[发明专利]含胆固醇液晶基元侧基的液晶聚苯并噁嗪及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含胆固醇液晶基元侧基的液晶聚苯并噁嗪及其制备方法与应用，制备方法为：将酚类化合物、4‑胺基苯甲酸胆固醇酯、甲醛和溶剂混合后，在50～110℃反应，制得苯并噁嗪单体，将苯并噁嗪单体溶于溶剂中，通过浇铸法成膜，热固化后，得到含胆固醇液晶基元侧基的液晶聚苯并噁嗪。所合成的具有高导热和高耐热性能的含胆固醇液晶基元侧基的液晶聚苯并噁嗪在电子封装领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种具有液晶结构的聚苯并噁嗪，具体涉及一种含胆固醇液晶基元侧基的液晶聚苯并噁嗪及其制备方法与应用，属于功能高分子材料技术领域。

技术背景

随着集成电路和半导体固态照明产业的迅速发展，电子元器件散热问题已成为严重制约器件性能的关键问题。高分子粘合剂被广泛用于电子元器件封装领域，但大部分高分子粘合剂的导热系数低，使电子元器件工作温度升高，影响其使用性能和寿命。因此，急需开发具有高导热性的高分子粘合剂。

目前，提高高分子粘合剂的导热性能有两种方法：一种方法是向高分子粘合剂中添加导热填料，比如BN、Si₃N₄、AlN和Al₂O₃等。此方法只有在高填充量下才会明显提高体系的导热系数，而高填充量会带来体系的粘度升高、加工成型困难、粘结强度下降等问题。另一种方法是提高高分子的本征导热系数，一般是通过液晶或结晶高分子的制备途径来实现。众所周知，声子是有机高分子的主要热能载体。无定型高分子因不具有均一致密的有序结构，导致其声子散射程度高、导热系数低。通过提高高分子相态结构的有序性以形成液晶或结晶，可以达到抑制声子散射、提高高分子本征导热系数的目的。该种方法可同时获得具有高的导热性能、加工性能和力学性能的高分子。

聚苯并噁嗪(PBz)是最近20多年出现的一种新型高分子，具有耐热性高、阻燃、吸水性和介电常数低的优势，尤其适合用作电子材料。然而，与普通耐热树脂一样，其导热系数低。为了提高导热性能，人们对合成液晶PBz进行了初步探索。例如：Velez-herrera以含联苯氰液晶基元的酚类化合物为原料，通过Mannich反应合成了降温单变液晶苯并噁嗪单体(LCBz)。尽管含有柔性间隔基，但是LCBz聚合后没有表现出任何液晶相。Kawauchi以含芳香酯类和甲亚胺类液晶基元的酚类化合物为原料合成了互变液晶苯并噁嗪单(7EABn)。虽然7EABn的液晶基元长径比更高，然而聚合后仍然没有表现出液晶相。Ito以含芳香酯类、甲亚胺类和联苯类液晶基元的液晶酚为原料合成了互变液晶苯并噁嗪单体(7BEABn)。由于7BEABn的液晶基元长径比相比7EABn又有进一步增加，导致7BEABn的清亮点和液晶相温度区间大幅提高。尽管7BEABn在180℃等温聚合过程中表现出液晶相，但是完全聚合后液晶相消失。

综上所述，人们在液晶苯并噁嗪单体的合成方面取得了很大成功，然而聚合后液晶相都消失了，获得液晶聚苯并噁嗪在合成上仍然面临挑战。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种含胆固醇液晶基元侧基的液晶聚苯并噁嗪及其制备方法与应用。本发明选择胆固醇作为液晶基元来构筑液晶聚苯并噁嗪，通过胆固醇液晶基元之间强的短程相互作用来抑制聚苯并噁嗪主链对液晶基元运动自由度的限制，从而获得液晶相。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种含胆固醇液晶基元的液晶聚苯并噁嗪单体，为单环苯并噁嗪单体或双环苯并噁嗪单体；

单环苯并噁嗪单体的结构式为：

双环苯并噁嗪单体的结构式为：

上述含胆固醇液晶基元的液晶苯并噁嗪单体的制备方法，包括如下步骤：

将酚类化合物、4-胺基苯甲酸胆固醇酯、甲醛和溶剂混合后，在50～110℃反应，制得苯并噁嗪单体。