[發明專利]一種超厚型聚酰亞胺膜及其制備方法和石墨片

有效

• 申請號: 201910833194.6
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110423467B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 張步峰;廖波;楊軍;錢心遠;凌建強
• 申請（專利權）人: 株洲時代華鑫新材料技術有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K9/04;C08K7/24;C08K3/04;C08J5/18;C01B32/205
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種超厚型聚酰亞胺膜及其制備方法，該制備方法為：將表面改性的碳納米管、無機填料溶于有機溶劑中并攪拌均勻；然后加入二胺單體，待二胺單體溶解后分批次加入二酐單體，最后加入交聯型封端劑，消泡，得到聚酰胺酸樹脂；再加入脫水劑、催化劑混合均勻得到前驅體樹脂，經流涎、高溫亞胺化及交聯、退火熱定型而成。該超厚型聚酰亞胺膜經過碳化、石墨化、壓延處理得到單層厚度為45～130μm的石墨片，解決了目前行業內超厚型PI膜在高溫石墨化過程中產生過度膨脹，無法得到單層厚型石墨片的技術難題。

技術領域

本發明屬于聚酰亞胺技術領域，尤其涉及一種超厚型聚酰亞胺膜及其制備方法和石墨片。

背景技術

隨著微電子技術迅速發展，特別是通訊技術由“4G”升級至“5G”，高頻率的引入、硬件集成度不斷提高、芯片持續小型化以及聯網設備和天線數量的成倍增長，導致設備的功耗不斷增大，發熱量也隨之劇增，元器件的散熱已經成為“5G”時代通訊終端設備面臨的瓶頸問題。

高性能PI膜通過高溫碳化石墨化后，可以得到導熱率數倍于銅的導熱石墨片，是目前電子產品解決散熱問題的核心材料。但是當前石墨片用PI膜制造技術僅局限于生產厚度90μm以下產品，只能制備40μm以內的導熱石墨片，包括17微米、25微米、32微米和40微米等規格，單層散熱通量低，必須通過多層疊加來增加石墨層厚度，提高熱通量，暫時應用于“4G”階段的電子產品。而且，目前的這種導熱石墨片工藝制程工藝復雜，成本較高，此外疊加時膠層的使用會形成熱阻效應，顯著降低熱擴散能力，無法滿足“5G”技術對高儲熱能力和熱量快速轉移能力的雙重需求。因此，制備出厚度90μm以上、適合于燒制導熱石墨片的超厚型PI膜是解決“5G”時代散熱問題的最佳方案。

然而厚度增加會給PI膜的制作帶來一系列問題，首先，傳統的PI膜前驅體樹脂在聚合過程結束時，分子鏈兩端的胺基、酸酐仍會緩慢反應，造成反應終點的難控制，儲存和輸送時樹脂的分子量產生波動，影響質量穩定性，為減少分子量變化，聚合反應結束后一般采用-20℃左右的超低溫來保存樹脂，但過低的溫度會造成樹脂表觀粘度過大，降低了涂布時樹脂的流平性，使得流延膜厚度不均、缺陷增多；其次，超低溫狀態的樹脂對催化劑活性和用量要求苛刻，很難用于制備超厚型PI膜；最后，超過90μm厚度的PI膜在高溫石墨化過程中膨脹程度特別是Z軸方向難以控制，很容易產生發泡過度，無法壓延得到高密度產品，顯著降低導熱性能，同時過度膨脹也會造成石墨片出現分層、掉粉、破裂等諸多外觀缺陷，影響最終產品的表面質量和工藝應用。

專利CN201610825198.6公開了一種通過熱亞胺化制備水性炭黑改性聚酰亞胺薄膜；專利CN201810206525.9提供了一種熱亞胺化工藝制備聚酰亞胺厚膜或超厚膜的裝置；專利CN102093715A公開了一種碳納米管增強PI膜及纖維的熱亞胺化制備方法，采用的10～10000微米碳納米管長度過長，會產生大量的纏繞，影響薄膜的綜合性能。上述專利均使用熱亞胺化法制備來PI膜，無法獲得結構均一和高面內取向的薄膜，不適合應用于導熱石墨片，特別是厚型石墨片的制備。

專利CN201510409013.9和CN201610726723.9使用共混法將氧化物、無機酸鹽等無機粒子分散于樹脂中，通過化學亞胺化制備聚酰亞胺膜，最后高溫處理得到石墨片，這種方法生產的PI膜無法控制石墨化過程中法向的過度膨脹，因此膜厚一般不超過90μm，無法得到性能優異的厚型石墨片。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種超厚型聚酰亞胺膜及其制備方法和石墨片。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種超厚型聚酰亞胺膜，其厚度為90～250μm。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種上述的超厚型聚酰亞胺膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將表面改性的碳納米管、無機填料溶于有機溶劑中并攪拌均勻；