[发明专利]一种石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜、制备方法及应用

权利要求书

1.石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜，其特征在于：它是以含硅脂环族二胺和芳香族四酸二酐为原料，同时添加无机纳米导热填料经缩聚反应得到聚酰胺酸-导热填料胶液，然后浸染到具有3D网状结构的石墨烯织物层积板中，经热酰亚胺化获得；缩聚反应制备聚酰胺酸-导热填料胶液中原料单体芳香族四羧酸二酐与含硅脂环族二胺和无机纳米导热填料中无机纳米导热填料使用量按质量百分比计为5%～30%；石墨烯织物在聚酰亚胺薄膜中的含量百分数为1%～15%；所述的石墨烯织物层积板包含5～15层石墨烯织物层；所述的无机纳米导热填料为无机氧化物或者无机氮化物氧化铝、氧化镁、氮化硼中的一种或两种以上混合物，其中粒径为50～200nm；所述各向异性导热聚酰亚胺薄膜的厚度为20～50μm；

所述的含硅脂环族二胺选自含硅氧烷二胺和含硅烷二胺，分子通式分别如式2、3，其中R₁为含1～14个碳原子的单价烃基或取代烃基，R₂为亚烷基、亚苯基和取代亚苯基，n为大于等于1的整数，

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2.根据权利要求1所述的石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述的芳香族四酸二酐单体包括均苯四甲酸二酐（PMDA）、联苯四甲酸二酐（BPDA）、二苯甲酮四酸二酐（BTDA）、二苯醚四酸二酐（ODPA）和六氟二酐（6FDA）中的一种或两种以上混合物。

3.根据权利要求1所述的石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜，其特征在于：缩聚反应制备聚酰胺酸-导热填料胶液中使用的原料单体芳香族四羧酸二酐与含硅脂环族二胺占溶剂和单体的总质量百分比为5%～20%。

4.根据权利要求1所述的石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述的聚酰胺酸-导热填料胶液的合成方法为：在反应釜中，先加入一定量的非质子极性溶剂，氮气保护下再添加一定量的含硅脂环族二胺和无机纳米导热填料，在室温下高速搅拌0.5～2h，充分溶解含硅脂环族二胺并将无机纳米导热填料分散均匀；将芳香族四酸二酐在0.5～5h内分批次加入反应釜，并在0～5℃下搅拌反应5～24h，得到粘度大于40000mPa·s的聚酰胺酸-导热填料溶液，放入储存罐中，在-10℃低温下储存。

5.根据权利要求4所述的石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述芳香族四羧酸二酐与含硅脂环族二胺的物质的量之比为0.95～1.2：1；所述的非质子极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、二甲亚砜（DMSO）、六甲基磷酰胺（HMP）中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述的石墨烯织物层积板的制备方法：镍丝网状织物先经稀盐酸表面除杂处理，然后放入石英管式炉中H₂流氛围下加热到900～1100℃保温一段时间，然后将石墨烯生长催化剂引入到石英管，反应0.5～1h后以迅速降温至室温，然后刻蚀去除Ni即可得到石墨烯织物，将石墨烯织物层层叠加，制得具有3D网状结构的石墨烯织物层积板；

所述的石墨烯生长催化剂为体积流量比为4︰1～2︰1的CH₄、H₂混合气；所述的降温速率为150～220℃/min。

7.根据权利要求1所述的石墨烯织物改性各向异性导热聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述的热酰亚胺化过程为先在70～90℃真空下保温1～2h脱出溶剂，随后在110～130℃、140～160℃、170～190℃、220～240℃、270～290℃、320～340℃温度下各保温0.5～1h使其完全热酰亚胺化，热酰亚胺化后经裁边收卷得到热塑性各向异性导热聚酰亚胺薄膜。