧化物浓度以硅烷处理镁橄榄石微粒的全部金属氧化物浓度计为10~70质量%。
作为这里的其他的有机溶剂,可举出二甲基甲酰胺(SP值=12.0)、甲基溶纤剂(SP值=11.4)、乙基溶纤剂(SP值=9.9)、丁基溶纤剂(SP值=8.9)、丙二醇单甲基醚(SP值=10.5)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(SP值=8.7)、甲基乙基酮(SP值=9.3)、甲基异丁基酮(SP值=8.3)、环己酮(SP值=9.8)、乙酸乙酯(SP值=9.1)、乙酸丁酯(SP值=8.5)、甲苯(SP值=8.9)、甲基丙烯酸甲酯(SP值=9.9)、季戊四醇三丙烯酸酯(SP值=10.0)、二季戊四醇六丙烯酸酯(SP值=9.1)、双酚A型环氧树脂(SP值=10.4)、和双酚F型树脂(SP值=10.8)等,但不限定于前述的例子。置换分散介质的其他有机溶剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
在本实施方式涉及的有机溶剂分散液的水分含量多的情况下,在混合到环氧树脂等耐热性树脂中时,耐热性树脂的溶解性可能受损。因此,本实施方式涉及的有机溶剂分散液的水分含量优选为5质量%以下。
以下通过实施例和比较例具体地说明本发明,但本发明不受这些实施例限定。
实施例
[物性的测定方法]
物性的测定方法如下。
水分含量:通过卡尔·费歇尔滴定法(Karl Fischer titration)求出。
动态光散射法粒径:用分散溶剂稀释分散液,使用溶剂的参数,利用动态光散射法测定装置(セ゛ータサイザーナノS(商品名):マルバーン社制)进行测定。
比重:利用液体比重计法求出(20℃)。
粘度:利用BL型粘度计求出(25℃)。
比表面积:利用氮吸附法求出。
另外,每1nm
[制造例1(镁橄榄石微粒的制造)]
在纯水2058.2g中溶解柠檬酸一水合物(昭和电工(株)制,16M,100质量%)252.2g,获得10.0质量%柠檬酸水溶液。一边搅拌所得的柠檬酸水溶液一边添加氢氧化镁(宇部マテリアルズ(株)制,UD-653,MgO含量65.7质量%)108.3g,在室温下搅拌1小时,从而获得柠檬酸镁水溶液。所得的柠檬酸镁水溶液的固体成分浓度(以MgO换算计)为3.0质量%。
在胶体二氧化硅(スノーテックス(注册商标)OXS,日产化学工业(株)制,二氧化硅浓度10.6质量%,利用电子显微镜观察的一次粒径为5nm)425.2g中混合纯水190.9g,然后添加上述的柠檬酸镁水溶液2022.4g,在室温下搅拌30分钟。使用喷雾干燥机(パルビスミニスフ゜レーGA-22型,ヤマト科学(株)制),在入口温度180℃、雾化空气压力1.35kgf/cm
将所得的干燥粉末185g放入坩埚中,使用电炉在大气中以500℃的温度进行2小时烧成,接着在大气中以800℃的温度进行2小时烧成。通过重复2次上述的烧成操作而获得计108.9g的白色粉末。通过X线衍射分析鉴定所得的白色粉末,结果生成相基本是镁橄榄石的单一相,利用氮吸附法测得的比表面积为15.5m
[实施例1]
向通过制造例1获得的镁橄榄石微粒99g中添加氧化锆珠(珠径1mm)1240g和异丙醇231g,进行45小时球磨机处理,然后除去珠粒,从而获得337g的镁橄榄石微粒浆料。所得的镁橄榄石微粒浆料通过300℃烧成而得的固体成分浓度为28.4质量%。接着,向该镁橄榄石微粒浆料332g中添加异丙醇139g,使用连续式湿式粉碎机(商品名:ウルトラアペックスミルUAM015,寿工业(株)制),通过珠磨进行湿式粉碎。另外,珠粒使用氧化锆珠(珠径0.05mm),圆周速度为10m/s,循环流量设为100mL/分钟,处理时间设为1小时。进行湿式粉碎,然后静置30小时,除去未粉碎物,从而获得镁橄榄石微粒的异丙醇分散液367g。所得的镁橄榄石微粒的异丙醇分散液的固体成分浓度为12.2质量%,水分为0.7质量%,在300℃进行了1小时干燥的干燥粉末的比表面积为21.0m
将所得的镁橄榄石微粒的异丙醇分散液246.3g收容在500mL茄形烧瓶中,向其中添加水0.85g、和作为硅烷偶联剂的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(商品名:KBM-503,信越化学工业(株)制)0.78g(相当于每1nm
[实施例2]
对于由实施例1获得的硅烷处理镁橄榄石微粒的异丙醇分散液118g,使用蒸发仪,在150Torr下一边添加甲基乙基酮3.3L一边蒸馏除去异丙醇,从而将异丙醇置换为甲基乙基酮,获得硅烷处理镁橄榄石微粒的甲基乙基酮分散液131g。所得的甲基乙基酮分散液的水分为0.1质量%,动态光散射法粒径为180nm,比重为0.912,粘度为0.8mPa·s。此外,通过在800℃进行烧成而求得的固体成分浓度为15.4质量%。
使由上述获得的硅烷处理镁橄榄石的甲基乙基酮分散液在设定为130℃的加热板上进行干燥,进一步在100℃下进行真空干燥。通过用氧化铝乳钵将所得的干燥粉末研碎,从而使粒度变细,然后在150℃进行约10小时干燥。使用专用的装置(矢量网络分析仪,Vector network analyzer Anritsu37225C,キーコム社制),利用摄动方式振荡法(perturbation mode oscillation),在试验频率1GHz或10GHz、试验温度约24℃、湿度约45%、测定次数为3次的条件下实施所得的硅烷处理镁橄榄石微粒的干燥粉末的介电常数(dielectric constant)·介质损耗角正切测定。硅烷处理镁橄榄石的介电常数为10.3(@1GHz)、7.7(@10GHz),介质损耗角正切(tanδ)为0.005(@1GHz)、0.007(@10GHz)。一般而言,已知介质损耗角正切随着微粒化而恶化,但在本发明中,即使是在1GHz和10GHz的高频域中也维持着小于0.01这样低的值,在高频域中的介电损耗小,期待作为绝缘材料、绝缘性填料的应用。
[比较例1]
对于由实施例1获得的硅烷处理前的镁橄榄石微粒的异丙醇分散液100g,使用蒸发仪,在150Torr下一边添加甲基乙基酮1.0L一边蒸馏除去异丙醇从而将异丙醇置换为甲基乙基酮,但通过1小时的静置,镁橄榄石微粒发生沉降,不能获得镁橄榄石微粒的甲基乙基酮分散液。
[实施例3]
利用由实施例1获得的硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液,尝试包含硅烷处理镁橄榄石微粒的各种制品的制造。在此,尝试了电线被覆剂、绝缘涂料、绝缘子、电子管部件、电路部件基板和半导体用封装的制造。其结果是可以适合地制造上述任一种。如上所述,实施例1例示的本实施方式的硅烷处理镁橄榄石微粒、其有机溶剂分散液等在作为一例而用于电子部件的情况下,能够用作在高频区域中介电损耗低的绝缘材料,且能够谋求提高与环氧树脂等耐热性树脂的相容性和填充密度,因此可以预想这些各种制品也同样地各种特性优异。
需要说明的是,作为一例而用作电子部件用的环氧树脂复合体的情况的具体的步骤如下。
对由实施例2获得的硅烷处理镁橄榄石微粒的甲基乙基酮分散液114.9g,添加双酚F型环氧树脂(YDF-8170C,新日铁住金化学(株)制)41.3g,用搅拌器进行1小时搅拌。然后,使用蒸发仪,在60℃、80Torr下进行1小时脱溶剂,在60℃、30Torr下进行1小时脱溶剂。进一步在氮气流通下在60℃、30Torr下进行30分钟脱溶剂,完全除去甲基乙基酮,从而获得硅烷处理镁橄榄石微粒的双酚F型树脂分散液59.0g。所得的双酚F型环氧树脂分散液中包含的硅烷处理镁橄榄石微粒的浓度为30.0质量%,未观察到凝集、增粘等,是分散性、流动性高的分散液。
[实施例4]
向由实施例2记载的方法获得的硅烷处理镁橄榄石微粒的甲基乙基酮分散液(通过在800℃进行烧成而求得的固体成分浓度为15.6质量%)113.5g中添加双酚F型环氧树脂(YDF-8170C,新日铁住金化学(株)制)26.5g,通过与实施例3记载的方法同样地操作,从而获得硅烷处理镁橄榄石微粒的双酚F型树脂分散液44.3g。所得的双酚F型环氧树脂分散液中包含的硅烷处理镁橄榄石微粒的浓度为40.0质量%,未观察到凝集、增粘等,是分散性、流动性高的分散液。
[实施例5]
向由实施例2记载的方法获得的硅烷处理镁橄榄石微粒的甲基乙基酮分散液(通过在800℃进行烧成而求得的固体成分浓度为15.5质量%)114.2g中添加六氢苯二甲酸系酸酐(hexahydrophthalic anhydride)(リカシッドMH-700,新日本理化(株)制)26.5g,通过与实施例3记载的方法同样地操作,从而获得硅烷处理镁橄榄石微粒的六氢苯二甲酸系酸酐分散液44.3g。所得的六氢苯二甲酸系酸酐分散液中包含的硅烷处理镁橄榄石微粒的浓度为40.0质量%,观察到一定程度的粘度上升,但未观察到凝集等,是分散性高的分散液。
[实施例6]
向由实施例3获得的双酚F型环氧树脂分散液59.0g中添加作为固化剂的六氢苯二甲酸系酸酐(リカシッドMH-700,新日本理化(株)制)39.2g,用搅拌器进行搅拌,然后进一步添加作为固化促进剂的二甲基苄胺0.4g(相对于双酚F型环氧树脂为1质量%),进行搅拌,从而获得清漆(varnish)。将所得的清漆真空脱泡,然后使其流入纵约180mm、横约145mm、厚约1mm的模具,通过在烘箱中在90℃进行2小时加热处理、在150℃进行10小时加热处理来进行固化处理。渐渐冷却后,从模具中取出从而获得硅烷处理镁橄榄石微粒/环氧树脂复合体。所得的环氧树脂复合体中包含的硅烷处理镁橄榄石微粒的浓度为19.0质量%,像在双酚F型环氧树脂分散液中那样,未观察到硅烷处理镁橄榄石微粒的凝集,保持了均匀的分散性。
使用绝缘破坏试验器(YST-243WS型,ヤマヨ试验器制),依照JIS-C2110-1等,在试验电压20kV、试验频率200Hz、试验温度约20℃、破坏检测电流值10mA、试验片数为2的条件下实施所得的硅烷处理镁橄榄石微粒/环氧树脂复合体的耐电压试验。硅烷处理镁橄榄石微粒/环氧树脂复合体的绝缘破坏时间显示平均为43.5小时,显示与不包含填料的环氧树脂固化物同等以上的绝缘破坏时间,能够作为绝缘性优异的电子部件用的环氧树脂复合体应用。
[比较例2]
向甲基乙基酮102.0g中添加市售的高纯度合成镁橄榄石粉末(HFF-SO,比表面积8.7m
[比较例3]
向甲基乙基酮102.0g中添加市售的熔融二氧化硅粉末(SFP-20M,比表面积11.3m
- 硅烷处理镁橄榄石微粒及其制造方法、以及硅烷处理镁橄榄石微粒的有机溶剂分散液及其制造方法
- 硅烷处理镁橄榄石微粒及其有机溶剂分散液、以及它们的制造方法