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聚酰亚胺层压板因具有高热稳定性、高强度与高模量、优异的电性能、耐核辐射、耐化学溶剂性等优异性能而被广泛应用于航空航天、航海、特种电机电器、微电子等高科技工业领域。随着这些工业领域的高速发展，传统的聚酰亚胺层压板已不能满足更高要求的应用。为了进一步提高聚酰亚胺层压板的耐热性、热传导性能、电性能及高温力学性能，因此本文研制了聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合层压板。
本论文采用直接掺杂法，首先把纳米Al<,2>O<,3>直接掺入至可熔性聚酰亚胺前驱体中，经高速搅拌制备聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合浸渍树脂，然后浸涂在玻璃布上制备聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合胚布，经热压成型制备了聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合层压板。分别采用压机压制和手工压制成型制备不同Al<,2>O<,3>含量的聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合层压板，研究了Al<,2>O<,3>含量与复合层压板的密度、热性能、力学性能、热传导性能、电性能之间的关系。并探讨了不同的成型压力和成型温度对复合层压板的热性能、力学性能、热传导性能、电学性能的影响。
研究结果表明，采用直接掺杂法制备聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合层压板，在技术上是可行的。纳米复合层压板的密度随着Al<,2>O<,3>含量的增加线性增加，实测值的变化规律与密度的加和性基本相符。纳米Al<,2>O<,3>的加入并没有改善线膨胀系数，反而有所增大。玻璃化转变温度随Al<,2>O<,3>含量的增加先增大后减小，Al<,2>O<,3>含量在13～14.5％之间时，玻璃化转变温度出现最大值，约为269℃，高于纯聚酰亚胺层压板的玻璃化转变温度(240℃)。表观分解温度随Al<,2>O<,3>含量的增加先增大后减小，Al<,2>O<,3>含量在8.9％附近出现最大值，约为585℃，比纯聚酰亚胺层压板的表观分解温度(567℃)高出近20℃。Al<,2>O<,3>含量对高温力学性能影响的情况与对玻璃化转变温度的影响一致。Al<,2>O<,3>含量在13～14.5％之间时，300℃下的弯曲强度及弯曲模量达到最大值，弯曲强度为108.5MPa，弯曲模量为3.64GPa，远高于纯聚酰亚胺层压板在300℃下的弯曲强度(35.0MPa)及弯曲模量(0.82GPa)。比较手工压制的层压板和压机压制的层压板，前者的冲击强度远高于后者，而高温弯曲强度及弯曲模量则相反。导热系数随Al<,2>O<,3>含量的增加而增大，但增大的幅度较小。树脂含量为50.4％、Al<,2>O<,3>含量为14.5％时，采用直接掺杂法制备的聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合层压板的导热系数约为0.374 W/(m·K)。引入纳米Al<,2>O<,3>对层压板常态、浸水168h后的体积电阻率影响很小。复合层压板的击穿场强在Al<,2>O<,3>含量不超过14.5％时仅稍有下降，但超过15.1％后降低的幅度增大。聚酰亚胺/Al<,2>O<,3>纳米复合层压板比较适合的成型压力在100～225 kgf/cm<2>之间、成型温度约为365℃，在此条件下压制的纳米复合层压板可以获得较好的综合性能。对比沿玻璃布横向切割和纵向切割的层压板的性能，横向的玻璃化转变温度低于纵向的，力学性能略高于纵向。