一种PI导热绝缘复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种PI导热绝缘复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的PI导热绝缘复合材料，包括聚酰亚胺基材层以及涂布在所述聚酰亚胺基材层的单侧或双侧的导热型硅橡胶层。本发明专利技术的PI导热绝缘复合材料在厚度很薄的情况下，具有优异的导热性能和绝缘性能，导热系数大于1w/mk，绝缘强度大于4kv/mil，而且在高温环境下依然能够保持很好的导热性和绝缘性，产品稳定性好。定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种PI导热绝缘复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导热绝缘材料
，具体涉及一种PI导热绝缘复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着电子行业的快速发展，电子产品的功能变强大的同时携带越来越轻便化，体积越来越小，功能越来越强大，这样导致集成度越来越高，体积在缩小，直接导致电子元器件的散热要求越来越高。
[0003]目前，聚合物介质在电力电子
中大量应用，并且伴随着电力电子设备的微型化发展，对聚合物介质绝缘性能提出了越来越高的要求。因此，通过减小绝缘结构尺寸而达到设备微型化的同时，绝缘介质所承受的电场强度会进一步增加，导致绝缘材料局部击穿甚至整体烧毁的可能性加大。同时，高绝缘性能的聚合物介质通常具有较差的热导性能，导致设备运行中热量无法散失而使材料长期工作在较高温度，这种持续的发热老化会严重影响到绝缘材料性能与寿命。
[0004]现有技术中，在新能源汽车中常选用的PTC热敏陶瓷作为其空调的加热方式，因此需要一款既导热又绝缘的材料，满足其绝缘性的同时，最大限度的把热量输送到乘客舱和电池组等相关区域。由于新能源汽车PTC空调的工作温度达到200度以上，需要一款耐高温的薄膜作为基材；因新能汽车的工作电压较高，需要绝缘性非常好薄膜作为基材；聚酰亚胺PI是一种常见的特种工程塑料，作为结构材料及功能性材料广泛应用于微电子等特殊领域。但是，单独的聚酰亚胺薄膜导热性能差，还无法满足绝缘、高导热的综合性能要求。
[0005]CN102391646B公开了一种增强型高绝缘复合材料及其制备方法，所述复合材料包括基体树脂和添加剂，所述基体树脂为微米级聚酰亚胺PI，所述添加剂为纳米级氧化锌ZnO，该复合材料中各组分的质量百分比为：聚酰亚胺PI为90
‑
99％、氧化锌ZnO为1
‑
10％；所述增强型高绝缘复合材料的制备方法，包括如下步骤：氧化锌ZnO分散、表面处理以及聚酰亚胺PI模塑粉预处理、液相混合两种原料粉末并进行快速搅拌及烘干处理、冷压成型、高温成型；采用该专利技术方法制备的复合材料同时具备高绝缘性与良好的导热性能。该专利技术采用在PI中加入导热填料来提高材料的导热性能，但是，导热填料加入太多会影响聚合物的成膜性，当添加剂含量为10wt％时，其导热系数在0.3W/mK以下，所以，该专利技术导热填料的加入对PI材料的导热性能提高有限。
[0006]CN110154418A公开了一种导热性好的PI膜的制造方法，其具体制造方法为采取原位聚合的方法将所需的填料与溶剂和二胺、二酐混合反应制得带有所需填料的聚酰胺酸；然后利用涂膜机将聚酰胺酸均匀的涂布在平面板材上，再将其放入高温烘箱中进行亚胺化生成所需的聚酰亚胺；最后取出产品将板材上的聚酰亚胺薄膜剥离后即可制得所需的聚酰亚胺层；接着将聚酰亚胺层放入中间，在其上下各铺一层环氧树脂层，利用压延机将其压延结合即可制得所需的材料。该专利技术的方法制得的聚酰亚胺复合薄膜具有绝缘但导热良好的特点，可应用在LED照明等多个领域。但是，该氮化硼掺杂的PI材料的导热系数也仅提高至
0.015W/mK，同样对PI材料的导热性能提高有限。
[0007]因此，亟需开发一种高导热、表面平整度更好的材料来满足对复合导热绝缘材料发展的需求。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种PI导热绝缘复合材料及其制备方法和应用，本专利技术的PI导热绝缘复合材料在厚度很薄的情况下，具有优异的导热性能和绝缘性能，导热系数为1
‑
3W/mK，绝缘强度大于4kv/mil，而且在高温环境下依然能够保持很好的导热性和绝缘性，热失重0.3
‑
0.9％，产品稳定性好，耐高温性能好，200℃高温不变形。
[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种PI导热绝缘复合材料，为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一种PI导热绝缘复合材料，包括聚酰亚胺基材层以及涂布在所述聚酰亚胺基材层的单侧或双侧的导热型硅橡胶层。
[0011]本专利技术的PI导热绝缘复合材料，在聚酰亚胺基材的单侧或双侧复合导热型硅橡胶层，使得复合材料在厚度很薄的情况下，具有优异的导热性能和绝缘性能，而且在高温环境下依然能够保持很好的导热性和绝缘性，产品稳定性好。
[0012]所述聚酰亚胺基材层的厚度为5
‑
100μm，例如为5μm、10μm、15μm、17μm、20μm、22.5μm、25μm、28μm、30μm、32μm、34μm、36.5μm、37.5μm、38μm、40μm、43μm、45μm、48μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、80μm、90μm、95μm或100μm等。
[0013]所述聚酰亚胺基材层的绝缘强度大于4kv/mil。
[0014]作为一种优选方案，所述聚酰亚胺基材层为普通聚酰亚胺薄膜或者导热聚酰亚胺薄膜；所述聚酰亚胺基材层的购买厂家无特别限制；导热聚酰亚胺薄膜通过在聚酰亚胺薄膜中添加导热填料，使得聚酰亚胺薄膜具备更好的导热性能，从而能够更好的用于散热要求较高的环境中。
[0015]所述导热型硅橡胶层的厚度为1
‑
400μm，例如为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、22.5μm、25μm、28μm、30μm、33μm、35μm、38μm、40μm、45μm、48μm、50μm、55μm、58μm、60μm、65μm、70μm、75μm、78μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm或400μm等。例如，在一种实施方式中，所述导热型硅橡胶层的厚度为1
‑
100μm，得到的导热材料厚度较薄，可以用于对导热材料的厚度有严格要求的产品中，例如芯片；在另一种实施方式中，所述导热型硅橡胶层的厚度为100
‑
400μm，得到的导热材料可以用于空间比较大，对导热材料的厚度无特别要求的产品中。
[0016]所述导热型硅橡胶可以自制也可购买，优选地，所述导热型硅橡胶层的导热型硅橡胶为单组份或双组份。所述第一组分、第二组分中均包括导热填料、溶剂、催化剂中的至少一种。
[0017]优选地，所述导热型硅橡胶为双组份，包括质量比为1:(0.7
‑
1.4)的第一组分和第二组分，按质量百分比计，
[0018]所述第一组分包括如下组分：
[0019]乙烯基聚硅氧烷的质量百分比为3
‑
40％，例如为3％、4％、5％、10％、15％、20％、21％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PI导热绝缘复合材料，其特征在于，包括聚酰亚胺基材层以及涂布在所述聚酰亚胺基材层的单侧或双侧的导热型硅橡胶层。2.根据权利要求1所述的PI导热绝缘复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺基材层的厚度为5
‑
100μm；所述聚酰亚胺基材层的绝缘强度大于4kv/mil。3.根据权利要求1或2所述的PI导热绝缘复合材料，其特征在于，所述导热型硅橡胶层的厚度为1
‑
400μm。4.根据权利要求1所述的PI导热绝缘复合材料，其特征在于，所述导热型硅橡胶层的导热型硅橡胶为单组份或双组份。5.根据权利要求1所述的PI导热绝缘复合材料，其特征在于，所述导热型硅橡胶为双组份，包括质量比为1:(0.7
‑
1.4)的第一组分和第二组分，按质量百分比计，所述第一组分包括如下组分：所述第二组分包括如下组分：含氢聚硅氧烷
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
40％第二导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60
‑
95％第二溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
补充余量至100％。6.根据权利要求5所述的PI导热绝缘复合材料，其特征在于，所述乙烯基聚硅氧烷的乙烯基含量为4
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周园淇，张君宝，
申请(专利权)人：苏州艾乐格新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：