摘 要

通过制备氮化硼/聚酰亚胺复合薄膜，并对其进行傅立叶红外光谱测试、形貌测试、热重分析测试、力学测试和导热测试等表征分析，我们研究了偶联剂种类和氮化硼含量这两种因素对氮化硼/聚酰亚胺复合薄膜导热、力学等性能的影响。实验结果表明，氮化硼的加入提高了薄膜的力学性能，最高提升比例为58.95 %。且随着氮化硼含量的增加，薄膜导热性能以最少2.27 %的比例增加。本次研究旨在低含量的情况下提高复合薄膜的导热性能，未修饰与修饰后的薄膜导热系数分别为0.39、0.366 W/(m·K)。虽然氮化硼的加入降低了复合薄膜的导热性能，但是其为我们接下来研究高导热复合薄膜的填料最少使用含量提供极大的参考价值，使得轻质薄膜成为可能。

关键词：聚酰亚胺、氮化硼、导热系数、复合材料

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Preparation and study of thermally conductive hydroxylated boron nitride/polyimide composite film

Abstract

By preparing boron nitride/polyimide composite film and performing FTIR spectroscopy, morphology testing, thermogravimetric analysis, mechanical testing and thermal conductivity testing, we studied the type of coupling agent and nitriding. The influence of boron content on the thermal conductivity and mechanical properties of boron nitride/polyimide composite film. The experimental results show that the addition of boron nitride improves the mechanical properties of the film, and the highest increase ratio is 58.95%. And as the boron nitride content increases, the thermal conductivity of the film increases with a minimum of 2.27 %. In this study, the thermal conductivity of the composite film was improved at low contents. The thermal conductivity of the unmodified and modified films was 0.39 and 0.366 W/(m•K), respectively. Although the addition of boron nitride reduces the thermal conductivity of the composite film, it provides a great reference value for us to study the minimum use content of the filler of the high thermal conductive composite film, making the lightweight film possible.

Keywords: Polyimide, Boron Nitride, Thermal Conductivity, Composite

目 录

摘要 I

Abstract III

第一章文献综述 1

1.1导热电绝缘聚酰亚胺基复合材料 1

1.1.1导热电绝缘复合材料的介绍 1

1.1.2聚酰亚胺薄膜性能及合成途径 1

1.1.3常见的导热填料简介 2

1.2氮化硼 2

1.2.1氮化硼简介 2

1.2.2氮化硼的表面常见处理方式 3

1.3硅烷偶联剂 4

1.3.1硅烷偶联剂的介绍 4

1.3.2硅烷偶联剂的使用 5

1.4氮化硼/聚酰亚胺复合薄膜 6

1.5本研究的内容与意义 7

第二章硅烷化氮化硼/聚酰亚胺复合薄膜的制备 8

2.1实验仪器与药品 8

2.2实验步骤 9

2.2.1硅烷化氮化硼的制备 9

2.2.2硅烷化氮化硼/聚酰亚胺复合薄膜的合成 10

2.2.3 工艺条件 10

2.3表征 11

第三章硅烷化氮化硼粉末及复合薄膜性能表征及分析 12

3.1红外光谱表征 12

3.2热重分析测试 13

3.3形貌表征 14

3.4机械性能测试 16

3.5导热系数测试 17

第四章 结论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章文献综述

1.1导热电绝缘聚酰亚胺基复合材料

1.1.1导热电绝缘复合材料的介绍

电机是工业生产和日常生活中不可缺少的一部分，随着时代的发展，人们对电机的性能提出了更高的要求。电机逐渐向小型化、轻量化发展，而绝缘材料对电机性能的提升有着重要的作用。绝缘材料是电机的重要的组成部分，其不仅规范了电流的流动方向，而且起到了一定的防护作用^[1-2]。由于电机在长期运转中产生的热老化和机械老化都会放出热量，这对绝缘材料的导热性能提出了很高的要求。现阶段，在类似于电机这样对电绝缘性能要求较高的场合，除了高的绝缘性，人们还对复合材料给予了更高的期望，如高导热、耐腐蚀和比重小等。

聚酰亚胺作为一种优秀的电绝缘材料，不仅耐腐蚀、耐老化性能良好，而且具有很高的耐热性。20世纪中期，杜邦公司就已经将聚酰亚胺薄膜进行了工业化的生产，生产出了薄膜Kapton。自此，聚酰亚胺薄膜凭借其优异的综合性能和低廉的价格，在市场上大获成功，迎来了飞速的发展。

1.1.2聚酰亚胺薄膜性能及合成途径

聚酰亚胺是主链上含有聚酰胺环的聚合物，且它的综合性能十分优异。聚酰亚胺有许多种结构，所以其合成途径也有很多，目前工业生产主要是通过二元酐和二元胺的合成。

聚酰亚胺的合成方法主要有两种：两步法、一步法，其中工业上最成熟的就是两步法，代表产品为均苯型聚酰亚胺^[3]。两步法与一步法相比，其操作条件更加的简单，反应温和，且不会像一步法有热稳定性差的脲基生成。

聚酰亚胺中的酰亚胺基团环导致其具有以下几个基本性质^[4-6]：

（1）耐热性好。聚酰亚胺薄膜的分解温度一般在500 ℃左右，一些特殊的薄膜可以达到600℃。

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