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聚酰亚胺(Polyimide,PI)因具有高耐热性,一定条件下的易加工性和良好的机械性能等优良特性而被广泛应用于航空航天、微电子、汽车和包装行业,但传统的PI已经不能满足现代电子等行业对材料性能的要求。将无机粒子引入PI基体中,形成PI复合材料,是目前对PI改性工作中较为有效的方法,可以提高材料的热稳定性、机械性能和电学性能等。 本论文的研究工作包括三个部分: 首先,以均苯四甲酸二酐(PMDA)和2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为原料制备了聚酰胺酸(PAA),用热聚合法制备了g-C3N4,然后与PAA溶液通过原位聚合和热亚胺化的方法制得PI/g-C3N4复合薄膜,探讨了g-C3N4的加入对PI复合体系结构和性能的影响。结果表明,复合薄膜的力学性能明显增强。拉伸强度和断裂伸长率在g-C3N4含量为2wt%时达到最大值,分别为102 Mpa和9.1%,与纯PI薄膜相比,分别增加了23%和21%,而拉伸模量在加入4wt% g-C3N4时达到最大值,提高了46%。在加入8wt%g-C3N4到PI基体后,发现复合薄膜的热稳定性得到提高,Td,5%和Td,10%与纯PI相比分别提高了40℃和39℃。另外,本文还研究了复合体系的介电性能和光学性能。 其次,以PI为基体,石墨烯(GN)为导体增强材料,基于渗流理论制备了一系列不同含量的PI/GN复合薄膜,并且研究了其结构和形态,以及复合薄膜的介电性能和导电性能。结果证明,复合薄膜具有很低的渗流阈值(1.3gvol%),介电常数和电导率部在渗流阈值处突然增大,其中介电常数最大可达106,是纯PI的30倍。复合薄膜的介电常数和介电损耗在渗流阈值处表现出了很强的频率依赖性,随着频率的增加而剧烈减小。 第三,先将BaTiO3颗粒通过KH550改性,后以PI为基体,改性后的BaTiO3为功能体,制得了PI/BaTiO3两相复合薄膜,研究了填料含量和外电场频率对材料介电常数和介电损耗的影响。基于混合法则和渗流理论制备7 PI/BaTiO3/GN三相复合薄膜,与各两相复合体系的介电性能进行分析比较,结果发现PI/BaTiO3/GN三相复合薄膜的介电常数最大在100Hz下为127,是PI基体的36倍,是同BaTiO3含量PI/BaTiO3基体的27倍多。与PI/GN两相复合薄膜相比,三相复合薄膜的渗流阈值(1.54vol%)较大,电导率较小,但表现出了更高的介电常数和更低的介电损耗。