氟化石墨烯绝缘导热性能及其聚酰亚胺复合材料性能研究进展

便携式电子设备的发展对于高导热和电绝缘的热管理材料需求越来越大,氟化石墨烯（FG）作为一种新兴的具有高热导率及电绝缘性的导热填料受到了科学界的广泛关注。本文总结了FG的制备方法、结构与性能关系等,特别对FG的导热机理进行了分析,同时系统阐述了FG作为功能填料复合改性聚酰亚胺（PI）的最新研究进展,并对存在的问题和挑战进行了总结和展望。     

聚酰亚胺薄膜材料的导热分析方法

电子及微电子技术的发展对导热聚酰亚胺薄膜提出了新的应用需求,围绕聚酰亚胺薄膜材料的导热性能调控及制备引起了研究人员的广泛关注,而关于其导热性能的分析测试方法则缺少系统的研究.本文综述了国内外针对聚酰亚胺薄膜材料的导热分析技术,详细介绍了瞬态法、稳态法和温度波谱分析等代表性方法的基本原理、主要特点及适用范围等,综述了不同分析方法对聚酰亚胺薄膜材料在面外及面内方向导热系数和热扩散系数的对比测试结果,并对聚酰亚胺薄膜材料导热分析所存在的问题及未来发展趋势进行了总结与展望.     

氮化硼表面改性基团对氮化硼/聚酰亚胺复合材料导热特性的影响

以端基为氨基、羧基和羟基的表面改性氮化硼(BN)和未经表面修饰的BN纳米片为填料,通过原位聚合法制备了改性BN/聚酰亚胺(PI)复合材料,研究了氨基改性BN(BN-NH₂)、羧基改性BN(BN-COOH)、羟基改性BN(BNOH)和BN对不同温度下复合材料导热特性的影响。结果表明：复合材料的热扩散系数随着BN-NH₂质量分数的增加而增大,随BN-COOH和BN-OH质量分数的增加先增大后减小,且均在质量分数为2%时达到最大值。在200℃时,BN-NH₂/PI的热扩散系数在填料质量分数为5%时达到最大值,BN-COOH/PI和BN-OH/PI则都在填料质量分数为2%时热扩散系数达到最大值,其中BN-COOH/PI获得最高的热扩散系数。因此,氨基表面改性BN有利于BN/PI复合材料在高填充量下获得更高的热扩散系数,而要获得最高的热扩散系数,羧基改性BN则是最佳选择。     

基于聚酰亚胺的高导热石墨膜材料的研究进展

近年来,随着电子设备的小型化、轻量化,高导热石墨膜材料受到广泛关注.本文综述了聚酰亚胺(PI)基石墨膜材料的制备,详细介绍了石墨膜性能的影响因素,主要涉及分子结构、分子取向和其他材料的诱导作用等,简述了石墨膜复合材料的研究和专利近况,并对未来石墨膜材料的研究方向提出了建议与展望.     

石油测井仪器用耐高温高湿热环氧树脂复合材料的制备与性能

以多功能AG80环氧树脂和酚醛环氧树脂为复合型环氧树脂基体,以复配二氨基二苯砜（DDS）为固化剂,2-乙基-4-甲基咪唑为促进剂,采用真空浸胶和热压罐成型工艺制得高性能玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。结果表明：制备的高性能环氧树脂复合材料具有优越的耐高温高湿热性能。当复配DDS含量为35份时,环氧树脂复合材料的室温拉伸强度、压缩强度和弯曲强度分别达到385、549、407 MPa,绝缘电阻达到1.0×109Ω,并且在200℃高温条件下弯曲强度达到210 MPa。此外,环氧树脂复合材料在205℃和140 MPa高温高压湿热试验后依然保持良好的力学性能和绝缘性能,能够满足石油测井仪器在高温高湿热环境下的使用要求。     

纳米氮化铝增强聚酰亚胺基高导热覆铜板的研究

采用粒径为400 nm的纳米级氮化铝对聚酰亚胺进行填充,制备了纳米氮化铝增强的聚酰亚胺基覆铜板,研究了纳米氮化铝含量对聚酰亚胺膜及聚酰亚胺基覆铜板各项性能的影响。结果表明：随着纳米氮化铝含量的增加,聚酰亚胺膜的热导率、热稳定性相应增加,而断裂延伸率及其与铜箔之间的剥离强度则大幅下降。当纳米氮化铝的含量为40%时,聚酰亚胺膜基覆铜板的综合性能最佳。     

导热聚酰亚胺绝缘薄膜材料的研究进展

随着先进电子及高频通信技术的发展,聚酰亚胺薄膜作为重要的聚合物绝缘材料面临越来越高的导热性能要求.传统聚酰亚胺薄膜的本征导热系数较低,无法满足电子元器件的快速散热需求.近年来,研究人员对导热聚酰亚胺薄膜材料开展了大量研究,通过加入无机导热填料获得了具有良好导热性能的聚酰亚胺基复合薄膜.本文综述了国内外在导热聚酰亚胺绝缘薄膜材料方面的最新研究进展,详细讨论了聚酰亚胺/导热填料复合薄膜的导热行为,系统阐述了导热性能的影响因素,包括填料类型、尺寸、加入量、填料与基体的界面相互作用等,并对高性能聚酰亚胺基导热绝缘薄膜材料面临的技术挑战进行了总结与展望.     

高导热环氧复合材料的制备与研究

在抽滤石墨烯纳米片过程中引入球形氧化铝,构建仿"豌豆荚"氧化铝-石墨烯二元多孔结构,并制备氧化铝-石墨烯-二元结构增强环氧树脂复合材料,测试其导热性能,分析仿"豌豆荚"氧化铝-石墨烯二元结构增强环氧树脂导热性能的机理.结果表明:水平排列的石墨烯在球形氧化铝作用下部分发生取向转变,呈现仿"豌豆荚"结构,其中的石墨烯为环氧复合材料在面内和面外方向提供了高效的热传输通道,极大地增强了环氧复合材料的导热性能.当石墨烯含量为12.1％,氧化铝含量为42.4％时,复合材料在面外和面内方向上的导热系数分别达到13.3 W/(m·K)和33.4 W/(m·K).该仿"豌豆荚"氧化铝-石墨烯二元结构在提高环氧树脂导热系数方面效果显著,在电子封装领域具有潜在的应用前景.     

填充型高导热复合材料的有限元仿真研究

为研究微米颗粒填料对填充型高导热复合材料导热性能的影响,本研究构建了填料颗粒随机分布的复合材料有限元模型,分别计算、分析了填料的填充比例、粒径、导热系数、颗粒形状等因素对复合材料导热系数的影响.结果表明:随着填料填充比例提高、填料颗粒长径比增大,复合材料的导热系数明显提高;在不考虑界面热阻和颗粒团聚的情况下填料粒径对导热系数的影响很小;填料自身的导热系数对复合物的导热性能影响很小;在不考虑界面热阻的情况下,能否有效地形成导热通道是决定填充型复合材料导热系数的关键.     

溶液可加工型低热膨胀透明含氟聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

采用4,4’-(六氟异亚丙基)双邻苯二甲酸酐(6FDA)分别与3种分子结构中含有刚性酰胺键的芳香族二胺单体通过一步高温溶液缩聚法制备了3种可溶性聚酰亚胺(PI)树脂。采用上述树脂的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液制备了3种透明PI薄膜。对PI薄膜进行了衰减全反射傅里叶红外光谱、热重分析、动态机械分析、热机械分析、紫外-可见光谱和黄度指数等测试。结果表明：3种PI薄膜具有良好的光学透明性,紫外截止波长(λ_cut)均低于380 nm,500 nm波长处的透光率(T₅₀₀)超过80%。此外,该系列薄膜还表现出了良好的耐热稳定性,玻璃化转变温度(T_g)均超过了320℃,5%失重温度(T_5%)均超过了520℃。3种PI薄膜的线性热膨胀系数(CTE)均低于50×10^-6/K,表明刚性酰胺键的引入可显著提高上述溶液可加工型含氟PI薄膜的高温尺寸稳定性。     

AlN@Al2O3/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究

采用水解法制备核壳结构的AlN@Al2O3,采用硅烷偶联剂KH560对其进行表面修饰,并作为导热填料制备了AlN@Al2O3/环氧树脂复合材料。研究AlN@Al2O3粉体含量对环氧树脂复合材料导热性能、热稳定性及其他性能的影响。结果表明:AlN@Al2O3粉体能够均匀地分散于环氧树脂体系中;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的导热性能逐渐提高,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料的导热系数为1.89W/(m·K),是纯环氧树脂导热系数的11.1倍,且复合材料在较长的使用时间内仍能保持较好的导热性能;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的热分解温度及玻璃化转变温度均呈现出升高的趋势,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料失重10%时的温度达到最高值398.88℃,玻璃化转变温度达到147.74℃。     

新型耐高温聚酰亚胺模塑料的制备与性能研究

采用均苯二酐(PMDA)和双醚二酐(HQDPA)与对苯二胺(PDA)通过两步法制备了一系列二酐不同配比的耐高温聚酰亚胺模塑料,并对其力学性能和热性能等进行了测试表征。研究表明,随双醚二酐含量的增加,聚酰亚胺模塑料的拉伸强度和断裂伸长率均有提高;热失重(10%)分解温度为600℃左右,玻璃化转变温度可达317℃,具有很好的耐热性能。     

高导热少胶云母带的研究与探讨

为了研究高导热（HTC）云母带的导热性能,对不同的高导热VPI少胶云母带的微观结构进行剖析,提出了一种高导热少胶云母带的导热性能测试方法,探讨了云母带导热系数的综合评估方法。结果表明：在现有VPI体系下,采用高导热云母带的主绝缘比采用常规云母带的主绝缘导热系数最高能提升45%,用综合导热系数λs来衡量高导热云母带的贡献更为客观全面,采用高导热云母带比常规云母带的主绝缘综合导热系数最高能提升33%。     

二氧化硅/聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以苯基三乙氧基硅烷（PTES）为前驱体制备了氧化硅溶胶,并以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为原料,用原位生成法制备了一系列不同掺杂量（质量分数）的PI/SiO2复合薄膜。分别采用热失重分析仪（TGA）、扫描电镜（SEM）、耐电晕测试装置和耐击穿测试装置对薄膜的热性能、电性能进行了测试。结果表明,掺杂量为15%时纳米氧化硅粒子在PI基体中分散均匀,掺杂量为10%,热分解温度达到最大值,并且在工频50 Hz,场强为60 MV/m的室温条件下,掺杂量为15%时复合膜的耐电晕时间最长为55.73 h,电气强度为327 MV/m高于纯膜。     

本征深色聚酰亚胺薄膜的制备与性能

针对先进柔性覆铜板(FCCL)领域对热塑性黑色聚酰亚胺薄膜的应用需求,采用含有生色亚胺(-NH-)基团的芳香族二胺单体4,4′-二胺基二苯胺(NDA)分别与一系列二酐单体,包括4,4′-(六氟异亚丙基)双邻苯二甲酸酐(6FDA)、2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)以及氢化3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(HBPDA)等聚合制备了3种有机可溶性PI(SPI)树脂,然后采用SPI/DMAc溶液在相对较低温度下(80～250℃)制备了PI薄膜.系统研究上述特征基团的引入对PI薄膜光学性能、热性能以及电学性能的影响机制.结果表明:制备的SPI树脂在极性非质子性溶剂,如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中具有良好的溶解性.制备的SPI薄膜具有本征深色特性,其在500 nm波长处的透光率(T500)小于5％,明度(L*)低于60.此外,该系列薄膜具有良好的耐热性能,玻璃化转变温度(Tg)最高可达375.9℃,氮气中5％失重温度(T5％)高于500℃.该系列薄膜还具有良好的电绝缘特性,其体积电阻率(ρv)均超过1015Ω·cm.     

含羧基聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

以3,5-二氨基苯甲酸(35DABA)、4,4’-二氨基二苯醚(44ODA)和3,3’,4,4’-四甲酸联苯二酐(BPDA)为原料,在强极性非质子有机溶剂中进行聚合反应,制得了高粘度含羧基聚酰胺酸(CPAA)溶液,经涂膜、热亚胺化,得到了坚韧透明的含羧基聚酰亚胺(CPI)薄膜,并对其性能进行了研究.结果表明:CPI薄膜...     

无规氧化铝/环氧复合材料导热绝缘性能的研究

环氧树脂作为电子器件、电机绝缘封装的主要材料,迫切需要提高其导热性能,以满足更苛刻的使用需求。通过采用无规形貌氧化铝(i-Al₂O₃)填充共混改性环氧树脂,研究不同体积分数i-Al₂O₃对环氧树脂导热系数及其他性能的影响。结果表明：随着i-Al₂O₃体积分数的增加,环氧共混物的黏度逐渐增加,拉伸强度先上升后下降,热稳定性逐渐提高,导热性能逐渐增强。当i-Al₂O₃的体积分数为45%时,环氧复合材料的综合性能良好,其导热系数达到了1.44 W/(m·K),较纯环氧树脂的0.21 W/(m·K)提高了585.7%,并且体积电阻率保持在1014Ω·cm。     

高导热环氧树脂复合绝缘材料的制备与性能研究

环氧树脂等高分子聚合物材料热导率低,长期使用时,存在热导致的故障和绝缘失效等隐患.通过向环氧树脂中填充具有高导热性和高绝缘性的微米氮化硼和纳米氧化铝填料制备高导热复合绝缘材料,研究填料填充量及配比对复合材料导热性能和绝缘性能的影响.结果表明:当总填充量为30％,微米h-BN与纳米A12O3的质量比为3∶1时,复合材料的热导率、击穿时间和复介电常数虚部ε"分别为1.182 0W/(m·K)、31.9 s和0.034,比环氧树脂分别提升了697％、21.4％和406％,且复合材料在高频高压电场下具有良好的耐受性能.