專利名稱：一種有機蒙脫土的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種改質(zhì)蒙脫土的制備方法，且特別是有關(guān)于一種有機蒙脫土的制備方法。
背景技術(shù)：
由于環(huán)氧樹脂為具有良好的粘著性、熱固性、機械性質(zhì)與介電效果的高分子材料，所以環(huán)氧樹脂已廣泛地應(yīng)用于印刷電路板和電子半導(dǎo)體產(chǎn)品的封裝上。當(dāng)環(huán)氧樹脂應(yīng)用于印刷電路板上時，因其具有吸水性，而常造成印刷電路板有承墊坑裂(Pad crater)、巨大氣泡(Void)或改變介電常數(shù)等問題。此外，常因為環(huán)氧樹脂在固化后脆性大，易產(chǎn)生顆粒或粉末，而造成電子元件短路、失效或不良率提升等問題。然而，熟知的改質(zhì)或改良環(huán)氧樹脂的方法為將無機填料(如氫氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、三氧化二銻等)加入環(huán)氧樹脂中，以解決上述的部分問題，但所得到的改質(zhì)環(huán)氧樹脂無顯著改善效果，甚至因無機填料而提高環(huán)氧樹脂的介電常數(shù)，而限制其運用性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個方面是在提供一種有機蒙脫土的制備方法。依據(jù)本發(fā)明的一實施方式，制備有機蒙脫土的方法包含如下。溶解無機蒙脫土在水中，形成無機蒙脫土水溶液。溶解插層劑在水中，形成插層劑水溶液。均勻地混合無機蒙脫土水溶液與該插層劑水溶液，形成有機蒙脫土水溶液。接著，純化該有機蒙脫土水溶液，以得到有機蒙脫土。依據(jù)本發(fā)明的一實施方式，上述無機蒙脫土為鈉基蒙脫土或鉀基蒙脫土，插層劑可為季銨鹽插層劑，其可為烷基三甲基溴化銨類，其烷基鏈長為十二至十六個碳。例如十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨或十二烷基三甲基溴化銨。依據(jù)本發(fā)明的一實施方式，上述混合無機蒙脫土水溶液與插層劑水溶液，包含使用機械攪拌、超聲振蕩或上述兩者的組合，且超聲波振蕩以及該機械攪拌的時間比為I 4。依據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，上述制備有機蒙脫土的方法更包含干燥以及研磨該有機蒙脫土。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種有機蒙脫土 -環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，包含上述方法所制備的有機蒙脫土材料，以及環(huán)氧樹脂。依據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，制備有機蒙脫土的方法包含如下。分散無機蒙脫土在水中，形成無機蒙脫土水溶液，且無機蒙脫土水溶液的濃度小于90w/v%，pH值約為
5.5-8ο溶解插層劑在水中，形成插層劑水溶液,插層劑/蒙脫土約為50-70w/w%。超聲波震蕩無機蒙脫土水溶液。機械攪拌經(jīng)超聲波震蕩的無機蒙脫土水溶液與插層劑水溶液，以形成有機蒙脫土水溶液，其中無機蒙脫土水溶液與該插層劑水溶液的混合溫度為60-80°C。純化有機蒙脫土水溶液，以得到有機蒙脫土。
上述的有機蒙脫土的制備方法，其所得有機蒙脫土與已知蒙脫土相比，具有較大的層間距，適用于與環(huán)氧樹脂混合交聯(lián)，可均勻地分散于環(huán)氧樹脂中，改善蒙脫土在環(huán)氧樹脂中易沉降的問題，以及減輕環(huán)氧樹脂固化后脆度高，易產(chǎn)生顆粒等問題，以最終提高電子產(chǎn)品的可靠性。上述發(fā)明內(nèi)容旨在提供本揭示內(nèi)容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內(nèi)容具備基本的理解。此發(fā)明內(nèi)容并非本揭示內(nèi)容的完整概述，且其用意并非在指出本發(fā)明實施例的重要/關(guān)鍵元件或界定本發(fā)明的范圍。在參閱下文實施方式后，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者當(dāng)可輕易了解本發(fā)明的基本精神及其他發(fā)明目的，以及本發(fā)明所采用的技術(shù)手段與實施方式。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例更能明顯易懂，附圖的說明如下圖I圖示了依照本發(fā)明一實施方式的一種制備流程圖。圖2圖示了依照本發(fā)明另一實施方式的一種制備流程圖。
具體實施例方式下面將更詳細(xì)地討論本發(fā)明的實施方式。然而，此實施方式可為各種發(fā)明概念的應(yīng)用，可被具體實行在各種不同特定的范圍內(nèi)。特定的實施方式是僅以說明為目的，且實施方式不受限于揭露的范圍。依據(jù)本發(fā)明的實施方式，本發(fā)明提出一種有機蒙脫土的制備方法，首先溶解無機蒙脫土在水中，形成無機蒙脫土水溶液。而后制備插層劑水溶液，在60-80°C下，均勻地混合無機蒙脫土水溶液與該插層劑水溶液，形成有機蒙脫土水溶液。接著，純化該有機蒙脫土水溶液，以得到有機蒙脫土。以下將詳述說明上述各步驟蒙脫土與有機蒙脫土 -環(huán)氧樹脂復(fù)合材料結(jié)構(gòu)無機蒙脫土為具有層狀結(jié)構(gòu)的粘土，其每一層結(jié)構(gòu)本身是以硅四面體及鋁八面體兩種基本單位所組成，帶有負(fù)電荷。硅四面體結(jié)構(gòu)是由四個氧原子圍繞著一個硅原子組成的基本單元，再由基本單元組成硅土層，在硅土層中每個硅四面體底部的三個氧原子與鄰近的四面體共用。鋁八面體則是由六個氫氧基圍繞著一個鋁原子所形成，再由八面體單元組成鋁八面體層。蒙脫土由硅四面體層與鋁八面體層以2 I的比例組成，也就是兩層硅四面體層中間夾一層鋁八面體層。有機胺類(插層劑)為帶有正電荷的分子，其一端為疏水性的烷鏈，另一端為帶正電的胺基。當(dāng)有機胺類與無機蒙脫土進(jìn)行混合時，帶有鈉離子或鉀離子的無機蒙脫土可與帶正電的有機胺類進(jìn)行離子交換，而形成有機蒙脫土。此外，有機胺類更可嵌入上述擴大的蒙脫土的層間空間中。當(dāng)有機胺類嵌入蒙脫土的量增加到某個程度后，有機胺的疏水性烷鏈尾端，會彼此聚集或堆疊，進(jìn)而再擴大層間距，使無機蒙脫土有效地被剝離(exfoliation)。因此，當(dāng)本發(fā)明所制備的有機蒙脫土與環(huán)氧樹脂混合時，環(huán)氧樹脂單體或支鏈可進(jìn)入已擴大的層間距之中，使得有機蒙脫土剝離，與環(huán)氧樹脂能夠均勻地混合，并將環(huán)氧樹脂改質(zhì)成表面疏水特性，形成有機蒙脫土 -環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。有機蒙脫土制備方法制備有機蒙脫土的方法可分兩種，一種為先利用超聲波讓分散在水中的無機蒙脫土達(dá)到溶脹后，再利用機械攪拌混合無機蒙脫土水溶液與插層劑水溶液。另一種為直接使用超聲波與機械攪拌混合插層劑水溶液與無機蒙脫土水溶液。請參照圖1，其繪示依照本發(fā)明的一實施方式的一種有機蒙脫土的制備流程圖，步驟100-170表示制備有機蒙脫土的步驟。其方法為先利用超聲波震蕩讓無機蒙脫土在水中溶脹后，以形成無機蒙脫土水溶液，再利用機械攪拌混合無機蒙脫土水溶液與插層劑水溶 液。在步驟100中，在水中溶解插層劑，以制備插層劑水溶液。根據(jù)一實施方式，插層齊U/無機蒙脫土的重量比例約為50-70W/W%。在此方法中，插層劑為烷基三甲基溴化銨。根據(jù)一實施方式，上述烷基三甲基溴化銨的烷基鏈長為十二個碳至十八個碳。例如，可為十二燒基三甲基溴化銨(dodecyl trimethyl ammonium bromide ;DTAB)、十六燒基三甲基溴化銨(hexadecyl trimethyl ammonium bromide ；CTAB)或十八燒基三甲基溴化銨(octadecyltrimethyl ammonium bromide ；0TAB 或 Stearyl Trimethyl Ammonium Bromide ；STAB)。此外，可選擇性地加入適量的助插層劑至插層劑水溶液中，以于后續(xù)步驟中協(xié)助插層劑可以更容易地進(jìn)入無機蒙脫土的層間中。例如，使用CTAB為插層劑時，可選擇性的加入適量的壬基酹聚氧乙烯醚(polyethyleneoxy nonylphenoxy ether)。在步驟110中，在水中分散無機蒙脫土，以及調(diào)整水溶液pH，以制備無機蒙脫土水溶液。其中，上述無機蒙脫土 /水的濃度小于90w/V%。所使用的無機蒙脫土為帶有陽離子的無機蒙脫土，例如為帶有鈉離子的鈉基蒙脫土或帶有鉀離子的鉀基蒙脫土。在此方法中，無機蒙脫土的陽離子交換當(dāng)量為70-100mmol/100g。無機蒙脫土水溶液的pH值會影響無機蒙脫土的帶電荷量。依照一實施方式，上述無機蒙脫土水溶液的PH值為5. 5-8。在步驟120中，利用超聲波振蕩無機蒙脫土水溶液，使水溶液中的無機蒙脫土溶脹。步驟130中，加入插層劑水溶液至步驟120的溶脹后無機蒙脫土水溶液中。在步驟140中，機械攪拌以充分混合步驟130的溶脹后無機蒙脫土水溶液與步驟100的插層劑水溶液。其中，為使帶有正電荷的插層劑可充分與帶鈉離子或鉀離子的無機蒙脫土進(jìn)行離子交換，其混合的條件為在高溫水浴下進(jìn)行混合攪拌。根據(jù)一實施方式，無機蒙脫土水溶液與插層劑水溶液的水浴溫度約為60-80°C。此外，步驟130以及步驟140可合并成單一步驟，亦即將插層劑水溶液加入溶脹后無機蒙脫土水溶液的同時，伴隨著機械攪拌。此外，上述步驟120超聲波震蕩與步驟140機械攪拌的實施時間比例，可以依照欲處理水溶液的體積、溫度或攪拌器微調(diào)。根據(jù)一實施方式，上述步驟120超聲波震蕩與步驟140機械攪拌的時間比為I : 4。舉例來說，可先于步驟120超聲波振蕩無機蒙脫土水溶液I小時后，加入插層劑水溶液至溶脹的無機蒙脫土水溶液，再進(jìn)行步驟140機械攪拌4小時。在步驟150中，純化有機蒙脫土水溶液，以得有機蒙脫土。其中，純化的方法可為真空過濾或離心法。過濾膜的孔徑可依照所使用蒙脫土的粒徑大小做選擇。根據(jù)一實施方式，若所使用的蒙脫土粒徑為75 μ m，可選擇使用中速定量濾紙(孔徑為30-50 μ m)或慢速定量濾紙(孔徑為1_3μπι)。為了要將未反應(yīng)的插層劑洗滌干凈，可以多次純化，重復(fù)地混合水與有機蒙脫土后，再次過濾，直至使用硝酸銀檢驗無氯化銀沉淀為止。在步驟160中，干燥有機蒙脫土。干燥的方法可為任何干燥粘土的適用方式，例如真空干糙或常壓干燥。在步驟170中，研磨上述干燥過后的有機蒙脫土，而得有機蒙脫土粉末。請參照圖2，其繪示依照本發(fā)明的另一實施方式的一種有機蒙脫土制備方法的流程圖，步驟210-260表示制備有機蒙脫土的步驟。在此實施方式中，插層劑水溶液與有機蒙脫土水溶液的混合方法與圖I不同。圖2步驟210、220以及240-260皆與圖I中的110、100以及150-170相同，所以省略詳細(xì)說明。在步驟230中，為直接加入插層劑水溶液至無機蒙脫土水溶液中，再利用超聲波震蕩、機械攪拌或上述兩者的組合來混合插層劑水溶液與無機蒙脫土水溶液。根據(jù)一實施
方式，超聲波震蕩與機械攪拌的時間比為I : 4。舉例來說，可加入插層劑水溶液至無機蒙脫土水溶液后，依序使用超聲波震蕩I小時與機械攪拌4小時來混合插層劑水溶液與無機蒙脫土水溶液。其中，無機蒙脫土水溶液與插層劑水溶液的水浴溫度與步驟140相同，其為約 60-80。。。根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，上述所得的有機蒙脫土，可進(jìn)一步與環(huán)氧樹脂進(jìn)行混合，以制備有機蒙脫土 -環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。且此類有機蒙脫土 -環(huán)氧樹脂復(fù)合材料材料，可應(yīng)用于半導(dǎo)體元件的粘著與封裝上。實施例制備有機蒙脫土的正交實驗本實施例將制備有機蒙脫土的三項參數(shù)，插層劑的用量、反應(yīng)時間比以及無機蒙脫土水溶液PH值做正交實驗分析。制備有機蒙脫土的步驟如圖I或圖2所述。其中，表I中所標(biāo)示的“溶脹”與“不溶脹”分別為表示依照圖I與圖2的制備方法。插層劑使用CTAB，而無機蒙脫土為鈉基蒙脫土。CTAB與無機蒙脫土的用量、無機蒙脫土水溶液的pH值以及混合時間皆列示在表I中?；旌蠗l件為皆在70°C的水浴中進(jìn)行混合。超聲波震蕩頻率為40KHz，機械攪拌速率為200轉(zhuǎn)/分鐘。干糙為在80°C下6小時。所得有機蒙脫土，經(jīng)過干糙以及研磨后，再以X光衍射分析(X-raydiffraction)，以Cu的Ka線為光源，波長為1.5406 A分析所得有機蒙脫土粉末。所得結(jié)果以布拉格方程式計算粘土層的層間距，其結(jié)果列示于表I中。表I :有機蒙脫土的正交實驗及其所得層間距
權(quán)利要求
1.一種有機蒙脫土的制備方法，所述制備方法包含 分散無機蒙脫土在水中，形成無機蒙脫土水溶液； 溶解插層劑在水中，形成插層劑水溶液； 均勻地混合所述無機蒙脫土水溶液與所述插層劑水溶液，其混合的方法為超聲波震蕩以及機械攪拌，以形成有機蒙脫土水溶液；以及 純化所述有機蒙脫土水溶液，以得到有機蒙脫土。
2.如權(quán)利要求I所述的有機蒙脫土的制備方法，其中所述無機蒙脫土水溶液的濃度小于 90w/v%, pH 值約為 5. 5-8。
3.如權(quán)利要求2所述的有機蒙脫土的制備方法，其中，所述插層劑/所述蒙脫土約為50-70w/w%。
4.如權(quán)利要求3所述的有機蒙脫土的制備方法，其中所述無機蒙脫土水溶液與所述插層劑水溶液的混合溫度為60-80°C。
5.如權(quán)利要求I所述的有機蒙脫土的制備方法，其中所述無機蒙脫土為鈉基蒙脫土或鉀基蒙脫土。
6.如權(quán)利要求I所述的有機蒙脫土的制備方法，其中所述插層劑可為烷基三甲基溴化銨類，烷基鏈長為十二個碳至十八個碳。
7.如權(quán)利要求I所述的有機蒙脫土的制備方法，其中所述超聲波振蕩以及所述機械攪拌的時間比為I : 4。
8.如權(quán)利要求I所述的有機蒙脫土的制備方法，進(jìn)一步包含干燥以及研磨所述有機蒙脫土。
9.一種有機蒙脫土-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，包含 有機蒙脫土，其為使用權(quán)利要求1-8任一項方法所制備；以及 環(huán)氧樹脂。
10.一種有機蒙脫土的制備方法，所述制備方法包含 分散無機蒙脫土在水中，形成無機蒙脫土水溶液，且所述無機蒙脫土水溶液的濃度小于 90w/v%，pH 值約為 5. 5-8 ； 溶解插層劑在水中，形成插層劑水溶液，所述插層劑/所述蒙脫土約為50-70W/W% ； 超聲波震蕩所述無機蒙脫土水溶液； 機械攪拌該經(jīng)超聲波震蕩的無機蒙脫土水溶液與所述插層劑水溶液，以形成有機蒙脫土水溶液，其中所述無機蒙脫土水溶液與所述插層劑水溶液的混合溫度為60-80°C ;以及純化所述有機蒙脫土水溶液，以得到有機蒙脫土。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機蒙脫土的制備方法。首先分別制備有機蒙脫土水溶液與插層劑水溶液，然后在高溫水浴下均勻地混合無機蒙脫土水溶液與插層劑水溶液，形成有機蒙脫土水溶液。接著純化有機蒙脫土水溶液，以得到有機蒙脫土。
文檔編號C09C1/42GK102816460SQ20111015253
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者王珣, 吳金昌, 汪文兵, 王鑫 申請人:廣達(dá)電腦股份有限公司, 達(dá)豐(上海)電腦有限公司