[發(fā)明專利]一種二氧化硅膠粒及包含其的分散液和制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110154579.7
• 申請(qǐng)日: 2021-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN112978735B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱斌;仵靖;趙麗曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石家莊優(yōu)士科電子科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B33/141
• 分類號(hào): C01B33/141;C01B33/145;C09G1/02;C09K3/14;H01L21/304
• 代理公司: 河北國(guó)維致遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 13137
• 代理人: 墨偉

本發(fā)明涉及無機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種二氧化硅膠粒及包含其的分散液和制備方法。所述二氧化硅膠粒是由真實(shí)密度為1.60～2.20g/cm³的核層和真實(shí)密度為2.20～2.30g/cm³的殼層所構(gòu)成的核殼結(jié)構(gòu)。包含二氧化硅膠粒的分散液的制備方法包括：將由烷氧基硅烷或其縮聚物溶于堿得到的硅酸鹽溶液通過離子交換生成活性硅酸；將活性硅酸加入含二氧化硅種核以及堿催化劑的水溶液中，得到整粒液；將整粒液濃縮得到二氧化硅水相分散液；或用有機(jī)溶劑置換出二氧化硅水相分散液中的水，得到二氧化硅有機(jī)溶劑分散液。本發(fā)明提供的二氧化硅膠粒能以高濃度、高穩(wěn)定性分散于水及有機(jī)溶劑，其作為研磨顆粒能具有較高的研磨速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化硅膠粒及包含其的分散液和制備方法。

背景技術(shù)

膠體二氧化硅或二氧化硅的有機(jī)溶劑分散液中二氧化硅顆粒的制備方法已知有：

采用以四氯化硅為原料在氫氧火焰中燃燒得到氣相二氧化硅，并將氣相二氧化硅分散于水相介質(zhì)或及有機(jī)相介質(zhì)中，得到膠體二氧化硅或二氧化硅的有機(jī)溶劑分散液，但得到的分散液穩(wěn)定性較差；

以烷氧基硅烷或其縮聚物為原料的溶膠法得到二氧化硅分散液，并通過溶劑置換得到分散于水相或有機(jī)相的二氧化硅分散液的方法，該方法通常具有較高的生產(chǎn)效率，但是所得二氧化硅膠粒通常具有較低的真實(shí)密度以及較高的表面硅醇基密度，且無法以高濃度分散于有機(jī)相中，將其分散于水相中作為研磨顆粒時(shí)又具有研磨速度較低的缺點(diǎn)；另有通過高溫高壓的方法使之致密化的方法，但對(duì)設(shè)備要求較高，不利于產(chǎn)業(yè)化。

以烷氧基硅烷或其縮聚物的酸性水解液為原料得到二氧化硅分散液，該方法雖然得到的二氧化硅具有較高的真實(shí)密度以及較低的表面硅醇基密度，且能以高濃度分散于水相將其分散于水相或有機(jī)相中，作為研磨顆粒時(shí)具有較高的研磨速度，但由于酸性水解液是具有不穩(wěn)定性，通常只能配制較低濃度，對(duì)于大粒徑膠粒的生長(zhǎng)又需要較長(zhǎng)時(shí)間，生產(chǎn)效率過于低下。另外由于無法去除水解液中的生產(chǎn)的醇溶劑，故難以得到真實(shí)密度在2.20g/cm³及以上的二氧化硅的顆粒。

使用水玻璃為原料通過離子交換得到活性硅酸進(jìn)而制備二氧化硅分散液，該方法通常可以得到真實(shí)密度為2.20～2.25g/cm³的二氧化硅顆粒，但是該方法所得到的二氧化硅分散液的金屬含量較高，影響二氧化硅分散液的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有制備二氧化硅分散液的方法存在的上述問題，本發(fā)明提供一種二氧化硅膠粒及包含其的分散液和制備方法。該二氧化硅膠粒能以高濃度分散于水相或有機(jī)溶劑相中而不發(fā)生增稠以及凝膠現(xiàn)象，其作為研磨顆粒能具有較高的研磨速率，同時(shí)具備高的生產(chǎn)效率。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例采用了如下的技術(shù)方案：

一種二氧化硅膠粒，具有真實(shí)密度為1.60～2.20g/cm³的核層和真實(shí)密度為2.20～2.30g/cm³的殼層組成的核殼結(jié)構(gòu)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的二氧化硅膠粒為具有不同真實(shí)密度的核層和殼層組成的殼核結(jié)構(gòu)，將其分散于水中時(shí)相對(duì)弛豫系數(shù)可保持在特定的范圍內(nèi)，將其作為拋光研磨顆粒時(shí)，具有高的研磨效率。同時(shí)，該特性的二氧化硅粒能以高濃度分散于水相或有機(jī)溶劑相中而不發(fā)生增稠以及凝膠等現(xiàn)象，使其在分散液中具有較高的濃度時(shí)依然可以保持分散液的穩(wěn)定性。此外，當(dāng)所述二氧化硅膠粒處于分散介質(zhì)如水中時(shí)，二氧化硅膠粒殼層的硅醇基與其周圍水分子形成氫鍵，從而在膠粒殼層形成一層被覆蓋的“被膜層”。該“被膜層”維持在特定的厚度可使所述二氧化硅膠粒作為研磨顆粒使用時(shí)，在拋光過程中與被研磨物表面更易接近和附著，并顯著提高拋光速率。