[发明专利]一种导热聚酰亚胺薄膜

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法与用途。

背景技术

聚酰亚胺(PI)薄膜以其突出的耐高温、高强度、低介电等性能而广泛应用于电子、电气绝缘基材。尤其随着电子信息技术的飞速发展，超大规模集成电路器件的集成度越来越高，其特征尺寸不断缩小，运行速度起来赶快，使得电子器件和集成电器散发出大量的热量。热量的积聚即会严重影响电子器件和电路运行的稳定性，甚至会带来安全隐患。而常规用作电子电路绝缘基材的聚酰亚胺薄膜，其导热系数一般均低于0.2Wm^-1K^-1，所制备器件散热效果不理想。因此开发具有高导热性绝缘聚酰亚胺薄膜一直是聚酰亚胺薄膜产业及研究领域的重要课题。

发明内容

本发明的目的针对现有技术中的不足，提供一种导热聚酰亚胺薄膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种导热聚酰亚胺薄膜，该聚酰亚胺薄膜由聚酰亚胺基体、活化导热填料两部分组成。

在所述的导热聚酰亚胺薄膜中聚酰亚胺基体的质量分数为78～98wt％；活化导热填料的质量分数为2～22wt％。

所述的聚酰亚胺基体为芳香族二胺和芳香族二酐经缩聚反应制得。

所述的芳香族二胺为4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、3,4’-二氨基二苯醚、对苯二胺(p-PDA)、间苯二胺(m-PDA)、4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA)、二氨基二苯甲酮、4,4’-二(4-氨基苯氧基)二苯砜(BAPS)、1,3’-双(3-氨基苯氧基)苯、4,4’-二(4-氨基苯氧基)二苯醚、二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基-二苯氧基-4’,4-二苯基异丙烷中的一种或任意两种的混合物。

所述的芳香族二酐为均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)、3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐(BTDA)、4,4’-联苯醚二酐(ODPA)、异构二苯硫醚二酐(TDPA)中的一种或两种的混合物。

所述的活化导热填料为经过硅烷偶联剂进行表面处理的填料，硅烷偶联剂用量为导热填料总质量的0.1～1.0wt％，优选为0.2～0.5wt％。所述的硅烷偶联剂为商品化的硅烷偶联剂中的任何一种；优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

所述的导热填料为纳米氮化铝和石墨烯中的一种或两种的混合物；所述的纳米氮化铝的质量分数为2～20wt％；所述的石墨烯的质量分数为0～2wt％。所述的纳米氮化铝的粒径≤200纳米，优选为50～200nm。所述的石墨烯为层数≤5层的石墨烯。

优选的，所述的聚酰亚胺基体的质量分数为80～97.8wt％；活化导热填料的质量分数为2.2～20wt％。所述的纳米氮化铝的质量分数为2～18wt％；所述的石墨烯的质量分数为0.2～2wt％。

进一步优选的，所述的聚酰亚胺基体的质量分数为81～96wt％；活化导热填料的质量分数为4～19wt％。所述的纳米氮化铝的质量分数为3.8～18wt％；所述的石墨烯的质量分数为0.2～1wt％。

本发明的另一个目的在于提供一种导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)、称取导热填料氮化铝和/或石墨烯，加入到非质子性溶剂中，添加硅烷偶联剂，在高速搅拌的同时进行超声波分散，控制悬浊液质量浓度5～30％；

步骤(2)、将所得的悬浮液加入到聚酰胺酸聚合反应釜中，补加非质子性溶剂，控制温度在10～40℃，加入规定量的芳香族二胺，搅拌，待其完全溶解后，控制温度在50～60℃，分批次加入与芳香族二胺等摩尔量的芳香族二酐，并不断搅拌，制成均匀的黏度稳定的聚酰胺酸复合溶液，所述的聚酰胺酸复合溶液的质量浓度为15～25％；

步骤(3)、采用溶液流涎法将所得聚酰胺酸复合溶液制成聚酰亚胺薄膜。

步骤(1)中，所述的非质子性溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮。

搅拌速度为2000r/min～4000r/min，超声波频率为20kHz～100kHz，功率为2000～6000kW，时间为15～60min。