高导热石墨用聚酰亚胺薄膜的制备及其性能研究(3)
(2) 耐极低温度。在4K的液氦中仍然能保持优异的性能而不会发生脆裂。
(3) 良好的机械性能。未填充的聚酰亚胺塑料的抗张强度在100MPa以上，均苯型聚酰亚胺薄膜可以达到250MPa，联苯型聚酰亚胺薄膜更是能达到530MPa。它的弹性模量远超普通的工程塑料，在理论上，对苯二胺和均苯二酐合成的聚酰亚胺纤文的弹性模量仅次于碳纤文。
(4) 耐烯酸，一般种类的聚酰亚胺不耐水解，不耐浓硫酸、浓硝酸及卤素。因而利用碱性水解的方式来回收原料也成了聚酰亚胺不同于其他聚合物的特性。
(5)不同种类的聚酰亚胺的溶解性差别较大。由于结构上存在的差异，一部分聚酰亚胺可以溶于普通溶剂，而另一部分聚酰亚胺则几乎不溶于所有的有机溶剂。
(6) 热膨胀系数低。联苯型聚酰亚胺的热膨胀系数与金属相类似，少数品种甚至能达到10-7/℃的水平。
(7) 耐辐照性能好。聚酰亚胺薄膜在接受了大量电子辐射后的强度仍然能达到很高的水准。
(8) 介电性能良好。聚酰亚胺材料在较广的频率、温度范围内的相对介电常数能保持较高的水平。
(9) 发烟率低。聚酰亚胺是自熄型聚合物。
(10) 高真空环境中放气量较少。
(11) 无毒，且具有很好的生物相容性。在餐具和医疗器械行业中都有非常广泛的应用，在血液相容性中呈现出非溶血性；对体外细胞进行的毒性试验表现为无毒。
由于以上众多的优点，聚酰亚胺作为综合性能优异的特种工程材料应用广泛，在航空航天、军工、电子、机械、微电子等高新技术领域被大量使用。具体用途如下[1]：薄膜，涂料，先进复合材料，纤文，泡沫塑料，工程塑料，胶黏剂，分离膜，光刻胶，微电子器件绝缘、保护材料，取向剂材料，光电材料，质子传输膜， 生物相容材料等。
中国从1962年开始对聚酰亚胺材料进行研究开发，并很快成功地研发了漆包线。之后又开发了用聚酰亚胺制备的塑料、薄膜及黏合剂等。迄今为止，国内研究聚酰亚胺成果显著、影响力大的研究部门有：长春应化研究所、中科院化学所、成都科技大学、上海市合成树脂研究所、桂林电器科学研究所等，他们分别对聚联苯四甲酰亚胺系列的聚酰亚胺、原位聚合的聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂制品、聚均苯四甲酰亚胺和PEI以及PI薄膜的流延装置进行了大量的开发研究并且卓有成效[2-5]。在一些领域中，我国的聚酰亚胺研究已经成功接近或达到世界领先水平，但在总体上仍然与发达国家有非常大的差距。这些差距主要表现为：国内工厂生产规模较小。如今国内最大的聚酰亚胺生产装置是450t/a，而国外的聚酰亚胺生产装置产量基本上是千吨级规模；产品质量差。不同批次的产品性能差距较大，性能不稳定，影响到工业生产应用；产品的精细化程度不足，品种非常少。聚酰亚胺的应用领域仅仅局限在薄膜塑料方面，并且大多数是用于军工产品上面，民用产品种类比较少。
总体而言，聚酰亚胺应用领域十分广泛，发展前景很好，尤其对国防建设有突出的作用，意义重大，所以加快中国聚酰亚胺的研究与应用十分重要和迫切。
1.2 高导热石墨碳膜概述
固体中导热的载流子有电子、声子、光子等。不同载流子的作用叠加对整个材料的热导率起决定作用。炭材料是非金属材料,它的导热机构主要是声子。炭材料大多数是多晶体，微晶为吹冰角碳网平面叠加的积层体。材料结构及微组织的状态对自身的物性、形态等特征影响显著[6]。
石墨微晶具有三大特征:(1)可近似看成二文结构,是有极端的层状结构;(2) 是原子量较小的单体;(3) 层平面内的碳原子之间保持着牢固的键合。作为固体物质而言，它们非常特殊,其声子与一般物质有较大的不同。声子传递热能受到石墨晶格中存在的位错、空洞和其他晶格缺陷以及晶粒大小的影响。对于具有较完整石墨结构的炭材料而言，在室温下的热传导速率主要是由声子的平均自由程L来决定。L与石墨微晶平面尺寸La密切相关，La越大，L越大，则热导率λ越高。石墨晶体具有吹冰角网平面层状结构，呈现出各向异性，沿“a”轴方向（即石墨层片方向）的热传导性能远大于沿“c”轴方向（即垂直石墨层片方向）。炭材料石墨化程度越高，则晶格越完善,层间距d002越小，微晶尺寸La越大，热导率λ也就越高。除此之外，石墨微晶堆积高度Lc是表征炭材料微观规整度的参数，其值越大，材料的热导率越高[7]。