聚酰亚胺无机填料导热复合材料的制备与性能研究毕业论文Word格式文档下载.docx
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毕业设计（论文）中文摘要
聚酰亚胺/无机填料导热复合材料的制备与性能研究
摘要：
聚酰亚胺是一种耐热性十分良好的功能高分子材料，还具有良好的机械性能、电绝缘性等，受到了广泛关注。
氮化硼是一种应用广泛的陶瓷材料，具有高导热率、电绝缘性优良，能够在提高聚合物导热率的同时保持材料的电绝缘性。
本课题以聚酰亚胺（PI）为聚合物基体，以氮化硼（BN）为无机填料，制备了PI/BN复合薄膜，并使用硅烷偶联剂KH-560对BN进行表面修饰。
通过多种测试方法分析了BN表面改性效果和填料含量对复合材料导热性能、耐热性能、力学性能和电绝缘性等的影响。
结果表明，在PI基体中，BN的质量分数越高，复合材料的导热性提高越多；
KH-560已经成功接枝到了BN表面，导热效果较原始BN的有所提高。
随着导热率的提高，PI/BN薄膜材料的电绝缘性能够得到良好的保持；
但当BN含量较高时，其力学性能会受到影响，因此，BN的用量应根据实际需求综合考虑。
关键词：
聚酰亚胺复合薄膜氮化硼热导率导热机理
毕业设计（论文）外文摘要
TitlePreparationandpropertiesofpolyimide/inorganicfillerthermallyconductivecomposites
Abstract
Polyimideiswellknownasfunctionalpolymermaterialswithheatresistance,mechanicalpropertiesandlowdielectric.Boronnitride（BN）isakindofceramicfiller,whichiswidelyusedinscienceandtechnology,displayingveryhighthermalconductivitywhilekeepingelectricallyinsulation.Besides,BNcouldalsoremaindielectricwhenthethermalconductivityishigh.
ForPI/BNcomposites,thesurfaceofBNweretriedtomakeKH-560graftchemicallytoimprovethecompatibilitybetweenthematrixandthefiller,whichcanreducetheheattransferresistancebetweenthem.Thesurfacetreatmentandtheeffectsoffillerscontentonthethermalconductivity,electricinsulationperformance,mechanicalpropertiesandthermalstabilityofthecompositeswerediscussedindetailbymanymoderncharacterizingmethods.
KH-560hasbeensuccessfullygraftedtothesurfaceofBNparticles.WithariseintheBNcontents,thethermalconductivityofthePI/BNcompositesincreased.Asaresult,thethermalconductivityofmodifiedPI/BNcompositesishigherthanthatofPI/originalBN.WiththeincreaseofBNcontent,thecompositescouldremaingoodelectricalinsulationwhilethetensilestrengthshowedadownwardtrend.
Keywords:
polyimidecompositefilmboronnitridethermalconductivitythermallyconductivemechanism
目录
1绪论1
1.1研究背景1
1.2导热绝缘高分子材料研究现状2
1.2.1本征型高分子材料的研究进展2
1.2.2填充型高分子材料的研究进展2
1.2.3聚合物基体的选择4
1.2.4聚酰亚胺的合成路线5
1.3导热机理6
1.4本文研究目的及主要内容7
2实验部分9
2.1实验药品及所用仪器9
2.1.1实验所需药品及处理方法9
2.1.2实验所用设备及仪器10
2.2实验过程11
2.2.1氮化硼的表面处理11
2.2.2PI/BN复合薄膜的制备12
2.3性能表征13
2.3.1傅里叶变换红外光谱分析13
2.3.2导热系数测试14
2.3.3热失重分析14
2.3.4电绝缘性测试14
2.3.5力学性能测试14
2.3.6X射线光谱仪14
2.3.7微观形貌的测定14
3结果与讨论15
3.1氮化硼组成及微观分析15
3.1.1h-BN的元素组成分析15
3.1.2氮化硼的微观形貌15
3.2氮化硼的表面改性16
3.2.1傅里叶变换红外光谱分析16
3.2.2热失重分析17
3.3PI/BN复合薄膜的性能表征17
3.3.1聚酰亚胺薄膜的红外谱图分析17
3.3.2纯PI及PI/BN复合薄膜的导热性能19
3.3.3聚酰亚胺薄膜的热失重分析19
3.3.4复合材料的电绝缘性能表征21
3.3.5PI/BN复合薄膜的拉伸性能表征21
3.3.6PI/BN复合材料的微观形貌22
结论24
参考文献25
致谢27
1绪论
1.1研究背景
随着国民经济的快速发展，导热材料的应用领域日趋广泛，在航空航天、电子工程、化工工业、微电子包装等方面都多有体现。
现如今，科学技术日新月异，工业革命加快了进程，这就更加增加对高性能导热材料的需求，希望新型导热材料既能够满足高导热的性能，又能够具有优良的机械性能、电绝缘性、耐化学腐蚀等特点；
而且，随着微电子技术和高密度安装技术的发展，提高电子元器件的导热性、在密集产热区制备快速传热的电子材料也是目前较棘手的问题[1]。
人们在能否挖掘出更高要求的导热材料方面面临更大的挑战。
传统的导热材料有金属、金属氧化物、金属氮化物及陶瓷等非金属材料。
金属及其氧化物等材料虽导热性很好，但电绝缘性和耐化学腐蚀性较差；
陶瓷材料虽具有较高导热效果，但加工困难、容易破裂，对生产和运输带来不便；
高分子材料以质轻、优良的电绝缘性、机械性能和耐化学腐蚀等突出特点逐渐吸引了人们的眼球，因此，开发出导热性好且综合性能优异的导热高分子材料在近几年成为了科学研究的一大热点[1,2]。
表1.1为部分导热材料的导热率。
表1.1部分导热材料室温下的导热率
material
λ（W·
m-1·
K-1）
Ag
417
C
105-243
PE
0.16~0.24
Cu
315
Diamond
2000
PVC
0.13~0.17
Al
190
BeO
240
PS
0.08
Fe
63
Al2O3
33
PA
0.18~0.29
Mg
103
MgO
36
PMMA
0.17~0.25
Ni
91.4
AlN
300
PTFE
0.27
Sn
67
Si3N4
180
Epoxy
0.18
Zn
121
BN
280
Ti
22
SiC
80-120
从表1.1中可以看出，金属的导热率最大，其
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