石墨烯-聚酰亞胺導熱復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制備復合材料。并且針對直接共混法制備復合材料中出現的石墨烯水平取向的問題制備了石墨烯三維網絡結構。以預先形成三維導熱通路的方式來制備石墨烯和聚酰亞胺的導熱復合材料。
　　本文主要對實驗中所使用的石墨烯填料以及合成的三維石墨烯進行詳細表征，同時對所制備復合材料的導熱性能，熱穩(wěn)定性以及其他性能進行調

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率，并且隨著石墨烯的含量增多，熱導率呈上升趨勢。當石墨烯的含量僅為0.1wt％的時候，聚酰亞胺的熱擴散系數提高了47.6%。在最高石墨烯填充量11wt%的時候，聚酰亞胺的熱導率由0.254W/mK提高到了1.002W/mK，相對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。當石墨烯的含量為4 wt%的時候，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，當石墨烯含量達到11 wt%的時候，彈性模量相對于純聚酰亞胺提高了一倍。拉伸強度和斷裂百分比都是隨著石墨烯的加入先上升后下降。石墨烯的含量達到0.5 wt%的時候，拉伸強度達到了98.5 MPa，相對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到了28.9%，相對于純聚酰亞胺有著顯著的提高。
　　在以預先形成三維導熱通路而制備出石墨烯三維結構（3DSG），并且以聚酰亞胺填充三維網絡的空隙而形成石墨烯/聚酰亞胺導熱復合材料的方法中。3DSG的存在可以顯著提高聚酰亞胺的熱導率，并且隨著3DSG含量的增加，熱導率呈上升趨勢。當3DSG的填充量11wt%的時候，聚酰亞胺的熱導率由0.254W/mK提高到了2.63 W/mK，相對于純聚酰亞胺有著接