【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导热薄膜领域，尤其涉及一种具有高导热高绝缘性能的薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、导热材料广泛应用于多个领域，包括半导体器件热传导：能够帮助分散和排出设备运行时产生的热量，确保器件稳定运行；消费电子：高导热材料可以提高设备的散热性能和延长使用寿命；通信基站中的高功率器件需要高效的散热解决方案；动力电池：电动汽车和储能设备中使用的电池需要高效的散热系统等等。
2、目前高导热高绝缘膜材制备均是采用导热粉体与各种基材进行物理混合，随着导热粉体添加至一定量后，形成导热通路，基材包括但不限于硅胶，聚氨酯树脂，橡胶类等，这类合成方法，导热粉体分散不均，添加量一般在90％以上才能形成有效导热。但由于高比例的填充导热粉体，这类膜材柔韧性丧失，硬脆且容易断裂。即便采用柔性较高的基材比如硅胶，在高填充量下虽然可以达到较好的膜材柔韧性，但导热效率还是不能满足目前能源器件和igbt封装等应用场景下的高导热需求。
3、除此以外，相对传统粉体直接填充在基材中分散后制备导热膜的方式，虽然填充量已经很高，但基材仍是连续相，会导致这类导热膜无法耐受高电压击穿，在应用上往往受限。
4、基于现有技术的导热高分子复合材料很难实现高热导率和柔性的统一，因为导热材料的导热系数受导热粉体填充比例的影响很大，导热粉体一般是由氧化铝，氮化硼等无机粉体或铜粉、银粉等金属粉体构成，前者虽具有高的导热系数但填充量有限，否则薄膜硬度和脆性大幅提升，后者在不仅填充量有限，金属的导电性能限制其导热薄膜的绝缘性能。
1、针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种高导热高绝缘薄膜及其制备方法，采用静电纺丝技术在ptfe纤维化过程中，调控ptfe纤维层的厚度和孔径，以使ptfe纤维层从上下两面与中间的导热粉体进行复合，中间层为导热层，上下层为非致密的ptfe丝网层，构筑的三层结构使得本专利技术所制备的薄膜既保持了ptfe优异的耐高低温性和极强的耐绝缘性，同时又提供z轴方向的导热通路，具有高导热性能。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、其一，本专利技术提供一种高导热高绝缘薄膜的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：将聚四氟乙烯纺丝液置于静电纺丝设备进行静电纺丝，形成第一ptfe纳米丝网层；再将导热粉体分散液喷涂于第一ptfe纳米丝网层的表面，形成导热层；然后将四氟乙烯纺丝液继续静电纺丝在导热层的表面，形成第二ptfe纳米丝网层；最后热压熟化，得到高导热高绝缘薄膜。
4、进一步地，所述第一ptfe纳米丝网层的厚度是10-30μm，平均孔径为200-450nm；优选地，所述第一ptfe纳米丝网层的厚度是13-25μm，平均孔径为250-380nm；更优选地，所述第一ptfe纳米丝网层的厚度是15-18μm，平均孔径为270-350nm。
5、进一步地，所述第二ptfe纳米丝网层的厚度是10-30μm，平均孔径为200-450nm；优选地，所述第二ptfe纳米丝网层的厚度是13-25μm，平均孔径为250-380nm；更优选地，所述第二ptfe纳米丝网层的厚度是15-18μm，平均孔径为270-350nm。
6、进一步地，所述导热层的厚度是90-170μm。
7、进一步地，所述四氟乙烯纺丝液为聚四氟乙烯水分散液和助纺溶液组成，聚四氟乙烯水分散液与助纺溶液的质量比是10-50：1，优选地为20-30：1，更优选地为10-15：1。
8、进一步地，所述聚四氟乙烯水分散液的浓度为50-80wt％，所述聚四氟乙烯水分散液中聚四氟乙烯的平均粒径为50-350nm；优选地，聚四氟乙烯水分散液的浓度为60-70wt％，聚四氟乙烯的平均粒径为150-180nm。
9、进一步地，所述助纺溶液为pva水溶液、聚阴离子海藻酸钠(sa)水溶液、壳聚糖水溶液、聚氧化乙烯(peo)水溶液中的至少一种。
10、进一步地，所述助纺溶液的浓度为1-15wt％，优选地为2-10wt％，更优选地为4-6wt％。
11、进一步地，所述导热粉体分散液由导热粉体分散于水中形成，所述导热粉体分散液的浓度为10-50wt％，所述导热粉体为氮化硼、三氧化二铝、氮化铝、人造金刚石、氮化硅、石墨烯中的至少一种。
12、进一步地，所述导热粉体的平均粒径为1-200μm，优选地，所述导热粉体的平均粒径为20-150μm，更优选地，所述导热粉体的平均粒径为40-60μm。
13、进一步地，所述静电纺丝的步骤为：将含聚四氟乙烯纺丝液的注射器固定到纺丝机注射泵上，装上20g(1/2英寸，平口)不锈钢针头，针头接高压电源正极，接收辊筒接高压电源负极，辊筒上贴上离型纸；所述静电纺丝的接收距离为15-20cm，供液速度2ml/h，辊筒转速300转/min，滑台行程20cm，纺丝电压正15kv，负5kv。
14、进一步地，所述热压熟化为平板热压机熟化，熟化温度为250-500℃，熟化压力为0.5-5mpa；优选地，熟化温度为300-450℃，熟化压力为1-3mpa；更优选地，熟化温度为360-400℃，熟化压力为2-2.5mpa。
15、其二，本专利技术还提供一种高导热高绝缘薄膜，其由上述高导热高绝缘薄膜的制备方法制备得到。
16、ptfe也被称为氟聚物中的“塑料王”，具有多种优异的特性。如优异的耐高低温性，ptfe可以在零下180度到260度长期使用，保持基本性能不变；极强的耐绝缘性，ptfe介电强度可达10kv/mm；稀缺的不燃性，ptfe的限氧指数在90％以下，阻燃等级ul v-0。此外，ptfe属于耐腐蚀性材料，具有卓越的耐腐蚀性，除了熔融的碱金属之外，基本不会与任何化学试剂发生反应，优异的耐老化性也让ptfe可以长期暴露在大气中，其表面及性能都能保持不变。同时，ptfe表面的摩擦系数最低可以达到0.04，具备固体材料中最低的表面能。
17、本专利技术的一个技术优势在于，本专利技术采用静电纺丝技术，通过调控ptfe纤维层的厚度和孔径，以使ptfe可以从上下两面与中间的导热粉体复合，依据本专利技术所制备的薄膜既保持了ptfe优异的耐高低温性、极强的耐绝缘性(ptfe介电强度可达10kv/mm)、及稀缺的不燃性(ptfe的限氧指数在90％以下，阻燃等级ul v-0)。此外，ptfe属于耐腐蚀性材料，具有卓越的耐腐蚀性，除了熔融的碱金属之外，基本不会与任何化学试剂发生反应，这一点也是目前导热膜、导热垫片等无法比拟的。
18、本专利技术的另一个技术优势在于，导热粉体是被ptfe纤维层禁锢在网状结构内层，导热颗粒间无支撑基材，薄膜靠上下两层网状ptfe支撑，导热粉体颗粒间直接接触，容易形成导热通路，所以既提高了导热系数，也不会导致绝缘性能的下降。
19、本专利技术的技术构思为构筑三层结构，中间层为导热层，上下层为非致密的ptfe丝网层，上下两层网状结构留出了z轴方向的导热通路，而传统致密层或混合制备的方式是无法实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将聚四氟乙烯纺丝液置于静电纺丝设备进行静电纺丝，形成第一PTFE纳米丝网层；再将导热粉体分散液喷涂于第一PTFE纳米丝网层的表面，形成导热层；然后将四氟乙烯纺丝液继续静电纺丝在导热层的表面，形成第二PTFE纳米丝网层；最后热压熟化，得到高导热高绝缘薄膜；
2.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述第一PTFE纳米丝网层的厚度是13-25μm，平均孔径为250-380nm；
3.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述四氟乙烯纺丝液为聚四氟乙烯水分散液和助纺溶液组成，所述聚四氟乙烯水分散液与所述助纺溶液的质量比是10-50：1。
4.根据权利要求3所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯水分散液的浓度为50-80wt％，所述聚四氟乙烯水分散液中聚四氟乙烯的平均粒径为50-350nm。
5.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述助纺溶液为PVA水溶液、聚阴离子海藻酸钠水溶液、壳聚糖
6.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述导热粉体分散液由导热粉体分散于水中形成，所述导热粉体分散液的浓度为10-50wt％，所述导热粉体为氮化硼、三氧化二铝、氮化铝、人造金刚石、氮化硅、石墨烯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述导热粉体的平均粒径为1-200μm。
8.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝的接收距离为15-20cm，供液速度2mL/h，辊筒转速300转/min，滑台行程20cm，纺丝电压正15kV，负5kV。
9.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述热压熟化为平板热压机熟化，熟化温度为250-500℃，熟化压力为0.5-5Mpa。
10.一种高导热高绝缘薄膜，其特征在于：其由权利要求1至9任一项所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将聚四氟乙烯纺丝液置于静电纺丝设备进行静电纺丝，形成第一ptfe纳米丝网层；再将导热粉体分散液喷涂于第一ptfe纳米丝网层的表面，形成导热层；然后将四氟乙烯纺丝液继续静电纺丝在导热层的表面，形成第二ptfe纳米丝网层；最后热压熟化，得到高导热高绝缘薄膜；
2.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述第一ptfe纳米丝网层的厚度是13-25μm，平均孔径为250-380nm；
3.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述四氟乙烯纺丝液为聚四氟乙烯水分散液和助纺溶液组成，所述聚四氟乙烯水分散液与所述助纺溶液的质量比是10-50：1。
4.根据权利要求3所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯水分散液的浓度为50-80wt％，所述聚四氟乙烯水分散液中聚四氟乙烯的平均粒径为50-350nm。
5.根据权利要求1所述的高导热高绝缘薄膜的制备方法，其特征在于：所述助纺溶液为pva水溶液、聚...
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