[发明专利]一种导热聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，属于聚合物膜材料制备技术领域。本发明首先通过碳热还原法制备得到具有较高的热导率、较低的热膨胀系数以及良好化学稳定性的纳米氮化铝颗粒，并以此作为导热填料，以12‑羟基硬脂酸和ε‑已内酯进行聚合反应，用脂肪酸作封端剂，制得端羧基聚酯，再将端羧基聚酯和带负电荷的天冬氨酸以及谷氨酸在肽酰转移酶的作用下进行脱水缩合，制成自制抗团聚液，使得本发明改性后的氮化铝在聚酰亚胺基团中不发生团聚，提高聚酰亚胺薄膜的导热性，抗团聚液中的聚酯聚合链可以和聚酰亚胺基体之间相容，使导热纳米材料和聚酰亚胺薄膜基团之间产生物理缠结，提高薄膜内聚力，使力学强度也得到提高。

技术领域

本发明涉及一种导热聚酰亚胺薄膜的制备方法，属于聚合物膜材料制备技术领域。

背景技术

聚酰亚胺薄膜包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类。前者为美国杜邦公司产品，商品名Kapton，由均苯四甲酸酐与二氨基二苯醚制得。后者由日本宇部兴产公司生产，商品名Upilex，由联苯四甲酸二酐与二苯醚二胺或间苯二胺制得。

聚酰亚胺薄膜是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦Kapton，宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。IKAROS的帆就是使用聚酰亚胺的薄膜制和纤维作的在火力发电部门，聚酰亚胺纤维可以用于热气体的过滤，聚酰亚胺的纱可以从废气中分离出尘埃和特殊的化学物质。

聚酰亚胺因其突出的耐高低温性能和介电性能而被大量应用于微电子工业，如芯片封装材料、屏蔽材料、柔性印制线路板的基体材料等。因此开发具有更低介电常数聚酰亚胺材料对提高集成电路的集成度、器件运行速度和稳定性具有重要意义。

现有的关于聚酰亚胺薄膜的发明有很多，杨士勇等人在传统的聚酰亚胺结构中引入含氟基团，同时在聚酰亚胺中引入孔洞有可效降低聚酰亚胺的介电常数，所制得的聚酰亚胺介电常数为2.86～2.91。但由于含氟单体制备工艺复杂，成本高，所制备聚酰亚胺价格昂贵，限制了该产品的应用和工艺的推广。Jiang等人首先通过溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺-氧化硅杂化薄膜，然后利用氢氟酸除去氧化硅，制得多孔的PI薄膜，其介电常数最低至1.8，但此用到腐蚀性极强的氢氟酸，工艺操作难度较大；Lee等人利用聚乙二醇功能化的倍半硅氧烷为成孔剂，制备了多孔的聚酰亚胺薄膜，孔径为10～40nm，介电常数最低为2.25。此方法能有效降低聚酰亚胺的介电常数，但新的单体、成孔剂的引入增加了生产成本和工艺控制的难度。美国杜邦公司开发了牌号为和的单面或双面涂氟的PI薄膜产品，其介电常数为2.7，并抢占的大量的国际市场，但该工艺技术难度大，资本投入高，所制备产品价格昂贵，产品也主要应用于高端领域。现有的聚酰亚胺薄膜还存在导热性差，多采用添加纳米导热填料的方法来改善其导热性，但是纳米导热填料容易出现颗粒团聚的现象，虽然制备得到的聚酰亚胺薄膜的导热性能有所提高，但力学性能会下降，不利于推广应用。因此，发明一种导电性好且力学性能好的聚酰亚胺薄膜对用于电机槽的绝缘及电缆绕包材料是很有必要的。

本发明通过将氨基酸和聚酯缩聚反应，制成自制抗团聚液，接着用氧化铝和碳粉反应制得纳米氮化铝，再用自制抗团聚液对纳米氮化铝进行改性，得到改性纳米氮化铝，最后将4，4’-二氨基二苯醚、改性纳米氮化铝和N，N-二甲基乙酰胺以及均苯四甲酸酐反应制成薄膜基液，涂抹后进行亚胺化处理，即可得到导热聚酰亚胺薄膜，提高其分散性，防止团聚，提高薄膜导热性和力学性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前聚酰亚胺薄膜导热性差，多采用添加纳米

导热填料的方法来改善其导热性，但是纳米导热填料容易出现颗粒团聚的现象，虽然制备得到的聚酰亚胺薄膜的导热性能有所提高，但力学性能会下降，不利于推广应用的缺陷，提供了一种导热聚酰亚胺薄膜的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种导热聚酰亚胺薄膜的制备方法为：