一种电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于电子产品材料技术领域，具体属于一种电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜及其制备方法。其制备方法包括如下步骤：将膨体聚四氟乙烯薄膜(ePTFE)进行亲水改性，将二氧化硅气凝胶粉末与去离子水、乳化剂、润湿剂、水性粘接剂、红外遮光剂混合制得气凝胶水性浆料；将气凝胶水性浆料涂布在改性膨体聚四氟乙烯薄膜上干燥后制得复合膜；取多层复合膜叠加后覆盖一层改性膨体聚四氟乙烯薄膜，热压后制得电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜。本发明专利技术的电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜实现不同厚度隔热膜的可控制备，避免了弯折后掉粉问题，具有厚度轻薄、柔性好、反射隔热性能好的特点，热导率低至0.020W/mK，适用于消费电子产品与电池领域。适用于消费电子产品与电池领域。适用于消费电子产品与电池领域。

【技术实现步骤摘要】
一种电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子产品材料
，特别是一种电子产品用有机/无机纳米复合隔热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路技术的不断发展，智能电子产品的功能需求也在不断提升，随之带来显著的功率密度骤增和热量聚集问题。尤其受电子产品小型化、轻薄化、集约化影响，散热空间十分有限，这对热管理材料的性能提出了更高要求。单一追求封装材料高热导率会导致器件热量排放泛滥，影响周边弱耐热器件性能和用户体感舒适性。部分器件采用预留空隙的方案来避免热流串扰影响，但是这限制了设备进一步小型化。因此，开发高性能电子级隔热材料日益迫切，该材料可以和散热材料复合使用实现热量的可控疏导，对提高电子器件可靠性具有重要意义。
[0003]气凝胶材料是公认的热导率最低的隔热材料。其丰富的孔隙率和细小的孔径可以有效约束空气分子热运动，降低传热效率。目前制备二氧化硅气凝胶复合隔热膜主要有两种工艺：其一，采用气凝胶粉体混合粘接剂后在底膜上涂覆。例如，CN 112341658 A专利中采用气凝胶粉体和水性粘接剂以及树脂乳液混合得到不粘型气凝胶浆料，使用涂布机将其刮涂在PET底膜上得到隔热膜，该方法操作简便，无需超临界干燥，但大量粘接剂会破坏气凝胶孔结构连续性，导致膜材发硬，同时粘接剂层在受到弯曲折叠时存在掉粉的风险。其二，在基体上涂覆二氧化硅气凝胶的前驱体然后干燥得到复合膜；例如专利CN 113527760A将气凝胶前驱体涂覆在膨体聚四氟乙烯(ePTFE)表面，干燥后制得隔热薄膜材料。涂布前驱体的方式可以保持气凝胶层良好的完整性，但是，该方法干燥工艺复杂，连续的气凝胶层柔性较差，依然存在容易破碎掉粉的问题。因此，开发出一种不掉粉、高性能的电子级气凝胶隔热膜是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中气凝胶材料导热率高、厚度大、柔性差、掉粉的问题，提供一种不掉粉、高性能的电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜及其制备方法。
[0005]为了解决本专利技术的技术问题，所采取的技术方案为，一种电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、在膨体聚四氟乙烯薄膜表面喷涂亲水改性剂，随后烘干，制得改性膨体聚四氟乙烯薄膜；
[0007]S2、将二氧化硅气凝胶粉末分散入去离子水中，加入乳化剂、润湿剂、水性粘接剂、红外遮光剂后球磨混合均匀，制得固含量为5wt％
‑
25wt％、粘接剂含量为3wt％
‑
30wt％的气凝胶水性浆料；
[0008]S3、将步骤S2制得的气凝胶水性浆料均匀涂布在步骤S1改性膨体聚四氟乙烯薄膜的上表面形成浆料层，涂布厚度为50
‑
1000μm，然后在110℃
‑
400℃温度下真空干燥10
‑
60min，制得ePTFE
‑
SiO2复合膜；
[0009]S4、取两层及以上ePTFE
‑
SiO2复合膜进行叠加，叠加时使改性膨体聚四氟乙烯薄膜和浆料层交替排布，最下层复合膜中改性膨体聚四氟乙烯薄膜的一面朝下，然后在最上层复合膜上覆盖一层步骤S1的改性膨体聚四氟乙烯薄膜，将叠加后的复合膜放入热压机，在温度150
‑
380℃、压力1
‑
20MPa下成型热压5
‑
30min，冷却后制得厚度100μm
‑
1000μm的电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜；
[0010]其中，步骤S1、S2不分先后顺序。
[0011]作为电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜的制备方法进一步的改进：
[0012]优选的，步骤S1中所述的膨体聚四氟乙烯薄膜为单向拉伸或双向拉伸的多孔聚四氟乙烯薄膜，膜厚为5
‑
50μm。
[0013]优选的，步骤S1中所述亲水改性剂的型号为HS
‑
220M、HS
‑
830D、HS
‑
130TS、X
‑
70M中的一种。
[0014]优选的，步骤S2中所述二氧化硅气凝胶粉末、去离子水、乳化剂、润湿剂、水性粘接剂、红外遮光剂的混合质量比为(10
‑
100):(100
‑
900):(0.5
‑
5.5):(1
‑
3):(5
‑
30):(0.2
‑
2.5)。
[0015]优选的，所述二氧化硅气凝胶粉末为疏水型二氧化硅气凝胶粉末。
[0016]优选的，步骤S2中所述乳化剂为吐温80、司班80、OP10、曲拉通中的一种或两种及以上的组合。
[0017]优选的，步骤S2中所述润湿剂为聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或两种及以上的组合。
[0018]优选的，步骤S2中所述水性粘接剂为聚乙烯醇、水性丙烯酸酯、水性聚氨酯、纯丙乳液、水性全氟乙烯丙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物、聚四氟乙烯、乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中的一种或两种及以上的组合。
[0019]优选的，步骤S2中所述红外遮光剂为炭黑、二氧化钛、六钛酸钾晶须、碳化硅中的一种或两种及以上的组合。
[0020]为解决本专利技术的技术问题，所采取的另一个技术方案为，一种由上述任一制备方法制得的电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜。
[0021]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0022]现有技术在基体表面涂覆二氧化硅气凝胶或其前驱体，利用二氧化硅气凝胶低导热性能制得隔热膜；然而二氧化硅气凝胶本身强度极差，受外力易破碎容易导致掉粉现象。本专利技术通过新型工艺将二氧化硅气凝胶涂覆在亲水改性的膨体聚四氟乙烯表面，ePTFE经过亲水改性剂处理后，亲水性得到显著提升，水性浆料可在膜面自然流平、浸润并填充入ePTFE内部孔洞，二氧化硅粉体被纤维牢牢约束，形成致密的隔热气凝胶层；优选疏水型二氧化硅气凝胶粉末，这是因为疏水型二氧化硅可以避免材料使用过程中受潮导致的性能下降问题。经过干燥处理后，ePTFE孔洞纤维收缩，可以对SiO2粉体产生有效约束避免其脱落，多种添加助剂有效保证气凝胶颗粒的均匀分散和柔性连接。将多层隔热膜叠加压合，实现不同厚度隔热膜的可控制备，避免了弯折后掉粉问题。复合后的隔热膜具有良好柔韧性，可用于非静态应用。具有导热低、强度高、无粉尘的特性，多次弯曲折叠后几乎没有颗粒脱落，热导率低至0.020W/mK，满足电子器件隔热使用需求。
附图说明
[0023]图1是疏水二氧化硅粉末处理前后分散效果对比图；
[0024]图2中(a)为ePTFE膜面浸润SiO2水性浆料后表面SEM形貌；(b)为图(a)局部放大图。
[0025]图3中(a)为实施例1截面SEM形貌；(b)为实施例1表面SEM形貌。
[0026]图4中(a)为实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在膨体聚四氟乙烯薄膜表面喷涂亲水改性剂，随后烘干，制得改性膨体聚四氟乙烯薄膜；S2、将二氧化硅气凝胶粉末分散入去离子水中，加入乳化剂、润湿剂、水性粘接剂、红外遮光剂后球磨混合均匀，制得固含量为5wt％
‑
25wt％、粘接剂含量为3wt％
‑
30wt％的气凝胶水性浆料；S3、将步骤S2制得的气凝胶水性浆料均匀涂布在步骤S1改性膨体聚四氟乙烯薄膜的上表面形成浆料层，涂布厚度为50
‑
1000μm，然后在110℃
‑
400℃温度下真空干燥10
‑
60min，制得ePTFE
‑
SiO2复合膜；S4、取两层及以上ePTFE
‑
SiO2复合膜进行叠加，叠加时使改性膨体聚四氟乙烯薄膜和浆料层交替排布，最下层复合膜中改性膨体聚四氟乙烯薄膜的一面朝下，然后在最上层复合膜上覆盖一层步骤S1的改性膨体聚四氟乙烯薄膜，将叠加后的复合膜放入热压机，在温度150
‑
380℃、压力1
‑
20MPa下成型热压5
‑
30min，冷却后制得厚度100μm
‑
1000μm的电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜；其中，步骤S1、S2不分先后顺序。2.根据权利要求1所述的电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的膨体聚四氟乙烯薄膜为单向拉伸或双向拉伸的多孔聚四氟乙烯薄膜，膜厚为5
‑
50μm。3.根据权利要求2所述的电子级柔性聚四氟乙烯隔热膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述亲水改性剂的型号为HS
‑
220M、HS
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖超，王艳艳，丁欣，郑康，张献，田兴友，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：