[發明專利]人造石墨復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201911317095.9
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111002668A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 金亞東;楊承翰;王雄偉;朱正平
• 申請（專利權）人: 寧波長陽科技股份有限公司
• 主分類號: B32B27/28
• 分類號: B32B27/28;B32B3/08;B32B27/06;B32B33/00;C01B32/05;C01B32/18
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 李麗華

本發明涉及一種人造石墨復合膜的制備方法，其包括以下步驟：將纖維素納米晶分散在溶劑中，再依次加入芳香族二胺單體以及芳香族二酐單體，進行縮聚反應，得到經纖維素納米晶改性的聚酰胺酸混合物；得到的聚酰胺酸混合物進行化學亞胺化處理，除去部分溶劑得到凝膠膜，再經雙向拉伸和高溫處理，得到改性聚酰亞胺薄膜；在惰性氣氛下，將得到的改性聚酰亞胺薄膜進行處理、高溫石墨化處理，得到人造石墨復合膜。本發明還提供一種人造石墨復合膜。

技術領域

本發明涉及一種薄膜材料領域，特別是涉及一種人造石墨復合膜及其制備方法。

背景技術

隨著各種電子電氣設備朝著小型化、高功率化、輕薄化和集成化方向的快速發展，單位體積產生的熱量也將顯著提升，因此對設備的散熱性能提出了更高的要求，特別是針對5G電子通訊設備。相比于常用的金屬基或陶瓷基散熱材料，碳基散熱材料(如天然石墨、石墨烯、碳納米管)由于具有導熱系數高、密度輕、熱膨脹系數低、柔性好等諸多優點，可滿足未來集成化電子設備的散熱需求，因此得到了廣泛的研究。

由石墨烯或氧化石墨烯制備的石墨散熱膜雖然據報道可達到超高的導熱性能，但其制備方法僅是停留在實驗室階段，很難適應工業化生產。目前工業化生產的高導熱石墨膜(>1000W·m^-1·K^-1)主要由聚酰亞胺經高溫燒結后而制成。雖然聚酰亞胺基石墨復合膜的面內導熱系數可以達到1000W·m^-1·K^-1以上，但其在垂直方向上導熱系數通常較低，通常小于5W·m^-1·K^-1，導致熱不易沿著垂直方向快速擴散，大大限制了其在實際使用中的散熱能力。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種垂直方向導熱系數較高的人造石墨復合膜。

一種人造石墨復合膜的制備方法，其包括以下步驟：

將纖維素納米晶分散在溶劑中，再依次加入芳香族二胺單體以及芳香族二酐單體，進行縮聚反應，得到經纖維素納米晶改性的聚酰胺酸混合物；

將得到的聚酰胺酸混合物進行化學亞胺化處理，除去部分溶劑得到凝膠膜，再經雙向拉伸和高溫處理，得到改性聚酰亞胺薄膜；

在惰性氣氛下，將得到的改性聚酰亞胺薄膜進行處理、高溫石墨化處理，得到人造石墨復合膜。

本發明還提供一種人造石墨復合膜，其包括石墨晶片結構和位于相鄰石墨晶片結構之間的棒狀的結晶碳聚集體。

與現有技術相比，本發明所述人造石墨復合膜的制備方法，在合成聚酰胺酸的縮聚反應之前就將纖維素納米晶加入，因此纖維素納米晶可均勻的分散于所述聚酰胺酸中，并部分地參與縮聚反應，與聚酰胺酸形成共價鍵連接，促進兩者間良好的界面結合，從而減小界面聲子散射。最后經過碳化、高溫石墨化處理，使摻雜的纖維素納米晶轉變為高度結晶的棒狀結晶碳，該棒狀結晶碳呈聚集體形態分布于相鄰石墨晶片結構之間，并與石墨晶片緊密結合，從而可以顯著減小熱沿著膜垂直方向傳遞的聲子散射，使得膜在面內和垂直方向上的導熱系數均呈現提升，其中垂直方向的導熱系數可以達到10W·m^-1·K^-1以上。所述人造石墨復合膜可在未來集成化、薄型化電子設備等發揮優異的散熱效果，具有重要的應用價值。

該制備方法操作簡單、易于工業化。

附圖說明

圖1為本發明所述人造石墨復合膜的微觀結構示意圖。

具體實施方式

下面將對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施方式，都屬于本發明保護的范圍。