[发明专利]两性离子液体硅烷偶联剂、合成方法及其应用

说明书

本发明公开了一种两性离子液体硅烷偶联剂、制备及其应用。本发明通过硅氧烷基团供体、阴离子供体与阳离子供体反应制备一系列两性离子液体硅烷偶联剂，克服了传统离子液体含有卤素粒子等作为平衡阴离子，导致离子迁移，电导率极高的难题，满足无卤素电子封装材料的性能要求。本发明提供的两性离子液体硅烷偶联剂具有低挥发性，通过共价键连接阴阳离子，分子中不含游离态的平衡阴阳离子，整体呈电中性，在电势梯度中不会发生离子迁移，在底部填充胶中使用不会造成电荷迁移。本发明提供的两性离子液体硅烷偶联剂对二氧化硅进行表面修饰后，能够显著增强二氧化硅与有机树脂的相容性，降低二氧化硅填充有机树脂的粘度。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种两性离子液体硅烷偶联剂、合成方法及其应用。

背景技术

硅烷偶联剂作为一种高效表面修饰剂，可以向无机颗粒表面高效引入各种官能基团，增大无机颗粒与有机树脂的亲和性，提高界面粘接性能，改进材料的机械性能、电气性能、耐候性等。由于使用硅烷偶联剂进行表面改性不需要特定的设备，处理工艺简单，因此其在工业界得到了广泛的应用。硅烷偶联剂的具有端硅烷氧基，能够与氧化硅表面的硅羟基反应从而接枝在氧化硅上，另一端具有疏水基团，与有机树脂具有良好的亲和性，因此可以克服氧化硅与有机树脂相容性底的问题。

现有技术中，常用的硅烷偶联剂主要有两大类：氨基类与环氧基类等常规硅烷偶联剂和离子液体硅烷偶联剂。氨基类与环氧基类等常规硅烷偶联剂作为通用型硅烷偶联剂，可以与各种有机树脂发生偶联作用，但是随着无机颗粒粒径的减小，以及对粘接强度要求的提高，此类硅烷偶联剂无法满足小粒径尤其是纳米无机颗粒的表面修饰要求。离子液体硅烷偶联剂一般都含有卤素作为平衡阴离子，根据国际电工委员会标准IEC61249-2-21要求，对于“无卤素”材料，溴含量不得超过900ppm，氯不得超过900ppm，卤素总含量不能超过1500ppm，离子液体硅烷偶联剂显然不符合“无卤素”材料要求。

随着电子技术的发展，电子封装材料领域向小型化、薄膜化等的领域发展，更倾向于使用“无卤素”材料，粘接性能要求更高，常规的硅烷偶联剂往往不能满足电子封装材料的要求，因此需要开发具有特殊性能的硅烷偶联剂。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种满足“无卤素”材料标准的两性离子液体硅烷偶联剂，满足电子封装材料的要求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明第一方面提供两性离子液体硅烷偶联剂，其结构如式(I)所示：

式(I)中，m为1～3的整数；

R₁、R₂各独立地选自甲基或乙基，且在OR₁或R₂存在多个的情况下，彼此可以相同也可以不同；

R₃为C_1～20烷基碳链、C_1～20不饱和脂肪烃基、芳基、芳烃基碳链或C_1～20杂烃基碳链，R₄为具有环氧基、氨基、乙烯基、苯乙烯基、甲基丙烯基、丙烯基、脲基、异腈酸盐基、苯胺基的碳链；

在本发明的技术方案中，R₃为硅氧烷基团与两性离子基团的连接基，可选用碳链或者具有特定官能团的碳链结构，例如苯环、乙烯基、醚键等。

为两性离子液体的阳离子部位，选自咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子、吡咯盐阳离子、吗啉盐阳离子、季铵盐阳离子、季膦盐阳离子中的任一种；

B^-为阴离子，选自磺酸根、羧酸根、磷酸根、硫酸根、膦酸根、碳酸根、硒醇酸根、硒酸根中的任一种。

本发明第二方面提供上述两性离子液体硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：