[发明专利]一种高导热石墨膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热石墨膜的制备方法，包括以下步骤：(1)在氮气保护下，将二胺单体溶于有机溶剂中，然后加入二酐单体A，反应得到低粘度聚酰胺酸预聚体；(2)向步骤(1)得到的低粘度聚酰胺酸预聚体中加入水性炭黑，搅拌并超声分散均匀；(3)将二酐单体B加入步骤(2)后的聚酰胺酸预聚体中，反应完成后得到改性聚酰胺酸树脂；(4)通过流延涂膜法将所述改性聚酰胺酸树脂涂成湿膜，进行亚胺化处理，得到改性聚酰亚胺薄膜；(5)将所述改性聚酰亚胺薄膜交叉堆叠，依次放入炭化炉和石墨化炉中进行碳化和石墨化处理，处理完成后即得到所述高导热石墨膜。本发明的制备方法制成的高导热石墨膜具有较高的导热性能和优异的抗拉强度。

技术领域

本发明属于石墨材料领域，尤其涉及一种高导热石墨膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺薄膜是目前世界上公认的综合性能最好的薄膜类绝缘材料，经过高温(2800～3200℃)石墨化处理后，能获得接近于单晶石墨结构的高定向石墨薄膜，其导热率可达1000w/m·K，超过了传统非金属材料，但是其也还存在着不足之处，高导热石墨膜材料的强度低，可以轻易被撕裂，易因所粘附的其他材料轻微移动而产生破损。如何进一步提高导热性能，同时提高石墨膜的力学性能是目前急需解决的难题，提高聚酰亚胺薄膜的综合性能可以从根本上解决这些问题。

专利CN104023505A提出了一种高导热石墨膜的制备方法，首先将3,3,4,4-四羧酸二苯酮酐加入4,4-二氨基二苯醚中得到聚酰胺酸树脂，然后加入改性后的石墨烯和碳化硅颗粒，通过高速搅拌共混得到改性聚酰胺酸树脂，加热得到聚酰亚胺薄膜，最后制成石墨膜，导热性能有一定提升；但是仅仅通过单纯的机械搅拌5～10min，高粘度的聚酰胺酸树脂很难与无机填料充分混合，势必造成填料在树脂乃至薄膜体系中大量团聚，影响膜材料的力学性能以及其他性能的均匀性。

专利CN105237785A提出了一种石墨材料用聚酰亚胺薄膜的制备方法，使用芳香族有机二胺、二酐，配以少量多胺单体，制成具有部分交联结构的聚酰亚胺薄膜，烧结成的石墨膜导热率有所提高。但是这种聚合方法造成多胺单体在聚酰亚胺大分子链中无规分布，无法控制交联点的密度，可能造成局部交联度过高，材料偏硬偏脆，而另外的部分交联度较低或者无交联，材料力学性能提升不明显；交联结构破坏了聚酰亚胺大分子的取向性，从一定程度上降低材料的规整度和结晶度，影响石墨膜的整体性能。

因此，提供一种既能提高材料整体导热性能，又能保证材料的结构规整的方法是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高导热石墨膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高导热石墨膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，将二胺单体溶于有机溶剂中，然后加入二酐单体A，反应得到低粘度聚酰胺酸预聚体；

(2)向步骤(1)得到的低粘度聚酰胺酸预聚体中加入水性炭黑，搅拌并超声分散均匀；

(3)将二酐单体B加入步骤(2)后的聚酰胺酸预聚体中，反应完成后得到改性聚酰胺酸树脂；

(4)通过流延涂膜法将所述改性聚酰胺酸树脂涂成湿膜，进行亚胺化处理，得到改性聚酰亚胺薄膜；

(5)将所述改性聚酰亚胺薄膜交叉堆叠，依次放入炭化炉和石墨化炉中进行碳化和石墨化处理，处理完成后即得到所述高导热石墨膜。

上述的制备方法，优选的，所述二胺单体与二酐单体A的摩尔比为1:(0.3～0.6)；所述二胺单体与二酐单体B的摩尔比为1:(0.4～0.7)。