一种耐低温液晶环氧树脂单体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐低温液晶环氧树脂单体，其具有如下式Ⅰ所示的结构该环氧树脂单体兼具好的导热性能和低温力学性能。可很好的用于电子封装和超导磁体绝缘的领域中。本发明专利技术还公开了该耐低温液晶环氧树脂单体的制备方法和应用。单体的制备方法和应用。单体的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种耐低温液晶环氧树脂单体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
更具体地，涉及一种耐低温液晶环氧树脂单体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂由于其优异的电绝缘性能、优良的力学性能以及良好的工艺性能，在超导绝缘系统中已获得广泛应用。然而，作为高温超导绝缘材料，需要长期处于液氮温度下工作，所以要求环氧树脂必须具有优异的耐低温特性。此外，为防止由于热量传递受阻引起失超现象，从而造成对整个超导设备的破坏，还要求环氧树脂必须具有良好的导热性。然而，普通环氧树脂大多为无定型聚合物，在低温下的导热系数较低，仅0.1W/mK左右，不能有效传递热量，且其在低温下呈现出脆性高、韧性差的特点，因此无法满足超导装置对绝缘树脂在低温力学性能和绝缘导热性能上的要求。
[0003]提高环氧树脂导热性的方法有填充高导热填料和分子结构本征导热优化设计两种。前者通过在环氧树脂基体中引入具有高导热率的填料，制备得到高导热环氧复合材料，然而填料与树脂基体之间的界面热阻成为导热率进一步提高的障碍，同时高含量的填料添加会对复合材料力学和加工性能产生负面影响。后者是在环氧单体分子链中引入介晶基元来制备液晶导热环氧树脂。然而，如何引入合适的介晶基元以制备得到性能更优的液晶环氧树脂单体是本领域技术人员一直的研究方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的在于提供一种兼具好的导热性能和低温力学性能的液晶环氧树脂单体。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提供一种液晶环氧树脂单体的制备方法。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提供一种液晶环氧树脂。
[0007]本专利技术的第四个目的在于提供一种液晶环氧树脂的应用。
[0008]为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0009]一种耐低温液晶环氧树脂单体，具有如下式Ⅰ所示的结构
[0010][0011]为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0012]一种耐低温液晶环氧树脂单体的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将三乙二醇、对甲苯磺酰氯在缚酸剂存在的条件下混合，发生醇解反应，得到中间产物P1；
[0014]将所述中间产物P1与对羟基苯甲醛、碳酸钾混合，发生第一取代反应，得到中间产物P2；
[0015]将所述中间产物P2与对羟基苯胺混合，发生缩合反应，得到中间产物P3；
[0016]将所述中间产物P3与环氧氯丙烷在催化剂存在的条件下，于氢氧化钠水溶液中混合，发生第二取代反应，得到耐低温液晶环氧树脂单体。
[0017]进一步地，所述对甲苯磺酰氯、三乙二醇和缚酸剂的摩尔比为1:(0.4
‑
0.5):(1.5
‑
2.5)。
[0018]进一步地，所述缚酸剂选自三乙胺。
[0019]进一步地，所述醇解反应的温度为0～4℃，醇解反应的时间为10
‑
16h。
[0020]进一步地，所述中间产物P1、对羟基苯甲醛、碳酸钾的摩尔比为1:(2
‑
3):(10
‑
15)。
[0021]进一步地，所述第一取代反应的温度为90～110℃，第一取代反应的时间12
‑
24h。
[0022]进一步地，所述中间产物P2、对羟基苯胺的摩尔比为1:(2
‑
2.5)。
[0023]进一步地，所述缩合反应的反应温度为75～95℃，反应时间为2
‑
6h。
[0024]进一步地，所述中间产物P3、氢氧化钠水溶液中的氢氧化钠、催化剂的摩尔比为1:(2
‑
4):(0.1
‑
0.15)。
[0025]进一步地，所述催化剂选自四丁基溴化铵。
[0026]进一步地，所述第二取代反应为先在75～90℃反应2
‑
5h，再在70
‑
85℃反应1.5
‑
2.5h。
[0027]为达到上述第三个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0028]一种液晶环氧树脂，由胺类固化剂和如上第一个目的所述的液晶环氧树脂单体制备而成；所述液晶环氧树脂单体与胺类固化剂的摩尔比为(1.8
‑
2.2):1。
[0029]进一步地，所述胺类固化剂为间苯二胺、4,4
’‑
二氨基二苯甲烷和4,4
’‑
二氨基二苯砜中的一种或几种。
[0030]进一步地，所述液晶环氧树脂为亚甲胺液晶环氧树脂。
[0031]本专利技术还提供如上第三个目的所述的亚甲胺液晶环氧树脂在电子封装和超导磁体绝缘的领域中应用。
[0032]本专利技术的有益效果如下：
[0033]本专利技术提供了一种具有式Ⅰ所示结构的液晶环氧树脂单体，所述液晶环氧树脂单体为亚甲胺类液晶环氧树脂，其主链高度有序，容易形成局部类晶体结构。液晶环氧树脂单体中局部有序的网络结构，结构上呈现微观各相异性和宏观各相同性，局部高度有序的结构有效地抑制了声子的散射，热流将主要沿分子链方向传导，使导热性能提高；同时，该液晶环氧树脂单体还具有很好的耐低温性。醚键柔性连段的引入，降低了液晶环氧树脂单体的熔点，且增加了其断裂韧性，增大了其应用范围。根据实施例的记载，将本专利技术所述的液晶环氧树脂单体用于制备得到的液晶环氧树脂的环氧值为0.35
‑
0.36，77K下的导热系数为0.17W/mK，较普通环氧树脂77K下的导热系数0.10W/mK有显著提高。
附图说明
[0034]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0035]图1示出中间产物P1、P2、P3以及液晶环氧树脂单体的红外光谱图。
[0036]图2示出液晶环氧树脂单体的1H NMR图。
[0037]图3示出实施例2制备得到的液晶环氧树脂的X射线衍射图和偏光显微镜图。
[0038]图4示出实施例2制备得到的液晶环氧树脂的DSC曲线。
[0039]图5示出实施例2和实施例3制备得到的液晶环氧树脂的TGA曲线。
[0040]图6示出实施例2和实施例3制备得到的液晶环氧树脂和双酚A型环氧树脂E
‑
51的导热系数λ图。
[0041]图7示出实施例2和例3制备得到的液晶环氧树脂在77K下脆断后的断面形貌图。
具体实施方式
[0042]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0043]本专利技术的一个具体实施方式提供一种耐低温液晶环氧树脂单体，具有如下式Ⅰ所示的结构
[0044][0045]本专利技术的又一个具体实施方式提供一种耐低温液晶环氧树脂单体的制备方法，该制备方法包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐低温液晶环氧树脂单体，其特征在于，具有如下式Ⅰ所示的结构2.如权利要求1所述的耐低温液晶环氧树脂单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将三乙二醇、对甲苯磺酰氯在缚酸剂存在的条件下混合，发生醇解反应，得到中间产物P1；将所述中间产物P1与对羟基苯甲醛、碳酸钾混合，发生第一取代反应，得到中间产物P2；将所述中间产物P2与对羟基苯胺混合发生缩合反应，得到中间产物P3；将所述中间产物P3与环氧氯丙烷在催化剂存在的条件下，于氢氧化钠水溶液中混合，发生第二取代反应，得到耐低温液晶环氧树脂单体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述对甲苯磺酰氯、三乙二醇和缚酸剂的摩尔比为1:(0.4
‑
0.5):(1.5
‑
2.5)；优选地，所述缚酸剂为三乙胺；优选地，所述醇解反应的温度为0～4℃，醇解反应的时间为10
‑
16h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述中间产物P1、对羟基苯甲醛、碳酸钾的摩尔比为1:(2
‑
3):(10
‑
15)；优选地，所述第一取代反应的温度为90～110℃，第一取代反应的时间12
‑
24h。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述中间产物P2、对...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊丽，肖红梅，李娜，黄贵文，刘玉，渠成兵，李梦，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：