一种黑色球形二氧化硅及其制备方法和黑色覆铜板与流程

本发明涉及覆铜板，具体而言，涉及一种黑色球形二氧化硅及其制备方法和黑色覆铜板。

背景技术：

1、随着技术发展，终端使用的小型化趋势推动板材向轻薄化和高集成度方向发展，因此对填料的粒径有了一定的限制。填料粒径越小，制备的板材可以实现更薄的要求。同时小粒径粉体可以填充缝隙，实现一个更高的填充量。同时随着5g使用环境的变化，覆铜板逐渐向“高频高速”方向发展，对板材的介电损耗有了更高的要求。

2、其中，黑色覆铜板是一种功能性覆铜板，它需要具备优异的绝缘性、介电性能和良好的遮光性能。可以有效避免光源从板材的背面透过，进而减少能源浪费或光亮度降低。目前黑色覆铜板使用的填料一般是炭黑或苯胺黑。但是，炭黑由于具有导电性，对板材的绝缘性有影响，同时也无法满足低介电损耗的要求，因此在高速板里面无法使用；而苯胺黑因为含有铬元素从而限制了其应用。

3、球形二氧化硅由于其优异的绝缘性、高填充性和良好的介电性能，在高速覆铜板中应用广泛。因此粒径小、abs低和介电损耗低的黑色球形二氧化硅是制备黑色覆铜板的理想填料，但是目前的方法所制备的黑色球形二氧化硅，其不能同时满足粒径小、abs低和介电损耗低的需求。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种黑色球形二氧化硅及其制备方法，旨在制备粒径小且abs低的黑色球形二氧化硅。

2、本发明的另一目的在于提供一种黑色覆铜板，其原料绿色环保，产品遮光性能好，绝缘性好，介电损耗低。

3、本发明是这样实现的：

4、第一方面，本发明提供一种黑色球形二氧化硅的制备方法，包括：

5、将第一硅烷和水形成的混合液与过量的碱溶液反应，之后再与第二硅烷反应，分离得到二氧化硅颗粒；

6、将二氧化硅颗粒在950℃-1100℃的条件下煅烧；

7、其中，第一硅烷其化学式为r1si（or2）3，其中r1表示含有1-3碳原子的碳链，r2表示含有1-18个碳原子的碳链或碳环；

8、第二硅烷选自r3si（or2）3，其中r3表示含有2-8碳原子的碳链或碳环，且r3的碳原子数大于r1的碳原子数。

9、在可选的实施方式中，碱溶液选自氢氧化钠溶液、浓氨水、三乙胺和三乙醇胺中的至少一种，控制混合液中的第一硅烷含量与碱溶液中的碱原料的质量比为100：（1-5）；

10、优选地，第一硅烷选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷和乙基三乙氧基硅烷中的至少一种；

11、优选地，混合液和碱溶液混合后搅拌1min-10min，之后静置反应0.5h-2.0h；

12、优选地，碱溶液为质量分数为1%-3%的氢氧化钠溶液。

13、在可选的实施方式中，制备混合液时，控制第一硅烷和水的质量比为1：（10-33）；

14、优选地，混合液的制备过程包括：将第一硅烷和水混合，在30℃-60℃的条件下搅拌1h-3h。

15、在可选的实施方式中，在混合液与碱溶液反应之后，向体系中加入第二硅烷反应，控制第一硅烷和第二硅烷的质量比为100：（50-100）；

16、第二硅烷选自乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷和戊基三甲氧基硅烷中的至少一种。

17、在可选的实施方式中，先将混合液与碱溶液反应后的体系搅拌5min-20min，再加入第二硅烷，在低速搅拌的条件下反应1h-3h；

18、优选地，低速搅拌是控制搅拌速率为50rpm-200rpm。

19、在可选的实施方式中，分离得到二氧化硅颗粒的过程包括：在与第二硅烷反应完成之后，进行固液分离，将得到的固体物料进行水洗、干燥。

20、在可选的实施方式中，煅烧温度为1000℃-1100℃；

21、优选地，煅烧时间为0.5h-5.0h，更优选为1h-2h；

22、优选地，煅烧氛围为空气，煅烧完成之后，自然冷却。

23、在可选的实施方式中，用于煅烧的二氧化硅颗粒的中位粒径为0.5μm-5.0μm，优选为2.0μm-5.0μm；

24、优选地，将二氧化硅颗粒装入匣钵中，然后将匣钵置于炉体中煅烧。

25、第二方面，本发明提供一种黑色球形二氧化硅，通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得，所制备得到的黑色球形二氧化硅满足0＜xp＜5，优选0.01＜xp＜4.5；

26、xp=abs/sd，在此，abs为对蓝光的反射百分率，sd为黑色球硅的表面积，单位μm2，sd通过累积粒径分布为50%时的颗粒直径大小计算而得；abs为0%-5%，sd为1μm2-80μm2，中位粒径为0.5μm-5.0μm。

27、xp表示为单位表面积下球硅的蓝光反射率，即xp越小，粉体单位表面积的蓝光反射率越小，吸光强度越强，使覆铜板的遮光性能越好，其介电性能也越好。

28、现有技术制备的黑色球硅，其表层和内部有机物的含量一样，因此在相同煅烧条件下，粒径越小，sd越小，有机物含量越低，越容易被过度氧化而变白，使abs偏大，无法满足覆铜板粒径小、abs低的要求。而想要得到abs低的球硅，粒径通常会大于5μm，甚至是几十微米，这样的黑色球硅是无法使用在覆铜板中，尤其是轻薄性的覆铜板。也就是说，abs与粒径是相互矛盾的，无法同时兼得。

29、为了解决上述问题，发明人进行了深入研究，结果发现，对于将由通式xp=abs/sd表示单位表面积下黑色球硅的蓝光反射率，通过使蓝光反射率abs为0%以上且5%以下，球硅表面积sd为1μm2以上且80μm2以下，并且中位粒径0.5μm以上且5.0μm以下，可以提供粒径小且abs低的覆铜板用黑色球形二氧化硅，从而完成了本发明。

30、优选地，黑色球形二氧化硅的球化率≥80%。

31、第三方面，本发明提供一种黑色覆铜板，包括前述实施方式中的黑色球形二氧化硅。

32、本发明具有以下有益效果：先利用短碳链的第一硅烷与过量的碱反应，之后再与长碳链的第二硅烷反应，通过两步反应得到中心与表层碳含量不同的球形二氧化硅。通过一步高温煅烧，表面高有机层会优先反应消耗掉大部分氧气，并氧化形成致密层，保护了内部的有机物不会被过分的氧化而变白，使制备得到的黑色球形二氧化硅具有粒径小且abs低的优点。由于该粉体表层为致密的二氧化硅层，内部含有碳化的有机物。因此，使用该黑色球硅制备的覆铜板具有良好的绝缘性、低热膨胀系数和低的介电损耗，同时也具有良好的遮光性能。

技术特征：

1.一种黑色球形二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液选自氢氧化钠溶液、浓氨水、三乙胺和三乙醇胺中的至少一种，控制所述混合液中的第一硅烷含量与所述碱溶液中的碱原料的质量比为100：（1-5）；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，制备所述混合液时，控制所述第一硅烷和水的质量比为1：（10-33）；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合液与所述碱溶液反应之后，向体系中加入所述第二硅烷反应，控制所述第一硅烷和所述第二硅烷的质量比为100：（50-100）；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，先将所述混合液与所述碱溶液反应后的体系搅拌5min-20min，再加入所述第二硅烷，在低速搅拌的条件下反应1h-3h；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，分离得到二氧化硅颗粒的过程包括：在与所述第二硅烷反应完成之后，进行固液分离，将得到的固体物料进行水洗、干燥。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，煅烧温度为1000℃-1100℃，煅烧时间为0.5h-5.0h；

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，用于煅烧的所述二氧化硅颗粒的中位粒径为0.5μm-5.0μm；

9.一种黑色球形二氧化硅，其特征在于，通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备而得，其满足0＜xp＜5；

10.一种黑色覆铜板，其特征在于，包括权利要求9中所述的黑色球形二氧化硅。

技术总结本发明公开了一种黑色球形二氧化硅及其制备方法和黑色覆铜板，涉及覆铜板技术领域。先利用短碳链的第一硅烷与过量的碱反应，之后再与长碳链的第二硅烷反应，通过两步反应得到中心与表层碳含量不同的球形二氧化硅。通过一步高温煅烧，表面高有机层会优先反应消耗掉大部分氧气，并氧化形成致密层，保护了内部的有机物不会被过分的氧化而变白，使制备得到的黑色球形二氧化硅具有粒径小且Abs低的优点。技术研发人员：文明,胡林政,贾波受保护的技术使用者：苏州锦艺新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5