[发明专利]一种核壳结构导热填料制备的高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构导热填料制备的高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法，导热填料为核壳结构的导热填料；薄膜包括10‑50质量份的导热填料，1‑5质量份的改性剂，80‑500质量份的聚酰胺酸溶液，导热填料为氮化硼包覆氧化铝的核壳导热填料；核壳导热填料是通过改性剂处理氧化铝和高温煅烧氮化硼，采用静电自组装方法来制备而得，将核壳导热填料加入聚酰胺酸溶液中搅拌混合均匀，真空静置消泡后，铺设成薄膜，程序升温热亚胺化，制得高导热聚酰亚胺薄膜。该薄膜具有高导热系数和电绝缘的主要特性，且加工成本较低，制备工艺简单，且成型周期短，在电子、航空航天、机械领域都有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺薄膜技术领域，具体涉及一种核壳结构导热填料制备的高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

随着科技的快速发展,尤其在电子领域中，崛起的科技是日新月异，电子元件朝着小型化集成化的方向发展，这使得电子元件的密度增加，导致的散热问题也日益严重，影响电子设备的效率、安全性和使用寿命。聚酰亚胺薄膜一种具有良好的热性能和机械性能的高分子材料，特别是它具有低介电常数和损耗角正切，高热稳定性和储能模量，其被广泛应用于电子封装材料。然而纯聚酰亚胺薄膜的固有导热率仅在0.1 W /（m · K）左右，并非导热材料，无法满足实际应用。

氮化硼一种二维材料，六角形的氮化硼具有类似于石墨的层状结构，由于其原子级平坦且电绝缘的表面，相对低的密度和低廉的价格，被人们称为“白石墨烯”，其不仅在平面方向上具有高导热率（约600W /（m · K））而且具有优异的电绝缘性。以氮化硼作为导热填料，能够构建好的导热网络，纯的氮化硼的加入虽然能使聚酰亚胺薄膜的导热系数提高，在专利CN 109627472 A中运用氮化硼进行改性制得聚酰亚胺导热薄膜，但是氮化硼加入的比例过大，会导致成本很高，且在聚酰亚胺的基体中没有形成有效导热通道；同样专利CN106243715 B中采用氮化硼与聚酰亚胺微球制得聚酰亚胺导热材料，但工艺成本复杂，需要制得聚酰亚胺微球。所以关于聚酰亚胺导热薄膜方面，其中有效率的提高导热系数和降低薄膜工艺生产中的成本是两个待解决的难点问题。

目前此导热材料提升导热系数一般通过两种方式，一种是添加导热系数高的填料，并创新构建导热通道的方式和效果；另一种是通过提高基体与填料的相容性，减少声子的界面散射。当基体中有核壳结构的导热填料加入，基体与壳物质导热填料协同作用，可以构建有效的导热通道，在聚酰亚胺内部的形成三维的立体网络结构，能使声子快速传输；并且以氧化铝为核的导热填料时，其综合成本价格较低。综上，通过核壳导热填料与导热填料协同构建导热网络结构，致力于制备出高导热低成本的聚酰亚胺薄膜。

发明内容

针对现有的技术不足，本发明提供了一种核壳结构导热填料制备的高导热聚酰亚胺薄膜及其制备方法。该薄膜具有高导热系数和电绝缘的主要特性，且加工成本较低，制备工艺简单，且成型周期短的特点。

实现本发明的技术方案是：

一种核壳结构导热填料，所述核壳结构导热填料是通过改性剂处理氧化铝和高温煅烧氮化硼，采用静电自组装方法制得的氮化硼包覆氧化铝。

所述的氧化铝形貌为球状，粒径为1-30um；氮化硼为六方氮化硼，粒径为50nm-5um。

所述的导热填料，其制备方法包括如下步骤：

（1）制备KH550改性的氧化铝：用无水乙醇与去离子水配置分散液，其中无水乙醇的质量浓度为5-60%，调节PH为5-6，向分散液中缓慢滴加KH550，其中KH550的质量份为分散液的1-5%；搅拌水解，再加入氧化铝，其中氧化铝的质量份为分散液的10-60%，水浴加热后离心干燥，制得KH550改性的氧化铝；

2）制备改性的氮化硼：称取氮化硼，在900-1200℃环境下煅烧1-2h后，用去离子水为分散液，超声后离心干燥，制得改性的氮化硼；