[發(fā)明專利]一種高導熱人工石墨膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911154316.5
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN111017919B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 白小慶;青雙桂;馬紀翔;劉姣;唐必連;周福龍
• 申請（專利權）人: 桂林電器科學研究院有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205;C04B35/52;C04B35/524;C04B35/622
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發(fā)明公開了一種高導熱人工石墨膜及其制備方法。該石墨膜的制備方法包括：1)在制備聚酰胺酸樹脂溶液過程中或制得之后，加入端羥基二苯基聚硅氧烷包覆的氧化鋁分散液，得到混合聚酰胺酸樹脂溶液；2)將混合聚酰胺酸樹脂溶液按常規(guī)工藝制備聚酰亞胺薄膜；3)聚酰亞胺薄膜于真空下升溫至500～650℃，保溫一次或兩次以上，每次保溫≥0.5h，再升溫至≤1600℃，得碳化后的聚酰亞胺薄膜；4)碳化后的聚酰亞胺薄膜在氮氣保護下升溫至1600～1800℃保溫0.5h以上，再升溫至≥2600℃，即得。本發(fā)明所述方法在碳化過程中不易發(fā)生脆裂、褶皺等問題，所得石墨膜表面脫出碳粉現象明顯減少，且所得石墨膜密度和導熱系數高。

技術領域

本發(fā)明涉及用于導熱或散熱的石墨膜，具體涉及一種高導熱人工石墨膜及其制備方法。

背景技術

高導熱人工石墨膜作為電子器件散熱部件中的關鍵散熱材料，具有高效導熱、輕便的特點，能迅速的將熱量傳遞出去，保證電子設備的正常運行。目前高定向聚酰亞胺薄膜是制備高導熱系數人工石墨膜的重要原材料。通過將聚酰亞胺薄膜在一定壓力下，以一定的升溫程序在高頻爐中進行常溫至1600℃的碳化處理，脫除H、O、N等全部或大部分非碳成分；然后在一定的惰性氣氛中進行2400℃以上的石墨化處理，使碳亂層結構向層狀多晶石墨結構轉化，可以制備出平面方向導熱系數高的石墨膜。

公開號為CN105683088A的發(fā)明專利，采用70％摩爾以上的PMDA和含有70％摩爾以上的ODA制備厚度為34μm～42μm，且雙折射率為0.100以上的高定向聚酰亞胺薄膜，然后將該薄膜于最高溫不超過1600℃進行碳化，2400℃以上石墨化，制得熱擴散系數為9.0cm²/s以上，密度為1.8g/cm³的石墨薄膜。但是，由于高定向聚酰亞胺薄膜在碳化過程中因釋放大量小分子，導致薄膜體積迅速收縮，因而很容易使碳化后的薄膜表面出現褶皺、凹坑、凸起等不平整現象。為了解決上述不足，公開號為CN105979750A的發(fā)明專利提出，通過在聚酰亞胺薄膜表面涂覆石墨改性劑(配方為：采用二苯甲酮四酸二酐25份、均苯四甲酸二酐16份、二氨基二苯甲烷28份、二甲基甲酰胺23份、N-甲基吡咯烷酮8.5份、乙二醇2份、聚二甲基硅氧烷3份、鄰苯二甲酸二丁酯1.5份配置成石墨改性劑)，再進行后續(xù)的碳化和石墨化，避免局部過熱，實現導熱性能均勻化，克服熱收縮過大導致的不均勻，從而改善成膜的平坦性和柔韌性，提高石墨層雙向拉伸性能。然而，在聚酰亞胺薄膜表面涂覆涂層，會因涂層厚度不均勻而導致局部產生應力，使聚酰亞胺薄膜在碳化、石墨化發(fā)泡過程中一致性受到影響。再者，現有聚酰亞胺薄膜均以卷燒為主，膜卷間無石墨紙等耐高溫物質隔離，也不施加壓力，涂覆涂層的方法較為受限。

由現有技術可知，制備石墨膜的聚酰亞胺薄膜大多引入大量的剛性鏈段分子結構以提高分子的定向程度，從而增加石墨膜的平面導熱系數，但是，法向的導熱系數均偏低，約8W/m·k。而且，剛性單體添加量越大，薄膜在碳化和石墨化熱處理過程中石墨化速率越大，很容易在膜上出現石墨粉末的問題，而且石墨膜的柔韌性變差。目前現有技術主要在解決石墨膜脫碳粉問題、提高石墨膜柔韌性和石墨化程度方面開展研究，通過調配剛性鏈段和柔性鏈段的比例，盡量尋找配方和工藝的平衡點，但仍不能在提高石墨膜平面導熱系數的同時提高法向導熱系數，也不能較好的解決石墨膜脫碳粉的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是針對現有技術中存在的不足，提供一種碳化過程中不易出現褶皺等不平坦問題，石墨化后脫碳粉少且導熱系數高的高導熱人工石墨膜及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種高導熱人工石墨膜的制備方法，包括以下步驟：

1)制備聚酰胺酸樹脂溶液，在制備聚酰胺酸樹脂溶液的過程中或制備得到聚酰胺酸樹脂溶液后，加入端羥基二苯基聚硅氧烷包覆的氧化鋁分散液，混合均勻，得到混合聚酰胺酸樹脂溶液；其中，