一种拓扑互锁的液晶环氧导热树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种拓扑互锁的液晶环氧导热树脂及其制备方法和应用，涉及高分子复合材料合成及加工技术领域。本发明专利技术提供的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂包括如下重量份的组分：可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ25

【技术实现步骤摘要】
一种拓扑互锁的液晶环氧导热树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子复合材料合成及加工
，特别涉及一种拓扑互锁的液晶环氧导热树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧基复合材料具有优异的力学性能、卓越的绝缘电阻和耐化学腐蚀和加工方便等特点，在电子元器件领域有着较为广泛的应用。但环氧树脂为无定型材料，不利于声子的传导，这使得环氧基复合材料的热导率不如人意。为提升环氧基复合材料的热导率，可添加填料在复合材料中构建导热通路(填充型)，或调整环氧基体的有序性以抑制声子散射(本征型)。曾有研究表明，采用高导热树脂基体时，在同一填料含量下可达到更高的热导率，因此开发高导热环氧基体，可以得到导热性能更优的环氧基复合材料。
[0003]近年来，在高导热环氧基体的合成和选择上，更多地采用在环氧树脂中引入液晶基元的技术途径，因液晶基元在固化过程中可自发聚集从而形成微观有序结构，抑制声子散射，进而提高导热性能。但是，环氧液晶的固化过程涉及液晶基元自发聚集与无序固化交联的竞争，为获得高导热性能，需对固化条件进行精细调控，否则液晶基元将无法聚集而得到无定型结构，而且环氧树脂为不可逆交联结构，一旦固化便无法调整聚集态结构而重新得到液晶相，热导率不如预期。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的主要目的是提供一种拓扑互锁的液晶环氧导热树脂及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提出了一种拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，包括如下重量份的组分：可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ25
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75份、可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ25
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75份，其中，所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ均仅含有一种可逆共价键，且所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ所含的可逆共价键不同，且组分间的游离基团、可逆共价键互不反应。
[0006]本专利技术技术方案中，利用两种可逆交联环氧液晶固化物经拓扑重组形成聚合物互锁网络，两种组分(即可逆交联环氧液晶固化物Ⅰ和可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ)所含的可逆共价键互不相同且互不干扰，由组分拓扑互锁而引起的均质化效应，使组分间距离和聚合物分子链的无序振动减少，并能使聚合物内部的聚集态结构发生变化，从而形成更优的导热通路，所得的拓扑互锁的液晶环氧树脂的导热性能与各组分相比明显提高。
[0007]具体的，专利技术人经过研究发现，可逆交联液晶环氧固化物经过拓扑重组而成聚合物互锁网络，其组分相互拓扑缠绕而形成互锁结构，对液晶基元的聚集(液晶相结构)带来两方面影响。一是互锁结构阻碍链段运动进而阻碍液晶基元的聚集，减少链段的无序振动，材料内部均质化提高的同时有序性下降。二是互锁结构拉近了组分间链段的距离，组分间液晶基元相互靠近，其连续转向区域得到延伸与补充，进而使得材料内部导热通路得到完
善与补充。此外，聚合物互锁网络的形成中涉及组分间非共价作用(如组分间氢键、组分间离子键、组分间偶极
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偶极作用、组分间π
‑
π作用等)，该作用既能抑制聚合物分子链的无序振动，也能提供额外的导热桥，是对前述两方面影响的加强与补充，声子的传输效率受均质化效应而得到提高，并最终表现出热导率高于单网络。
[0008]由于环氧树脂固化生成羟基，氢键网络更容易构建，因此本专利技术两种组分间非共价作用主要为组分间氢键作用，所得拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的热导率可通过组分配比的调整而达到最佳优化效果，进而获得更高的热导率。当可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ为45
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55重量份、可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ为45
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55重量份时，对应的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的热导率更高。
[0009]作为本专利技术所述拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的优选实施方式，所述可逆共价键为Diels
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Alder键(简写为DA键)、席夫碱键、苯硼酸酯键、二硫键和烷氧基胺键(即C
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ON键)中的任意一种。
[0010]聚合物互锁网络是一种基于已有可逆交联聚合物，通过可逆共价键的快速交换反应或可逆断裂
‑
形成反应进行拓扑重组而成的聚合物复合材料，组分间无化学共价作用。
[0011]专利技术人经过大量试验发现，可逆交联液晶环氧固化物之间可逆共价键的搭配是制备拓扑互锁的液晶环氧导热树脂关键因素。当可逆共价键为Diels
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Alder键、席夫碱键、苯硼酸酯键、二硫键、C
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ON键时，可成功制备得到具有拓扑互锁的液晶环氧导热树脂。
[0012]作为本专利技术所述拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的优选实施方式，所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ中的可逆共价键的组合方式包括包括如下(A)
‑
(G)中的任意一种：
[0013](A)DA键/席夫碱键；
[0014](B)DA键/苯硼酸酯键；
[0015](C)DA键/烷氧基胺键；
[0016](D)席夫碱键/烷氧基胺键；
[0017](E)二硫键/苯硼酸酯键；
[0018](F)苯硼酸酯/烷氧基胺键；
[0019](G)席夫碱键/二硫键。
[0020]本专利技术技术方案中，两种组分所对应的可逆共价键的组合方式在上述情形下，对应制备的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂具有更加优异的热导率。
[0021]作为本专利技术所述拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的优选实施方式，所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和/或所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ的制备方法相同，包括以下步骤：将环氧液晶单体、功能固化体系和催化剂混合均匀后发生环氧开环固化反应，即得可逆交联液晶环氧固化物。
[0022]作为本专利技术所述拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的优选实施方式，所述环氧液晶单体为30
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60重量份、所述功能固化体系为30
‑
60重量份、所述催化剂为1
‑
10重量份。
[0023]本专利技术技术方案中，可逆交联液晶环氧固化物通过功能固化体系引入可逆共价键，需根据功能固化体系的活性基团选择合适的催化剂，否则环氧基无序开环将带来大量不可逆交联结构的生成，进而影响其可逆交换的性质，因此，单一环氧固化物的功能固化体系与催化剂的搭配是制备液晶环氧导热树脂的关键。
[0024]作为本专利技术所述拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的优选实施方式，所述环氧液晶单体的端基为环氧基，且中间结构为联苯类、芳香酯类、席夫碱类或偶氮苯类液晶单体中的至少一种。
[0025]本专利技术技术方案中，符合上述条件的环氧液晶单体的包括如下式(1)
‑
(11)中的至少一种：
[0026][0027][0028]作为本专利技术所述拓扑互锁的液晶环氧导热树脂的优选实施方式，所述环氧液晶单体为联苯二酚二缩水甘油醚。
[0029]作为本专利技术所述拓扑互锁的液晶环氧导热树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，包括如下重量份的组分：可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ25
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75份、可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ25
‑
75份，其中，所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ均仅含有一种可逆共价键，且所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ所含的可逆共价键不同。2.如权利要求1所述的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，所述可逆共价键为DA键、席夫碱键、苯硼酸酯键、二硫键和烷氧基胺键中的任意一种。3.如权利要求2所述的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ中的可逆共价键的组合方式包括如下(A)
‑
(G)中的任意一种：(A)DA键/席夫碱键；(B)DA键/苯硼酸酯键；(C)DA键/烷氧基胺键；(D)席夫碱键/烷氧基胺键；(E)二硫键/苯硼酸酯键；(F)苯硼酸酯/烷氧基胺键；(G)席夫碱键/二硫键。4.如权利要求1所述的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅰ和/或所述可逆交联液晶环氧固化物Ⅱ的制备方法相同，包括以下步骤：将环氧液晶单体、功能固化体系和催化剂混合均匀后发生环氧开环固化反应，即得可逆交联液晶环氧固化物。5.如权利要求4所述的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，所述环氧液晶单体为30
‑
60重量份、所述功能固化体系为30
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60重量份、所述催化剂为1
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10重量份。6.如权利要求4所述的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，所述环氧液晶单体的端基为环氧基，且中间结构为联苯类、芳香酯类、席夫碱类或偶氮苯类液晶单体中的至少一种。7.如权利要求6所述的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，所述环氧液晶单体为联苯二酚二缩水甘油醚。8.如权利要求4所述的拓扑互锁的液晶环氧导热树脂，其特征在于，所述功能固化体系由功能单体和固化剂组成，所述功能单体为糠胺、糠基缩水甘油胺、对苯二甲醛、均三苯甲醛、对苯二硼酸、2,2'
‑
(1,4
‑
苯撑)双(1,3,2
‑
二氧苯甲醛
‑
4,2
‑
二酰基))二甲硫醇、2
‑
甲基<...

【专利技术属性】
技术研发人员：章明秋，袁圣杰，容敏智，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：