[发明专利]中孔二氧化硅细颗粒的制备方法、中孔二氧化硅细颗粒、中孔二氧化硅细颗粒的液体分散体、含中孔二氧化硅细颗粒的组合物和含中孔二氧化硅细颗粒的模制品

说明书

技术领域

本发明涉及中孔(mesoporous)二氧化硅细颗粒的制备方法、中孔二氧化硅细颗粒和利用所述中孔二氧化硅细颗粒获得的液体分散体、组合物和模制品。

背景技术

常规地，具有中空结构的二氧化硅细颗粒如专利文献1所示的那种已知是提供低反射率(低-n)和低介电常数(低-k)的细颗粒。近来存在对更大空隙比以获得更高性能的需求。但是，难以降低中空二氧化硅细颗粒的外壳厚度，而且如果颗粒尺寸减小到100nm以下，空隙比很可能因结构原因而下降。

在这些情况下，由于中孔二氧化硅细颗粒随颗粒尺寸减小而空隙比不可能因结构原因下降，因此它们具有作为用于低反射率(低-n)、低介电常数(低-k)材料和低热导率材料的下一代高空隙比颗粒的前景。具有这些性能的模制品也可以通过将中孔二氧化硅细颗粒分散在树脂或其它基体形成材料中获得(见专利文献2-6)。

为制备具有中孔二氧化硅细颗粒优异性能的模制品，该高空隙比的中孔二氧化硅细颗粒必须负载在模制品中。但是，在常规中孔二氧化硅细颗粒中空隙体积过低以致于如果中孔二氧化硅含量低，上述功能在模制品中不能获得，而如果中孔二氧化硅含量高，模制品的强度会降低。已有尝试去增大中孔二氧化硅细颗粒的空隙比。例如，在非专利文献1中通过添加苯乙烯等来加大中孔，从而增加颗粒的空隙比。但是，在这种方法中，中孔的形状和排列不规则，而模制品的强度可能因不得不解决颗粒强度的原因而下降。

[专利文献1]日本待审专利申请No.2001-233611

[专利文献2]日本待审专利申请No.2009-040965

[专利文献3]日本待审专利申请No.2009-040966

[专利文献4]日本待审专利申请No.2009-040967

[专利文献5]日本待审专利申请No.2004-083307

[专利文献6]日本待审专利申请No.2007-161518

[非专利文献1]Microporous and Mesoporous Materials 120(2009)447-453

发明内容

根据这些情况，本发明的目的是提供一种中孔二氧化硅细颗粒的制备方法，由此可以实现模制品的低反射率(低-n)、低介电常数(低-k)和低热导率的优异性能以及改进强度。本发明的目的还在于提供中孔二氧化硅细颗粒，以及包含这些中孔二氧化硅细颗粒的液体分散体、组合物和模制品。

为了解决上述问题，本发明构思如下。

在本发明中孔二氧化硅细颗粒的制备方法中，通过包括如下的方法制备颗粒：表面活性剂复合二氧化硅细颗粒的制备步骤，其中将表面活性剂、水、碱、含疏水部分的添加剂(包括用于增大胶束体积的疏水部分)与二氧化硅源混合，由此制备表面活性剂复合二氧化硅细颗粒；和中孔颗粒形成步骤，其中将表面活性剂复合二氧化硅细颗粒与酸和分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物混合，由此除去表面活性剂复合二氧化硅细颗粒中的表面活性剂和含疏水部分的添加剂，并且在每个二氧化硅细颗粒表面提供有机官能团。

在本发明中，中孔颗粒形成步骤优选包括将酸和分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物混合到表面活性剂复合二氧化硅细颗粒制备步骤得到的包含表面活性剂复合二氧化硅细颗粒的反应液体中的步骤。

在前述分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物中，分子中硅氧烷键的数目优选1。

期望分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物具有疏水性官能团，以在中孔颗粒形成步骤中在二氧化硅细颗粒的表面提供疏水性官能团。在这种情况下，尤其期望包括六甲基二硅氧烷作为分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物。

而且，分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物优选具有含两个或更多个链接碳原子的烷基链。

而且，期望分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物具有亲水性官能团，以在中孔颗粒形成步骤中在二氧化硅细颗粒的表面提供亲水性基团。

还期望分子中具有硅氧烷键的有机硅化合物具有反应性官能团，以在中孔颗粒形成步骤中在二氧化硅细颗粒的表面提供反应性官能团。

在本发明的中孔二氧化硅细颗粒中，通过前述中孔二氧化硅细颗粒的制备方法得到该颗粒。

或者，本发明的中孔二氧化硅细颗粒是颗粒直径为100nm以下的颗粒，每个颗粒内以等间隔提供有多个直径为3.5nm以上的中孔，而且其表面被有机官能团改性。

在这种情况下，中孔二氧化硅细颗粒的颗粒表面优选提供有多个凸状部。

这些凸状部优选基本由氧化硅形成。