[发明专利]一种超厚石墨导热膜及其制备方法和其应用

说明书

本发明的目的在于提供一种超厚石墨导热膜，所述石墨导热膜由聚酰亚胺膜经过碳化、石墨化、压延及裁切处理得到，所述石墨导热膜的厚度为40‑90μm，所述石墨导热膜导热率＞1600W/(m·K)。所述聚酰亚胺薄膜为三层共挤式聚酰亚胺膜，两侧为发泡层，中间层为芯层。本发明制备的超厚石墨导热膜，避免了在烧制过程中由于气体排出不畅导致的石墨膜分层、掉粉、破裂等缺陷。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种超厚石墨导热膜及其制备方法和其应用。

背景技术

5G时代来临，通讯频率越来越高，电子设备的功耗也随之变大，发热量也随之增加，电子器件的散热问题成为5G通讯设备急需解决的难题。聚酰亚胺(PI)薄膜经高温后能够获得接近于单晶石墨结构的高定向石墨膜，导热性能优异，是目前电子产品解决散热问题的核心材料之一。但是当前石墨导热膜的厚度一般小于40μm，若要提高热通量，则必须通过多层叠加来增加石墨膜的厚度。多层叠加所用的粘合剂会产生热阻效应，极大地降低导热膜的热扩散能力。因此，制备出超厚石墨导热膜是解决5G电子设备散热问题的关键。

然而，由传统PI厚膜烧制超厚石墨导热膜的过程中，高温石墨化时，薄膜内部发泡产生的气体不易排出，易导致其分层、掉粉、弯折甚至破裂等外观缺陷，严重影响石墨膜的性能及下游应用。因此，市场对如何制备性能稳定的超厚石墨导热膜极为关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超厚石墨导热膜，所述石墨导热膜由聚酰亚胺膜经过碳化、石墨化、压延及裁切处理得到，所述石墨导热膜的厚度为40-90μm，所述石墨导热膜导热率＞1600W/(m·K)。

本发明的优选技术方案，所述聚酰亚胺膜为三层共挤式聚酰亚胺膜，两侧为发泡层，中间层为芯层。

本发明的优选技术方案，所述聚酰亚胺膜总厚度为60-175μm，优选为80-160μm，更优选为100-150μm。

本发明的优选技术方案，所述发泡层和芯层均为PI膜。

本发明的优选技术方案，所述发泡层含有无机填料，优选为氧化物、氮化物、硼化物、碳化物、金属盐类的任一种或其组合，更优选为氧化硅、氮化硼、磷酸氢钙的一种或多种。

本发明的优选技术方案，所述无机填料粒径为0.05-2μm。

本发明的优选技术方案，所述无机填料与所在发泡层二胺及二酐总质量的比例为0.1-1％。

本发明的优选技术方案，单侧发泡层厚度不小于聚酰亚胺膜总厚度的10％，优选为15-30μm。

本发明的优选技术方案，所述芯层不含填料。

本发明的优选技术方案，所述芯层厚度占聚酰亚胺膜总厚度的50-80％，优选为60-90μm。

本发明的另一目的在于提供一种超厚石墨导热膜的制备方法，具体包括以下步骤:

(1)在溶剂中依次加入二胺单体和二酐单体，缩聚反应合成芯层树脂；

(2)在溶剂中依次加入二胺单体、二酐单体和无机填料分散液，缩聚反应合成发泡层树脂；

(3)按两侧发泡树脂、中间芯层树脂，将发泡树脂和芯层树脂分别送至三层共挤装置，经过化学亚胺化或热亚胺化法，流涎得到聚酰亚胺薄膜；

(4)将得到的聚酰亚胺薄膜进行碳化和石墨化处理，得到超厚石墨导热膜。

本发明的优选技术方案，所述步骤(1)和(2)中，所用的溶剂是N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合。