电子科技飞速发展,不断推动着相关领域科技的进步。电子封装材料作为电子元器件的重要组成部分,对电子产品的性能有着重要的影响。电子封装材料能够有效保护电子元器件免于外界环境的干扰,保证信号的有效传输及功能稳定,新一代电子产品的问世往往代表着电子元器件更高效的功能化和更高的使用频率,在这种趋势下,传统的封装材料已经不能够满足超大规模集成电路的严苛要求,因此研究设计综合性能优异的聚合物封装材料以替代传统封装材料成为当下的研究热点之一。聚芳醚酮(PAEK)是具有芳香族结构的一类特种工程材料,具有较低的介电常数、优异的热性能和良好的机械性能,特定功能化的聚芳醚酮类材料在诸多高端技术领域已展现出巨大的潜在应用价值,通过聚合物分子设计,在保持聚芳醚酮材料优异的热性能和机械性能的前提下降低其介电常数,是研究设计微电子领域封装材料的一种有效途径。笼型倍半硅氧烷(POSS)作为一种具有空心结构的功能性纳米粒子具有很强的可设计性和特定功能性,在光电材料、智能响应材料等领域具有广泛的应用,由于其空心纳米结构,将其引入聚合物材料中降低材料的介电常数也引起了许多科研工作者的兴趣。将POSS引入聚合物材料中的方式有很多,其中以共价键的方法将其引入聚合物中能够保证其在材料中达到良好的分散,并且可以有效提高其与聚合物材料间的相容性,因此本论文以两种不同的分散形式制备了POSS/聚芳醚酮纳米复合材料,研究了POSS的引入对复合材料介电性能、热性能和机械性能的影响。首先,以共价键的方法利用POSS所带有的氨基与设计合成的含有苯羧基官能团的聚芳醚酮通过形成酰胺键,将POSS接枝于聚芳醚酮侧链上,设计制备了侧链含有POSS的聚芳醚酮复合材料并对基体聚合物和复合材料进行了结构表征与性能测试,讨论了POSS在复合材料中的分散状态及其对复合材料介电性能、热性能和机械性能的影响。结果表明,以共价键的方法将POSS引入聚芳醚酮中,使其在复合材料中表现出良好的分散性,没有明显的团聚现象发生。POSS的引入有效地降低了基体聚合物的介电常数,随着POSS在复合材料中含量的提高,复合材料的介电常数逐渐下降,当POSS的摩尔含量为10%时,复合材料的介电常数降至1.63,与此同时复合材料仍然保持良好的热性能和优异的机械性能。在上述研究、本组之前研究以及诸多文献报导中发现,如果复合材料中只存在基体聚合物和纳米粒子两者,无论以侧链接枝、封端、超支化等诸多方法将其以共价键或其他方式引入,纳米粒子在复合材料中大多会形成10 nm左右的纳米团簇,不能以单分散的形式存在,而单个的POSS纳米粒子尺寸大多为1~2 nm左右,这样纳米粒子在复合材料中的功能效率会大大降低。因此本论文先将POSS纳米粒子以共价键的形式接枝于氧化石墨上,以氧化石墨为载体,将带有高度分散的POSS纳米粒子的复合物通过溶液共混的方式引入基体聚合物中,有效地提高了POSS在复合材料中的分散程度,大幅度提高了纳米粒子的功能效率,对其介电性能进行测试发现,随着POSS-氧化石墨复合物在复合材料中质量分数的增加,复合材料的介电常数逐渐降低,当复合物的质量分数达到3.0 wt%时,复合材料的介电常数降至2.01,对比研究发现纳米粒子的功能效率得到了大幅度的提升,在有效降低复合材料介电常数的同时,显著降低了纳米粒子在复合材料中的质量分数,同时复合材料的杨氏模量有了大幅度的提高。本论文研究工作基于POSS和聚芳醚酮展开,通过不同的方式将POSS引入聚合物中制备了两种低介电常数聚芳醚酮复合材料,对比了POSS纳米粒子不同的引入方式对材料的介电性能影响,期望本论文的研究成果能够为低介电常数材料或纳米复合材料的设计和制备提供一些启发。