[發明專利]一種高導熱石墨膜的制備方法

在審

• 申請號: 201910590211.8
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110317060A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 顧正青;朱強;計建榮
• 申請（專利權）人: 蘇州世華新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/524
• 分類號: C04B35/524;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種高導熱石墨膜的制備方法，具體是將改性氧化石墨烯引入到聚酰亞胺膜的原材料中，部分與原料參與反應，最終作為聚酰亞胺膜組成的一部分，促進最終產品的石墨化，并最終提高成品的導熱系數。該制備方法能克服現有氧化石墨烯在有機溶劑體系中分散不均勻的問題，采用化學酰亞胺化與熱酰亞胺化相結合的方式，有效避免了化學不能完全酰亞胺化的問題，在制備過程中不需要冷卻、噴涂含石墨烯類溶液，工藝簡單、節約能源。

技術領域

本申請涉及一種導熱膜的制備方法，特別涉及一種高導熱石墨膜的制備方法。

背景技術

隨著電子產品輕薄化的發展，電子集成技術和組裝密度的提高，各類電子元件產生的熱量集中，導致其所處工作環境溫度也隨之升高。

為了保證電子元件能夠高性能地工作，需要及時將產生的熱量傳遞出去，導熱石墨膜是目前已經商業化的導熱產品。

現有制備導熱石墨膜的技術中，一種是將天然石墨處理后得到可膨脹石墨、經壓延后得到石墨膜，其在x、y軸方向的導熱系數在600~800W/(m·K)，難以滿足日益發展的電子產品的更高要求。

另一種技術是將高分子聚酰亞胺膜經熱解、石墨化后形成石墨膜。按此方法制備的石墨膜理論上在x、y軸方向的導熱系數理論上可達到2000 W/(m·K)以上，但實際產品的導熱系數卻要低于這一數值。究其原因主要是在石墨膜的石墨化程度不夠高，即在石墨化過程中無定型碳沒有完全轉化成類石墨晶體。

針對上述問題，現有技術有采用在高分子聚酰亞胺膜碳化后表面噴涂類似于石墨烯分散液一類的物質，試圖促進后續石墨化的進程。該工藝需要在加熱過程中進行冷卻后再噴涂，會造成熱量的浪費，另一方面，石墨烯僅是分布在薄膜表面，促進石墨化進程的貢獻度有限。

發明內容

針對上述現有技術不夠完善之處，本申請的目的在于提供一種高導熱石墨膜的制備方法，具體制備步驟如下。

S1：將聚酰胺酸溶于非質子極性溶劑中，在保護氣氛下加入脫水劑和催化劑，攪拌均勻并充分反應，得到粘稠液體。

采用非質子極性溶劑NMP（N-甲基吡咯烷酮）、DMF（N,N-二甲基甲酰胺）、DMAc（二甲基乙酰胺）中的至少一種。

采用的脫水劑為酸酐，用量占聚酰胺酸的質量份為0.6~2.0%；催化劑為叔胺，用量占聚酰胺酸的質量份為0.6~2.0%。脫水劑和催化劑的用量太低，化學酰亞胺化的程度較低，會導致成膜性較差；脫水劑和催化劑的用量太高，化學酰亞胺化的程度較高，會形成聚酰亞胺絮凝，不利于后續的流延作業。

化學酰亞胺化的反應為在室溫以下溫度進行，優選為0~10℃，避免聚酰胺酸的自身水解。

為保證后續流延成型的凝膠膜具有自支撐性，采用的聚酰胺酸的特性黏數η[η]≥1.5 dL/g。

作為本技術方案的優選方案，所述酸酐為甲酸酐、乙酸酐、丙酸酐中的至少一種，所述叔胺為三乙胺、吡啶、皮考林、異喹啉中的至少一種。

S2：將改性氧化石墨烯分散于非質子極性溶劑中，得到改性氧化石墨烯分散液。

氧化石墨烯表面氧化官能團的存在，在保持了石墨烯大部分優異的物理性能的基礎上，還擁有石墨烯不具備的大量可反應的活性基團。與結構完整的石墨烯相比，引入含氧官能團后的氧化石墨烯的油性較弱，通過對氧化石墨烯的表面改性，提高其在有機溶劑中的分散性。由于含氧官能團大量地分散在氧化石墨烯的表面，即碳碳雙鍵、羥基、羧基、環氧基等有機基團，因此，本技術方案優先采用共價鍵改性氧化石墨烯。

S3：將粘稠液體與改性氧化石墨烯分散液混合均勻得到混合液，經脫泡、流延拉伸成型，得到部分酰亞胺化的自支撐凝膠膜。

所得混合液中，聚酰胺酸占溶劑的質量份為10~30%，所述改性氧化石墨烯占聚酰胺酸的質量份為0.1~5%。