一种高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法，先将表面带有正电荷的g

【技术实现步骤摘要】
一种高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚酰亚胺
，尤其涉及一种高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺(Polyimide，PI)是由含酰亚胺基链节[
‑
C(O)
‑
N(R)
‑
C(O)
‑
]构建的芳杂环高分子化合物，具有优异的电绝缘性、耐辐照性能、机械性能等特性，被誉为“解决问题的能手”。PI作为结构或功能材料具有巨大的发展前景，特别是PI薄膜材料，有着“黄金薄膜”的美称，最早被开发和应用的一种聚酰亚胺产品，在印制电路板、电子封装、层间介质、显示面板等领域中被广泛应用。然而随着科技的进步，电子器件向着高度薄型化、多功能化和集成化的方向发展，会不可避免地导致复合材料内部的热量积累，严重影响设备的稳定运行和使用寿命。传统聚酰亚胺本征导热系数(0.16W/(m
·
k))较低，限制了其在电气设备、智能电网等领域中的应用，因此开发高导热的聚酰亚胺薄膜是非常必要的。被人们称为“白石墨烯”的二维材料六方氮化硼因其具有良好的导热性而被选用作导热填料，但在实际应用中，使用单一的料六方氮化硼作为导热填料很难形成高效的导热通路，对聚酰亚胺薄膜导热效果提升作用有限。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法，其制备的聚酰亚胺薄膜具有导热系数高、机械性能好的优点，而且制备工艺简单。
[0004]本专利技术提出的一种高导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1、在溶剂中，将表面带有正电荷的g
‑
C3N4纳米片和表面带有负电荷的氮化硼通过静电自组装作用形成CNNns/BN杂化导热填料；
[0006]S2、将所述CNNns/BN杂化导热填料与二胺单体、二酐单体在有机溶剂中进行原位聚合反应，得到含CNNns/BN的聚酰胺酸溶液；
[0007]S3、将所述含CNNns/BN的聚酰胺酸溶液经过消泡、流延成膜，然后分段加热进行脱溶剂和热亚胺化，即得。
[0008]优选地，S1中，在无水乙醇中，将酸化剥离制备的g
‑
C3N4纳米片与表面微氧化的氮化硼通过静电自组装作用形成CNNns/BN杂化导热填料。
[0009]优选地，S1中，将酸化剥离制备的g
‑
C3N4纳米片的乙醇分散液与表面微氧化的氮化硼的乙醇分散液混合后搅拌反应，使g
‑
C3N4纳米片通过静电自组装作用吸附到氮化硼表面，得到CNNns/BN杂化导热填料；优选地，所述搅拌反应的时间为1～3h。
[0010]在本专利技术中，所述酸化剥离制备的g
‑
C3N4纳米片的制备方法为常规方法，具体可以是：将g
‑
C3N4与强酸混合后，先搅拌一段时间，再加入适量去离子水超声剥离，然后固液分离，将得到的固体物质干燥，即得。
[0011]在本专利技术中，g
‑
C3N4可以通过常规方法制备，例如可以是通过三聚氰胺高温热缩聚
得到；优选地，所述g
‑
C3N4的制备方法为：将三聚氰胺置于坩埚中，在马弗炉中于450～600℃下保温煅烧2h～4h，冷却后即得。
[0012]在所述酸化剥离制备的g
‑
C3N4纳米片的制备方法中，搅拌的时间优选为5～9h，超声剥离的时间优选为1～3h，强酸优选为浓度为30～40％的盐酸，g
‑
C3N4与强酸的比例优选为1g:15～20mL，强酸与去离子水的体积比优选为1：(1～2)。
[0013]优选地，所述表面微氧化的氮化硼是将氮化硼在空气气氛或者氧气气氛下进行高温煅烧制得；优选地，所述高温煅烧的条件为：于700～1000℃下煅烧1～3h。
[0014]优选地，所述表面微氧化的氮化硼的制备方法为：在空气气氛中，将氮化硼置于坩埚中，在马弗炉中于700～1000℃下煅烧1～3h，冷却后即得。
[0015]优选地，所述氮化硼为六方球形氮化硼；优选地，所述氮化硼的粒径为10～25μm。
[0016]优选地，所述g
‑
C3N4纳米片与氮化硼的质量比为0.2～1:1。
[0017]优选地，S2中，将CNNns/BN杂化导热填料分散在有机溶剂中，然后加入二胺单体搅拌反应一段时间，再加入二酐单体搅拌反应，得到含CNNns/BN的聚酰胺酸溶液；优选地，所述CNNns/BN杂化导热填料和二胺单体的质量比为0.2～1.5：1；优选地，所述二胺单体与二酐单体的摩尔比为1：1～1.05；优选地，加入二胺单体搅拌反应1～2h；优选地，加入二酐单体搅拌反应至粘度为50000～150000mPa
·
s。
[0018]优选地，S3中，分段加热进行脱溶剂和热亚胺化的具体步骤为：先在100～120℃下脱溶剂30～50min，然后依次在140～180℃下保温30～45min、在190～230℃下保温30～45min、在240～280℃下保温30～45min、在290～320℃下保温30～45min。
[0019]优选地，S2中，二胺单体为对苯二胺、间苯二胺、联苯二胺、4,4
′‑
二氨基二苯醚中的一种或两种，二酐单体为均苯四酸二酐、3,3
′
,4,4
′‑
联苯四甲酸二酐中的一种，有机溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种。
[0020]一种高导热聚酰亚胺薄膜，由所述的制备方法制得。
[0021]本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术先在溶剂中，将表面带有正电荷的g
‑
C3N4纳米片(CNNns)和表面带有负电荷的氮化硼(BN)通过静电自组装作用形成CNNns/BN杂化导热填料，然后将其与聚酰亚胺的聚合单体二胺单体、二酐单体在有机溶剂中进行原位聚合反应制得含CNNns/BN的聚酰胺酸溶液，最后经过消泡、流延成膜，然后分段加热进行脱溶剂和热亚胺化得到聚酰亚胺薄膜。在本专利技术所述的CNNns/BN杂化导热填料中，CNNns吸附在BN表面，可以发挥协同作用促进三维立体导热网络的形成，从而构成高效导热通路提高PI的导热性能；另外CNNns表面的
‑
NH2与聚酰胺酸的
‑
COOH反应产生强相互作用，可以有效促进CNNns/BN杂化导热填料与PI基体的相容性，从而抑制界面作用，可以减少声子在PI基体中界面散射，进一步提高PI的导热性能。本专利技术制备的聚酰亚胺薄膜的导热系数高、机械性能好，有很好的推广使用价值。
具体实施方式
[0023]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0024]实施例1
[0025]制备g
‑
C3N4：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在溶剂中，将表面带有正电荷的g
‑
C3N4纳米片和表面带有负电荷的氮化硼通过静电自组装作用形成CNNns/BN杂化导热填料；S2、将所述CNNns/BN杂化导热填料与二胺单体、二酐单体在有机溶剂中进行原位聚合反应，得到含CNNns/BN的聚酰胺酸溶液；S3、将所述含CNNns/BN的聚酰胺酸溶液经过消泡、流延成膜，然后分段加热进行脱溶剂和热亚胺化，即得。2.根据权利要求1所述的高导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，S1中，在无水乙醇中，将酸化剥离制备的g
‑
C3N4纳米片与表面微氧化的氮化硼通过静电自组装作用形成CNNns/BN杂化导热填料。3.根据权利要求1所述的高导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，S1中，将酸化剥离制备的g
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C3N4纳米片的乙醇分散液与表面微氧化的氮化硼的乙醇分散液混合后搅拌反应，使g
‑
C3N4纳米片通过静电自组装作用吸附到氮化硼表面，得到CNNns/BN杂化导热填料；优选地，所述搅拌反应的时间为1～3h。4.根据权利要求2或3所述的高导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述酸化剥离制备的g
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C3N4纳米片的制备方法为：将g
‑
C3N4与强酸混合后，先搅拌一段时间，再加入适量去离子水超声剥离，然后固液分离，将得到的固体物质干燥，即得。5.根据权利要求2或3所述的高导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙善卫，徐宝羚，庞冲，史恩台，方超，
申请(专利权)人：安徽国风新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：