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西工大顾军渭教授/郭永强副教授 Angew: 本征高导热萘环液晶环氧树脂的最新研究成果

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2025-03-14 13:05

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近日， 西北工业大学化学与化工学院顾军渭教授团队 在 Angewandte Chemie International Edition 期刊在线发表题为《Thermally Conductive Naphthalene Epoxy Resin by Tailoring Flexible Chain Length and Liquid Crystal Structure》的研究论文。

高导热环氧树脂在电子设备封装、粘接和涂覆保护等方面具有广泛的应用，但目前以联苯或通过酯键连接的芳香环作为液晶基元制备的本征高导热液晶环氧的液晶温度区间普遍较高，加工性较差。本研究以萘环为液晶基元，通过调控萘环两侧柔性烷基链长度合成一系列萘环液晶环氧单体（LCE），在其液晶温度区间内固化制备本征高导热萘环液晶环氧树脂（LCER）。结果表明，LCER固化网络的有序性、回旋半径和低频振动区域内的分子链振动态密度峰值，均随其分子链中萘环两侧柔性烷基链长度的增加呈先升高后降低的趋势。当柔性烷基链中的碳原子数为3时，上述指标均达到最大值，有利于分子链中声子的扩散与迁移，进而提高其本征导热性能，其液晶温度区间为67~78°C，对应的本征λ为0.40 W/(m·K)，约为通用环氧树脂E-51（0.18 W/(m·K)）的2.2倍；其耐热指数和储能模量分别为158.8°C和2054 MPa。本工作对设计合成具有低液晶温度区间的本征高λ、优异热/力学性能的环氧树脂具有一定的指导借鉴意义，有望拓宽其在电子封装和热管理等领域的应用。

图1 LCE的合成路线（a）、1H NMR（b）、13C NMR（c）和HRMS（d）谱图

图2 NE、LCE1、LCE2和LCE3的第一次加热冷却循环DSC（a-d）、1D-SAXS（e）谱图及其相应的2D-SAXS照片（f）和POM照片（h-k）；LCE分子结构中萘环π-π堆叠模型（g）

图3 E-51、NER和LCER固化过程中的DSC曲线（a）及其固化后的FT-IR（b）、DSC（c）、XRD（d）谱图和相应的POM照片（e）

图4 E-51、NER和LCER的本征λ测试值（a）、1D-SAXS谱图（b）、2D-SAXS照片（c）；测试温度对其本征λ测试值（d）的影响；升降温过程中的温度-时间关系（e）及其相应的红外热成像照片（f）；LCER固化网络的微观有序结构模型（g）

图5 LCER的分子结构示意图（a）、回旋半径随模拟时间的变化曲线（b）、本征λ模拟值（c）、高频区域（d）和低频区域（e）的VDOS谱图

西北工业大学化学与化工学院2023级博士研究生王双双为论文的第一作者，顾军渭教授和郭永强副教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划重点项目、陕西省科技创新团队等基金项目的资助支持。

论文信息：

Shuangshuang Wang, Kunpeng Ruan, Yongqiang Guo*, Jie Kong and Junwei Gu*. Thermally Conductive Naphthalene Epoxy Resin by Tailoring Flexible Chain Length and Liquid Crystal Structure. Angewandte Chemie International Edition, 2025, 10.1002/anie.202501459.

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202501459

来源：化语之森

西工大顾军渭教授/郭永强副教授 Angew: 本征高导热萘环液晶环氧树脂的最新研究成果

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