[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)熱四針狀結(jié)構(gòu)復(fù)合微粒/聚酰亞胺薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110173338.7
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112812341B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬傳國;遲洪濤;劉東旭;張平;戴培邦
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08K7/08;C08K3/38;C08K9/02;C08K9/06;C08K9/04;C08G73/10;C09K5/14
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 童世鋒

本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱四針狀結(jié)構(gòu)復(fù)合微粒/聚酰亞胺薄膜，該薄膜包括1?60質(zhì)量份導(dǎo)熱填料，0.1?5質(zhì)量份表面處理劑，50?600質(zhì)量份聚酰胺酸溶液；導(dǎo)熱填料是先由氮化硼包覆在氧化鋅表面，隨后在外層包覆石墨烯，對分散在氧化鋅表面的氮化硼進(jìn)行焊接組裝后制得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復(fù)合粒子；該薄膜是將氮化硼加入到二元胺和二元酐的有機(jī)溶劑中混合均勻，進(jìn)行原位聚合反應(yīng)，制備出聚酰胺酸和氮化硼的混合溶液，再將復(fù)合粒子加入到氮化硼聚酰胺酸溶液中后經(jīng)真空消泡后鋪設(shè)成薄膜，程序升溫?zé)醽啺坊频镁哂忻鎯?nèi)及面外高導(dǎo)熱率的聚酰亞胺薄膜。該薄膜具有高導(dǎo)熱和電絕緣的特性，其制備工藝簡單，成型周期短，在熱管理材料、熱界面材料等電子材料領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚酰亞胺薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)熱四針狀結(jié)構(gòu)復(fù)合微粒/聚酰亞胺薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

近幾年，隨著電子信息工業(yè)向集成化、微型化、薄層化、多功能化的方向不斷發(fā)展，急需解決電子器件和設(shè)備的散熱問題，因此開發(fā)出具有高導(dǎo)熱性能的聚合物復(fù)合材料成為一項重大課題。

聚酰亞胺（PI）因其分子鏈中含有穩(wěn)定的雜環(huán)結(jié)構(gòu)，使其擁有較好的耐熱性、抗氧化性和機(jī)械性能，是一種較好的耐高溫絕緣材料，被廣泛的應(yīng)用在電子、航天等材料領(lǐng)域。但聚酰亞胺的自身導(dǎo)熱系數(shù)較低，在0.1～0.2W/m·K之間，難以達(dá)到電子器件的散熱需求，所以要進(jìn)一步提高其導(dǎo)熱性能。

目前提高聚合物復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的主要辦法是通過在聚合物基體中引入高導(dǎo)熱填料，但也同時帶來了其他問題，第一，在聚合物基體中填料需要較高的填充量才能達(dá)到逾滲值，形成有效導(dǎo)熱通路；第二，無機(jī)填料容易在聚合物基體中團(tuán)聚，導(dǎo)致其力學(xué)等性能下降；第三，無機(jī)填料和聚合物基體的相容性較差，會增加其界面熱阻。在專利CN110452418A中利用氮化硼包覆氧化鋁協(xié)同增強(qiáng)聚酰亞胺薄膜導(dǎo)熱性能，氧化鋁表面包覆氮化硼改善填料與基體相容性，氧化鋁與基體中氮化硼形成隔離結(jié)構(gòu)，進(jìn)而搭建填料網(wǎng)絡(luò)提升其導(dǎo)熱性能，但該研究在薄膜垂直方向上的熱導(dǎo)率提升較為局限。所以在聚酰亞胺導(dǎo)熱薄膜方面，同時提升薄膜的面內(nèi)及面外熱導(dǎo)率仍是一個待解決的難點問題。

本發(fā)明是通過對氮化硼和氧化鋅進(jìn)行表面處理劑改性及煅燒處理，經(jīng)過靜電自組裝后氮化硼吸附在氧化鋅表面形成第一層殼體結(jié)構(gòu)，隨后在外層繼續(xù)吸附氧化石墨烯，利用石墨烯焊接分散在氧化鋅表面的氮化硼形成一種四針狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合微粒。可有效改善其填料與基體的界面相容性，并通過與基體中氮化硼復(fù)配，氮化硼自取向形成分層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而與氧化鋅四針狀復(fù)合微粒形成多維度搭接網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑高效導(dǎo)熱通路，同時改善其面內(nèi)與面外熱導(dǎo)率，制備出高導(dǎo)熱聚酰亞胺復(fù)合薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種高導(dǎo)熱四針狀結(jié)構(gòu)復(fù)合微粒/聚酰亞胺薄膜及其制備方法，該薄膜具有高導(dǎo)熱系數(shù)和電絕緣的主要特性，制備工藝簡單，成型周期短的特點。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種高導(dǎo)熱四針狀結(jié)構(gòu)復(fù)合微粒/聚酰亞胺復(fù)合薄膜，由下述質(zhì)量份配比的原料制備而成，包括1-60質(zhì)量份的導(dǎo)熱填料，1-5質(zhì)量份的表面處理劑，50-600質(zhì)量份的聚酰胺溶液；所述的導(dǎo)熱填料是采用靜電自組裝方法制得的氧化石墨烯焊接氮化硼包覆四針狀氧化鋅的四針狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱填料。

所述氧化鋅的粒徑為5-100μm；所述氮化硼為六方氮化硼，粒徑為100nm-5μm；所述氧化石墨烯粒徑為500nm-6μm。

所述的表面處理劑，為HK560硅烷偶聯(lián)劑、聚乙烯亞胺、聚多巴胺中的一種。

所述的聚酰胺酸溶液，由二元胺溶于有機(jī)溶劑后，再向二元胺溶液中加入二元酐制得；二元酐與二元胺的物質(zhì)的量比為1：1-1.05，聚酰胺酸溶液質(zhì)量濃度為15-25%。

所述二元酐，為均苯四酸二酐（PMDA）、3，3，4，4，-聯(lián)苯四甲酸二酐、2，3，3，4，-聯(lián)苯四甲酸二酐、3，3，4，4，-二苯甲酮四酸二酐、2，3，6，7，-萘四甲酸二酐中的一種。