黑色聚酰亚胺薄膜除了具备通常聚酰亚胺薄膜共有的耐高低温等极端温度、热尺寸稳定性好和电气绝缘性优良等性能外，还因其光透过率低、光反射系数低具有不透明、可遮光的特点。由于其遮光性能良好，所以在保护集成电路的设计、发展电子产品核心技术上具有重要的意义。其被广泛应用在挠性电路板基材、摄像机电子装置、LED显示及照明背光源、遮光材料光固定衰减器和光终端器件等光电子产品领域[5~6]。79027

1 填料选择

早在1990年，日东电工株式会社的山崎博司等就将碳黑浆加入反应溶液中进行聚酰胺酸(PAA)的合成，进而亚胺化制成黑色聚酰亚胺薄膜[7]。然而由于碳黑颗粒相对较大，对聚酰亚胺没有补强作用，还会减弱其机械强度，不利于填料在聚合物基体中的均匀分散，因此碳黑类填料在近年来应用越发少见。而碳纳米材料既具有极佳的遮光性又不会降低聚酰亚胺薄膜的其他性能，是目前研究的热门。

最为常见的两类碳纳米材料填料是石墨烯类改性物及碳纳米管类改性物。未经化学改性的石墨烯在有机溶剂中分散性较差、与聚合物基体之间的界面相互作用较弱，不利于制备聚合物纳米复合材料[8]。通过对其进行化学改性引入官能团，将之功能化可解决此类问题。

石墨烯是一种碳原子紧密堆砌于蜂窝状晶格中的平板片状物质，因其异常的电学、物理学和化学性能，在纳米科学领域和凝聚态物理学上有着性影响[9]。

在制备聚合物基复合材料过程中，通常通过化学改性将羟基、羧基等官能团引入石墨烯得到氧化石墨烯，以提高其界面结合力，增强其与有机溶剂和聚合物基体的相容性。

Wei-HaoLiao[10]等用Hummers法制得氧化石墨烯（GO），再对其进行胺功能化，与反应单体混合进行原位聚合制得PAA，涂膜后经亚胺化得到黑色PI薄膜。在拉伸模量、热膨胀系数上都有不小的改善。HunWookHa[13]等用Hummers法分别制备了氧化石墨烯和还原氧化石墨烯（rGO）。将不同含量的GO与rGO混入DMAc中，与用DMAc稀释后的PAA（ODA与PMDA反应制得）混匀，涂膜后亚胺化得到复合薄膜。SEM与TEM测试表明GO比之rGO分散更为均匀，力学性能亦更佳。论文网

还可以在氧化石墨烯的基础上，引入胺苯基团、硅氧基对石墨烯功能化，进一步提高复合材料的各项性能。

MitraYoonessi[12]等以p-PTMAS与氧化石墨烯反应，再将其放入s-BPDA中，加热回流以在表面上引入胺苯基。将改性石墨烯在氯仿中混合均匀，将PI溶于氯仿，超声混匀，涂膜后除去溶剂即得到PI复合薄膜。改性石墨烯复合PI的模量、固化速率等指标都比石墨烯复合PI有明显提高。Ok-KyungPark[14]等用对硝基苯四氟硼酸重氮盐来处理纳米片状石墨烯，将之胺苯基功能化。将APGNS与DABCO混合于NMP中，加入ODA聚合制得PAA，涂膜后经去溶剂、亚胺化两步制得复合薄膜。其力学性能、水蒸气阻隔性、电导率都较纯PI大为提高。Wei-HaoLiao[15]等用Hummers制备GO，将其混入DMAc中，加入OAPS，回流搅拌以将硅氧基引入石墨烯表面，用溶剂洗净。之后加入反应单体中，生成PAA与改性石墨烯的混合物，涂膜后去溶剂再亚胺化即可得到复合膜。产物中填料分布均匀，力学性能、介电性均优于GO与PI的复合膜。

直接在石墨烯表面引入氟原子是目前较为新颖的一种改性方式，可以提高石墨烯的极性、疏水性和耐热性。

XuWang[16]等先以Hummers法制备疏松GO，先用氮气氛加热除去水与氧，而后用氟、氮混合气体加热直接氟化。将氟化石墨烯置于NMP中超声混合均匀，加入已经由BPDA和ODA合成好的PAA溶液中，经涂膜、去溶剂和亚胺化，得到最终产物。经测试，少量的氟化石墨烯填料即可有效改善PI的介电性和疏水性，且并未降低PI的其他优越性能。