石墨导热膜及其制备方法技术

一种石墨导热膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：制备分散液，将经表面处理的多壁碳纳米管加入溶剂中混合，进行超声分散，形成均匀的碳纳米管分散液；制备聚酰胺酸树脂，向碳纳米管分散液中依次加入二胺单体、二酐单体和无机填料，经缩聚反应生成聚酰胺酸树脂；制备聚酰胺酸胶膜，将聚酰胺酸树脂流延，部分亚胺化后得到聚酰胺酸胶膜；制备聚酰亚胺复合薄膜，将聚酰胺酸胶膜高温加热并进行横纵双向拉伸，得到聚酰亚胺复合薄膜；制备石墨导热膜，将聚酰亚胺复合薄膜依次进行碳化和石墨化处理，得到石墨导热膜。上述石墨导热膜具有良好的机械和导热性能，石墨导热膜的制备方法工艺简单。单。单。

【技术实现步骤摘要】
石墨导热膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种石墨导热膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的散热材料是铜、银、铝之类的高导热的金属，但是随着电子元器件发热量的提高，已无法满足微电子产品的需要。石墨膜具有更高的导热性，良好的材料稳定性，在微电子封装和集成领域具有广阔的应用前景。
[0003]上世纪70年代，科学家发现聚酰亚胺(PI)薄膜经碳化和石墨化后能够获得接近于单晶石墨结构的高定向石墨导热膜。但由常规PI膜制备的石墨膜，导热率不高，机械性能差，不耐弯折，制备和使用过程中易于掉粉、破碎。随着5G通讯的铺开，对具有优异性能的热管理材料的需求也愈发迫切。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种石墨导热膜的制备方法，其制备方法简单，制备出的石墨导热膜的机械性能和导热性能优异。
[0005]一种石墨导热膜，所述石墨导热膜由聚酰亚胺膜经过碳化、石墨化、压延处理得到，所述石墨导热膜的厚度为15～50μm，所述石墨导热膜的抗拉强度＞60MPa，导热率＞1600W/(m
·
K)。
[0006]一种石墨导热膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0007](1)制备分散液，将经酸化或氨基化表面处理的不同长度的多壁碳纳米管加入溶剂中混合，进行超声分散，形成均匀的碳纳米管分散液；
[0008](2)制备聚酰胺酸树脂，向碳纳米管分散液中依次加入二胺单体、二酐单体和无机填料，经缩聚反应生成聚酰胺酸树脂；
[0009](3)制备聚酰胺酸胶膜，将聚酰亚胺酸树脂进行流延，部分亚胺化后得到聚酰胺酸胶膜；
[0010](4)制备聚酰亚胺复合薄膜，将聚酰胺酸胶膜进行高温加热并横纵双向拉伸，得到聚酰亚胺复合薄膜；
[0011](5)制备石墨导热膜，将聚酰亚胺复合薄膜依次进行碳化、石墨化及压延处理，得到石墨导热膜。
[0012]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(1)中的溶剂为N,N
’-
二甲基甲酰胺、N,N
’-
二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组成。
[0013]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(1)中的多壁碳纳米管直径为20～100nm，两种规格长度分别为(a)0.5～0.8μm、(b)2～5μm，a与b的质量比为80:20～60:40，碳纳米管总添加量为聚酰亚胺复合薄膜总质量的0.1～2％。
[0014]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的二胺单体为对苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲酮及3,4'-二氨基二苯醚中的一种或多种
组合。
[0015]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的二酐单体为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐及3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐中的一种或多种组合。
[0016]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的无机填料包括无机盐、氧化物、氮化物及碳化物中的一种或多种，优选为磷酸氢钙。
[0017]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的无机填料的粒径为50～2000nm，优选为500nm。
[0018]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中向碳纳米管分散液中加入二胺单体、二酐单体和无机填料的固体含量设定为10～35％。
[0019]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的无机填料占聚酰亚胺复合薄膜总重的0.05～5％。
[0020]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的二胺单体和二酐单体摩尔比为1：(0.8～1.2)，优选为1:1。
[0021]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的二胺单体为4,4'-二氨基二苯醚、二酐单体为均苯四甲酸二酐，二胺单体和二酐单体摩尔比为1:1，无机填料为磷酸氢钙。
[0022]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(2)中的聚酰胺酸树脂粘度控制在10～45
×
104mPa
·
s。
[0023]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(3)中所述亚胺化方法包括热亚胺化法和化学亚胺化法中的任一种，热亚胺化法为通过加热使聚酰胺酸脱水生成聚酰亚胺，化学亚胺化法为在聚酰胺酸中加入催化剂和脱水剂使之转变为聚酰亚胺。
[0024]本专利技术优选的技术方案中，所述步骤(5)中将聚酰亚胺复合薄膜依次放入炭化炉和石墨化炉中进行碳化和石墨化处理，取出后进行压延和裁切，即得到石墨导热膜。
[0025]一种石墨导热膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0026]制备分散液，将经酸化处理的多壁碳纳米管加入溶剂中混合，进行超声分散，形成均匀的碳纳米管分散液；
[0027]制备聚酰胺酸树脂，向碳纳米管分散液中依次加入二胺单体、二酐单体和无机填料，经缩聚反应生成聚酰胺酸树脂；
[0028]制备聚酰胺酸胶膜，将聚酰亚胺酸树脂进行流延，部分亚胺化后得到聚酰胺酸胶膜；
[0029]制备聚酰亚胺复合薄膜，将聚酰胺酸胶膜进行高温加热并横纵双向拉伸，得到聚酰亚胺复合薄膜；
[0030]制备石墨导热膜，将聚酰亚胺复合薄膜依次进行碳化和石墨化处理，得到石墨导热膜。
[0031]进一步的，所述制备分散液步骤中的溶剂为N,N
’-
二甲基甲酰胺、N,N
’-
二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组成。
[0032]进一步的，所述制备分散液步骤中的多壁碳纳米管直径为20～100nm，长度为0.5～5μm，添加量为聚酰亚胺复合薄膜总质量的0.1～2％，多壁碳纳米管的抗拉强度＞50GPa，导热率＞2500W/(m
·
K)。
[0033]进一步的，所述制备聚酰亚胺复合薄膜步骤中的亚胺化方法包括热亚胺化法和化学亚胺化法。
[0034]进一步的，所述制备聚酰胺酸树脂步骤中的二胺单体为对苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲酮及3,4'-二氨基二苯醚中的一种或多种组合。
[0035]进一步的，所述制备聚酰胺酸树脂步骤中的二酐单体为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐及3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐中的一种或多种组合。
[0036]进一步的，所述制备聚酰胺酸树脂步骤中的无机填料包括无机盐、氧化物、氮化物及碳化物中的一种或多种。
[0037]进一步的，所述制备聚酰胺酸树脂步骤中的向碳纳米管分散液中加入二胺单体、二酐单体和无机填料的固体含量设定为10～35％。
[0038]进一步的，所述制备聚酰胺酸树脂中的聚酰胺酸树脂粘度控制在10～45
×
104mPa
·
s。
[0039]一种采用上述方法制备的石墨导热膜，所述石墨导热膜抗拉强度＞60MPa，导热率＞1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨导热膜，其其特征在于，所述石墨导热膜由聚酰亚胺膜经过碳化、石墨化、压延处理得到，所述石墨导热膜的厚度为15～50μm，所述石墨导热膜的抗拉强度＞60MPa，导热率＞1600W/(m
·
K)。2.如权利要求1所述的石墨导热膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)制备分散液，将经酸化或氨基化表面处理的不同长度的多壁碳纳米管加入溶剂中混合，进行超声分散，形成均匀的碳纳米管分散液；(2)制备聚酰胺酸树脂，向碳纳米管分散液中依次加入二胺单体、二酐单体和无机填料，经缩聚反应生成聚酰胺酸树脂；(3)制备聚酰胺酸胶膜，将聚酰亚胺酸树脂进行流延，部分亚胺化后得到聚酰胺酸胶膜；(4)制备聚酰亚胺复合薄膜，将聚酰胺酸胶膜进行高温加热并横纵双向拉伸，得到聚酰亚胺复合薄膜；(5)制备石墨导热膜，将聚酰亚胺复合薄膜依次进行碳化、石墨化及压延处理，得到石墨导热膜。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组成。4.如权利要求2-3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的多壁碳纳米管直径为20～100nm，两种规格长度分别为(a)0.5～0.8μm、(b)2～5μm，a与b的质量比为80:20～60:40，碳纳米管总添加量为聚酰亚胺复合薄膜总质量的0.1～2％。5.如权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的二胺单体为对苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺，曾彩萍，杨继明，付高辉，曹义，陶鑫，
申请(专利权)人：江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：