用于石墨化的聚酰亚胺膜制造技术

本发明专利技术提供一种用于石墨化的聚酰亚胺膜，其包括有由二胺与二酸酐单体聚合而成的聚酰亚胺聚合物；一无机微粒，其重量占该膜总重量的0.50wt％以下；一有机微粒，其重量占该膜总重量的0.05wt％以上，且有机微粒的中位粒径(D50)为1～20微米，最大粒径(Dmax)小于30微米；及使该聚酰亚胺膜的核心部空隙容积(core void volume,Vvc)高于0.040立方微米/平方微米(μm

【技术实现步骤摘要】
用于石墨化的聚酰亚胺膜
本专利技术关于一种用于石墨化的聚酰亚胺膜，该膜经过高温制程后可得一具有良好外观及热扩散特性的石墨膜。
技术介绍
轻薄化的行动装置开发已是目前电子产品的发展趋势，电子元件缩减体积使元件做紧密的堆积，因此芯片、背光模块及电池等的散热问题成为重要的议题。在导热、散热效能要求逐渐严苛时，人造软性石墨膜的问市让这些问题得以有解决方案。人造石墨膜相较于传统金属铜或铝散热材料，具有更好的热传导性、柔软性及较低的密度(轻量化)，让石墨膜在行动装置上被大量地使用。高导热人造石墨膜在制造上是将高芳香结构高分子薄膜经过一串的高温裂解反应与原子重新排列过程而成，这些高温处理过程被称为碳化与石墨化。碳化制程的主要功能为热裂解非碳元素，处理温度约在500-1500℃之间。石墨化的功用则是通过高温来推动碳原子，使碳原子重新排列而形成连续有序的层状结构，该过程会扮随着发泡的现象，而形成发泡石墨层结构，其操作温度发生在2000-3000℃间。对所得到的发泡石墨膜进行轧延处理后可获得具有柔软性的石墨膜，以适合于电子设备中的散热及电磁波遮蔽层。已知石墨膜的制造工艺是将高分子膜，尤其是聚酰亚胺膜，经由裁切为片状，以多片相叠后为一层，再以石墨垫片将聚酰亚胺膜各层分隔后进行热处理，称之叠烧；又例如，将聚酰亚胺膜以大于5公尺的卷状膜进行热处理，称之卷烧。不论是叠烧或卷烧，为了提高石墨膜单位批次的产能，通常利用提高每炉次的入料量，如此必须提高炉内原料膜的填充密度并压缩膜与膜之间的空间，造成碳化过程中焦油排出的阻碍，此现象造成石墨膜的膜与膜间的沾粘、破损、表面的色差现象，如第1图10所示。在过去，为了改善前述现象，通常利用添加一定比例的无机微粒，提高膜面的表面粗糙度，使该高分子膜与膜之间具有抗静电吸附的效果。然而，其缺点为，为达到抗静电吸附效果的无机微粒添加量而造成的石墨化后的热扩散特性下降。无机微粒于聚酰亚胺膜中的功能，除了避免上述的静电吸附外，也可做为帮助石墨发泡的发泡剂。适量无机微粒可使聚酰亚胺膜石墨化时顺利发泡，发泡后的石墨膜经由辗压后具有较佳的柔韧性。然而无机微粒的存在，在石墨化过程中，非碳的异原子会掺杂于晶格中或晶格间隙中，使石墨膜结构产生缺陷，导致石墨导热性质下降，因此通常不会添加超过聚酰亚胺膜总重量的1wt％。然而，上述有限的无机微粒添加量却无法达到有效的抗沾黏效果。且无机微粒通常比重较高，不易于膜面产生粗糙状，因此提高其添加比例不但无法有效降低聚酰亚胺膜与膜之间的静电吸附，还会使石墨膜的特性下降。此外，提高无机微粒粒径虽也可微幅提升抗静电的效果，但较大粒径的无机微粒会造成石墨膜表面突起的凸点或亮点，对外观产生不良影响。
技术实现思路
本专利技术用于石墨化的聚酰亚胺膜，其包括有：由二胺与二酸酐单体聚合而成的聚酰亚胺聚合物；一无机微粒，其重量占该膜总重量的0.50wt％以下；一有机微粒，其重量占该膜总重量的0.05wt％以上，且有机微粒的中位粒径(D50)为1～20微米，最大粒径(Dmax)小于30微米；及使该聚酰亚胺膜的核心部空隙容积(corevoidvolume,Vvc)高于0.040立方微米/平方微米(μm3/μm2)。本专利技术的效果在于：改善聚酰亚胺膜石墨化后发生沾黏与异色的现象，并且维持良好的热扩散性。【附图说明】图1为习知石墨膜沾黏、破损的外观。图2为本专利技术制成石墨膜的外观。已知的石墨膜10本专利技术的石墨膜12【具体实施方式】本专利技术用于石墨化的聚酰亚胺膜，其包括有：由二胺与二酸酐单体聚合而成的聚酰亚胺聚合物；一无机微粒，其重量占该膜总重量的0.50wt％以下；一有机微粒，其重量占该膜总重量的0.05wt％以上，且有机微粒的中位粒径(D50)为1～20微米，最大粒径(Dmax)小于30微米；及使该聚酰亚胺膜的核心部空隙容积(corevoidvolume,Vvc)高于0.040立方微米/平方微米(μm3/μm2)。请参阅图2，该聚酰亚胺膜经高温碳化及石墨化后产生一平整的石墨膜12，而无沾黏与异色的现象。本专利技术通过向聚酰亚胺膜内添加无机与有机微粒以提高核心部空隙容积。本专利技术的抗石墨化沾黏与异色的具体概念为：提高膜与膜之间的间隙，也就是，提高核心部空隙容积，使高温裂解的焦油可从间隙排出，降低焦油残留于膜与膜之间造成沾黏，或残留于膜面的内侧，造成内侧色泽与外侧边缘脱除焦油状态不一致产生的异色。膜与膜之间的间隙是由聚酰亚胺膜表面微小的高低起伏之间的空间所产生。而控制膜面高低起伏的方法于本专利技术中称之为表面形貌的控制。本专利技术通过使用添加无机及有机微粒分散于主体聚酰亚胺聚合物之中，此法优点在于具有灵活的调控性与生产操作性。表面形貌分析本专利技术中表面形貌是利用膜面的核心部空隙容积(Vvc)的大小作为评价依据。本专利技术的表面形貌量测是基于ISO25178规范的定义方法测得。核心部空隙容积是通过膜面的细微突起形貌产生，其核心部空间定义的范围为单位面积介于10％至80％的突起高度的容积，核心部空隙容积为核心部实体容积(Corematerialvolume，Vmc)以外的核心部空间。本专利技术对于聚酰亚胺膜的膜面形貌分析的指标，不限制于核心空隙容积Vvc的表示方式，其他ISO25178规范的表面形貌参数亦可对应于本专利技术所描述的特征，例如：高度参数(平均高度Sa、最大高度Sz、均方根高度Sq、偏度Ssk、峰度Sku、最大波峰高度Sp、最大波谷深度Sv)、空间参数(最小自相关长度Sal、表面性状长宽比Str、表面性状方向Std)、混合参数(均方根斜率Sdq、界面展开面积比Sdr)、功能参数(负荷面积率Smr、逆负荷面积率Smc、核心部高度差Sk、突出波峰部高度Spk、突出波谷部深度Svk、分离突出波峰部与核心部的负荷率面积Smr1、分离突出波谷部与核心部的负荷率面积Smr2、Sxp极点高度)、功能体积参数(波谷部空隙容积Vvv、波峰部实体体积Vmp、核心部实体体积Vmc)等。聚酰亚胺的组成本专利技术的聚酰亚胺膜可使用一种二胺及一种二酐单体，或两种及两种以上二胺或二酐进行聚合，得聚酰胺酸溶液后进行涂布。本专利技术中，可选的二胺单体为4,4'-二胺基二苯醚(4,4'-oxydianiline(4,4'-ODA))及对苯二胺(phenylenediamine(p-PDA))，而且优选的在不影响本专利技术的效果外可添加少量1种或2种以上的其他二胺；可选的二酐单体为均苯四甲酸二酸酐(pyromelliticdianhydride(PMDA))及3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(3,3′,4,4′-Biphenyltetracarboxylicdianhydride(BPDA))，而且优选的在不影响本专利技术的效果外可添加少量1种或2种以上的其他二酐。无机微粒适量无机微粒可使聚酰亚胺膜石墨化时顺利发泡，发泡后的石墨膜经由辗压后具有较佳的柔韧性。可作为发泡用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于石墨化的聚酰亚胺膜，其包括：/n由二胺与二酸酐单体聚合而成的聚酰亚胺聚合物；/n一无机微粒，其重量占该膜总重量的0.50wt％以下；/n一有机微粒，其重量占该膜总重量的0.05wt％以上，且有机微粒的中位粒径为1～20微米，最大粒径小于30微米；及/n该聚酰亚胺膜的核心部空隙容积高于0.040立方微米/平方微米。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于石墨化的聚酰亚胺膜，其包括：
由二胺与二酸酐单体聚合而成的聚酰亚胺聚合物；
一无机微粒，其重量占该膜总重量的0.50wt％以下；
一有机微粒，其重量占该膜总重量的0.05wt％以上，且有机微粒的中位粒径为1～20微米，最大粒径小于30微米；及
该聚酰亚胺膜的核心部空隙容积高于0.040立方微米/平方微米。


2.如权利要求1所述的用于石墨化的聚酰亚胺膜，其中所述无机微粒包括磷酸二氢钙、磷酸氢钙及磷酸钙。


3.如权利要求1所述的用于石墨化的聚酰亚胺膜，其中所述有机微粒包括压克力、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、棕梠蜡、合成蜡及羊毛脂蜡。


4.如权利要求1所述的用于石墨化的聚酰亚胺膜，该聚酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家浩，蔡孟颖，赖昱辰，苏康扬，
申请(专利权)人：达迈科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71