环氧树脂是一类量大面广的热固性高分子材料，广泛应用于封装、复材和结构胶等领域。对于封装材料应用，需要同时具备低介电响应、可靠的界面粘接与本体韧性，以保障信号完整和器件服役。目前广泛使用的酸酐固化环氧体系通常含有大量的高极性羟基，虽然提高了内聚和粘接强度，但加剧了偶极极化与吸湿，不利于低介电响应。活性酯固化环氧树脂作为羟基消耗型反应能有效减少极性基团密度，但通常会导致界面粘接与韧性下降。因此，如何使低介电环氧兼顾高界面粘接力和高韧性，是产业面临的难点问题。

  近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘小青研究员团队提出了一种程序化固化诱导纳米相组织的策略：他们通过设计两类具有不同端基结构和固化活性的活性酯固化剂，通过程序化固化和配比调控，使体系在凝胶前能够提供合适的结构演变窗口，从而协同促进体相柔性纳米相形成和含氧基团向粘接界面迁移/富集。优化体系的铝搭接剪切强度达到22.96 MPa，拉伸韧性达到25.5 MJ/m³，同时保持较低的介电损耗（0.019），并可在温和酸性条件下被化学回收。

  2026年10月19日，相关成果以“Programmed Curing Directs Nanophase Organization in Active Ester-Cured Epoxies for Strong Adhesion, Toughness, and Recyclability”为题发表于 Advanced Functional Materials。论文第一作者为博士研究生徐晨阳，通讯作者为刘敬楷副研究员、代金月副研究员和刘小青研究员。

  对于实际酸酐固化网络，其通常存在非完美固化反应、水分干扰和其它副反应，不可避免地产生较多极性羟基，虽然促进了内聚与界面粘接，但也会增加偶极极化和吸湿性。活性酯固化能够减少羟基生成，改善介电性能，却因为氢键作用减弱而导致粘接性能不理想。已有改进方法主要聚焦于额外的界面改性步骤，却难以同步改善胶层内部的能量耗散。本工作构建的“体相柔性纳米相分离+界面偏析结构”在保持低羟基密度的同时增强体相耗能和界面作用，从而兼顾低介电、强粘接与高韧性。

图. 本工作设计思路

  研究人员以白藜芦醇基环氧树脂（RE）为基体，结合十二烷酰基和糠酰基端基封端的螺缩醛活性酯固化剂AE-D和AE-F。两种固化剂在相容性、反应起始、链段运动和网络增长方面的差异，为结构自组织形成和调控提供了基础。通过逐级阶梯固化，C12烷基链得以在凝胶前发生局部聚集，形成分散的柔性纳米相。同时，扩散未被锁定之前，部分含氧基团向粘接界面富集，从而增强界面作用。

图1. 分子设计、程序固化过程及纳米相组织结构

  当AE-D与AE-F的摩尔比为1∶1时，所得RE-D50F50表现出较好的强度与韧性平衡，拉伸韧性达到25.5 MJ/m³，缺口冲击强度达到13.2 kJ/m²。在10 MHz下，其介电常数和介电损耗分别为3.39和0.019，低于同一环氧基体的酸酐固化对照体系（3.70和0.029）。同时，材料在湿热老化处理后仍保持了较好的介电性能。

图2. 材料的韧性及介电性能

  在粘接性能方面，RE-D50F50的铝搭接剪切强度达到22.96 MPa，约为同一环氧基体酸酐固化对照体系的2倍。该树脂还能够有效粘接钢、铜及FR4环氧玻纤复合材料，并适用于铝/钢、铝/铜等异质材料界面。在60 ℃、70%相对湿度下老化3天后，RE-D50F50的铝搭接剪切强度保持率为73.2%，高于同基体酸酐固化对照的59.7%。

图3. 材料的粘接性能

  分析显示，树脂在界面处的氧元素含量远高于体相，结合分子模拟，证明了含氧基团在粘接界面的富集过程。同时，适中的碳链长度有利于凝胶前的局部聚集过程，从而形成尺寸适当、均匀分散的纳米相。界面作用增强与体相柔性纳米相的耗能作用共同促进了粘接性能提升。

图4. 纳米相结构形成及粘接机理

  除服役性能外，网络中的螺缩醛结构和酯键还赋予材料可化学回收的能力。在50 ℃、含0.03 mol/L盐酸的丙酮/水混合介质中，RE-D50F50可在1小时内完全溶解，并分离回收部分小分子化学品，温和的解构条件也促进了铜线和铝线的近无损回收，展示了该体系在高性能可拆解封装和高值回收方面的应用潜力。

  总的来说，该工作通过分子设计与程序固化调控相结合，利用凝胶前的结构演变协调体相纳米相组织和界面组分分布，在保持活性酯固化低介电优势的同时，提高了树脂的粘接强度与韧性。同时兼顾湿热稳定性和温和化学解构，为兼顾使用性能与回收需求的电子封装环氧树脂提供了新的设计思路。

  该研究得到国家自然科学基金、浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划、浙江省自然科学基金及宁波市相关科研项目支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.79115