摘要
随着科学技术的进步和5G通讯时代的快速发展，微型化和便携式的电子产品越来越受到人们的青睐，使得微电子器件对材料的性能提出了更高的要求。为满足不同应用领域对材料的性能需求，积极研发制备新型材料既符合当前社会的发展需要也是大势所趋。 液晶环氧树脂(LCE)与普通环氧树脂(Ep)相比具有更高的模量、强度及热机械性能和热稳定性，使其在微电子器件和电子封装材料领域具有更加广阔的应用空间。液晶环氧树脂结合了液晶有序和网络交联的特点，能够抑制声子散射而提高声子在聚合物中的传播效率，提高导热性能;同时，阻碍了分子在外加交变电场中的运动，提高了介电性能。基于此，本论文主要围绕液晶环氧树脂，研究了液晶环氧树脂的制备与固化、固化产物与性能之间的结构关系、以及对增强型填料进行表面功能化反应并将其分散到液晶环氧树脂基体中制备一系列液晶环氧树脂复合材料。具体研究内容如下: (1)采用两步合成法制备了具有柔性链的液晶环氧化合物基体(LCE4)，并与酸酐类固化剂(MHHPA)进行交联固化。为了更好地进行结构与性能的关系探究，通过一步合成法制备了活性酯类固化剂(Res-CH3)，并与LCE4进行固化，系统地研究了两种不同类型的固化剂对材料性能的影响。制备得到的LCE4/MHHPA和LCE4/Res-CH3两种热固性材料相比，LCE4/MHHPA具有更高的玻璃化转变温度(85℃)和热稳定性，而LCE4/Res-CH3则表现出更加优异的介电性能(Dk∶2.15，Df∶0.022)，介电常数和介电损耗分别降低了31.1％，38.9％。 (2)采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)对介孔二氧化硅(SBA-15)进行表面功能化反应，将其作为低介电疏水填料与LCE4进行原位聚合，制备相应地SBA-15/LCE4复合材料。与纯LCE4相比，KH560改性的SBA-15/LCE4复合材料表现出更低的介电常数和介电损耗、更高的玻璃化转变温度和更好的疏水性。例如，添加量0.5wt％的SBA-15/LCE4复合材料的介电常数和介电损耗低至(2.35，0.025)，较纯LCE4(3.25，0.036)降低了24.7％和31％。此外，玻璃化转变温度和水接触角分别增加了16℃和14°。复合材料还表现出良好的热稳定性和机械性能，其原因可能主要源于LCE4的有序网络结构、KH560对介孔SBA-15的有效改性以及有机相和无机相的优异分散性。 采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和氨丙基异丁基多面体低聚倍半硅氧烷(NH2-POSS)对氮化硼(BN)进行表面功能化反应，将其作为低介电高导热填料与LCE4进行原位聚合，备相应地f-BN/LCE4复合材料。与纯LCE4相比，KH560和NH2-POSS改性的f-BN/LCE4复合材料表现出更高的玻璃化转变温度、更好的热稳定性以及更高的导热系数。例如，OBN的添加量达到30wt％时，复合材料的储能模量为2580MPa;玻璃化转变温度为103℃，与纯LCE4(85℃)相比提高了18℃。对fBN/LCE4复合材料的导热性能进行研究后发现，当OBN添加量为30wt％时复合材料热导率达到0.48W·m-1·K-1，较纯LCE4提高了128.6％。
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