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分别采用直接掺杂法和溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板。主要研究了Al2O3含量、树脂含量、玻璃布含量等组成及制备工艺等因素与聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板的密度、线膨胀系数、玻璃化温度、表观分解温度、力学性能、电学性能、热传导性能之间的关系。
通过实验研究主要得到以下结论:(1)采用溶胶-凝胶法制备的聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板的密度随Al2O3含量的增加先减小后增大;而用该法制备的聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板随树脂含量的增加而增人。
(2)采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板,线膨胀系数随Al2O3含量增加先减小后增大,低于采用直接掺杂法制备的聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板的线膨胀系数。(3)组成及制备方法对聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板的熔点Tm的影响较小,约为408±4℃,与纯树脂的熔点(411℃)基本相同。
(4)采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板,Al2O3含量比较低时,玻璃化转变温度Tg随Al2O3含量的增加迅速增大。Al2O3含量增加到15~17%附近之后,随Al2O3含量的增加开始降低。Tg的最大值出现在Al2O3含量为15±1%的范围内,约为280℃,远高于纯聚酰亚胺层压板的玻璃化转变温度Tg;玻璃纤维含量对线膨胀系数、玻璃化温度Tg影响比较显著,适当提高玻璃纤维含量儿乎可以成倍地降低线膨胀系数,较人幅度地提高Tg。
(5)采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板在Al2O3含量在O~5%范围内时,表观分解温度Td随Al2O3含量的增加而迅速提高。Al2O3含量增加到5%附近之后,Td随Al2O3含量的增加开始降低。Td的最人值人约出现在Al2O3含量为4~5%的范围内,最人值约为580℃,比纯聚酰亚胺层压板的表观分解温度(561℃)高出近20℃。用该法制备的不同树脂含量的层压板当树脂含量由38.6%增加到52.5%,Td由551℃提高到566℃。
(6)采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板,可以获得极为优良的高温力学性能,Al2O3含量及玻璃布含量对室温下的力学性能影响不大。树脂含量保持在50±2%,Al2O3含量在15±1%的范围内时,300℃下的弯曲强度达到最大值,最大值可达130~140MPa。
(7)采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板,可以获得极其优良的高温电学性能。树脂含量保持在50±2%附近,Al2O3含量约为14~15%时,300℃下的体积电阻率最高可达1011Ω·m以上。
(8)采用直接掺杂法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板,可以较人幅度地改善热传导性能。采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合层压板,则不利于改善热传导热性能。