石墨烯-聚酰亞胺導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、為了解決石墨烯填料本征熱導(dǎo)率和與聚合物親和性之間的矛盾，本文采用了高粘度聚酰胺酸與石墨烯在 SpeedMixer中直接高速共混后熱亞胺化來(lái)制備復(fù)合材料。并且針對(duì)直接共混法制備復(fù)合材料中出現(xiàn)的石墨烯水平取向的問(wèn)題制備了石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。以預(yù)先形成三維導(dǎo)熱通路的方式來(lái)制備石墨烯和聚酰亞胺的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
　　本文主要對(duì)實(shí)驗(yàn)中所使用的石墨烯填料以及合成的三維石墨烯進(jìn)行詳細(xì)表征，同時(shí)對(duì)所制備復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，熱穩(wěn)定性以及其他性能進(jìn)行調(diào)

2、查。
　　在直接共混法中，石墨烯的加入可以顯著提高聚酰亞胺的熱導(dǎo)率，并且隨著石墨烯的含量增多，熱導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)。當(dāng)石墨烯的含量?jī)H為0.1wt％的時(shí)候，聚酰亞胺的熱擴(kuò)散系數(shù)提高了47.6%。在最高石墨烯填充量11wt%的時(shí)候，聚酰亞胺的熱導(dǎo)率由0.254W/mK提高到了1.002W/mK，相對(duì)于純聚酰亞胺有著接近3倍的提升；
　　聚酰亞胺的熱穩(wěn)定性隨著石墨烯的加入呈先上升，后下降趨勢(shì)。當(dāng)石墨烯的含量為4 wt%的時(shí)候，材料的百

3、分之十熱分解溫度（ Td-10 wt%）提高了6.9℃。但是在11 wt%填料濃度下，Td-10wt%由純聚酰亞胺542.1℃下降到了539.5℃。聚酰亞胺的彈性模量隨著石墨烯含量的加入穩(wěn)步上升，當(dāng)石墨烯含量達(dá)到11 wt%的時(shí)候，彈性模量相對(duì)于純聚酰亞胺提高了一倍。拉伸強(qiáng)度和斷裂百分比都是隨著石墨烯的加入先上升后下降。石墨烯的含量達(dá)到0.5 wt%的時(shí)候，拉伸強(qiáng)度達(dá)到了98.5 MPa，相對(duì)于純聚酰亞胺提高了5.8%。0.1 wt%填

4、料含量使得聚酰亞胺的斷裂百分比達(dá)到了28.9%，相對(duì)于純聚酰亞胺有著顯著的提高。
　　在以預(yù)先形成三維導(dǎo)熱通路而制備出石墨烯三維結(jié)構(gòu)（3DSG），并且以聚酰亞胺填充三維網(wǎng)絡(luò)的空隙而形成石墨烯/聚酰亞胺導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法中。3DSG的存在可以顯著提高聚酰亞胺的熱導(dǎo)率，并且隨著3DSG含量的增加，熱導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)。當(dāng)3DSG的填充量11wt%的時(shí)候，聚酰亞胺的熱導(dǎo)率由0.254W/mK提高到了2.63 W/mK，相對(duì)于純聚酰亞胺有著接