[发明专利]一种聚酰亚胺基高导热石墨膜

说明书

本发明公开了一种聚酰亚胺基高导热石墨膜，涉及石墨膜制备技术领域，是将含1,4,5,8‑萘四甲酸酐的二酐单体与二胺单体在非质子极性溶剂中缩聚得到聚酰胺酸，然后经流延成膜、亚胺化处理得到聚酰亚胺薄膜，再经碳化处理和石墨化处理得到高导热石墨膜。本发明在聚酰亚胺基石墨膜的制备过程中不添加无机助剂，而是从分子结构出发，利用规整分子结构的二酐单体1,4,5,8‑萘四甲酸酐来诱导聚酰亚胺在碳化石墨化过程中的石墨化转变，结晶度好，节省工艺流程步骤，制备的石墨膜表面光滑规整，避免现有技术中添加无机助剂分散不均、颗粒尺寸过大等带来的外观缺陷，且其导热性好，用作电子元器件及通讯设备的散热部件，能够有效传导电子元器件运行带来的高热量。

技术领域

本发明涉及石墨膜制备技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺基高导热石墨膜。

背景技术

聚酰亚胺作为特种工程塑料，以其优异的耐热性能、机械性能、低膨胀系数、良好的介电性能和化学性能，目前已广泛应用于航空航天、军工和电子技术等领域。

随着5G通信时代的到临，人们的生活也越来越信息化、智能化，各种大容量消费电子及大体积通信设备的线路板对散热要求越来越高。当前纯聚酰亚胺碳化石墨化制备的石墨膜结晶度较低，热传导率不高，通常使用无机助剂掺杂聚酰亚胺制备石墨膜。然而，这些无机助剂与聚酰亚胺有机基体相容性差，不容易分散均匀，易产生表面凸起褶皱、导热率不高等问题。如CN111788259A提出添加的磷酸氢钙颗粒助剂平均粒径较大时，碳化石墨化升华过程中容易产生大的亮点和凸起，造成表面缺陷；CN106853966A提出用氧化石墨烯原位掺杂聚酰胺酸树脂，制备得到高导热石墨膜，但其中未考虑氧化石墨烯容易团聚，不易分散的特性，可能造成制备的石墨膜表面不同区域导热率差别较大。这些均是通过添加无机助剂的方法诱导PI膜石墨化，工艺步骤繁琐，且较难控制等问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种聚酰亚胺基高导热石墨膜，从分子结构出发，利用规整分子结构的二酐单体1,4,5,8-萘四甲酸酐来诱导聚酰亚胺在碳化石墨化过程中的石墨化转变，制备的石墨膜表面光滑规整，导热性好。

本发明提出的一种聚酰亚胺基高导热石墨膜，是将含1,4,5,8-萘四甲酸酐的二酐单体与二胺单体在非质子极性溶剂中缩聚得到聚酰胺酸，然后经流延成膜、亚胺化处理得到聚酰亚胺薄膜，再经碳化处理和石墨化处理得到高导热石墨膜。

优选地，1,4,5,8-萘四甲酸酐占二酐单体摩尔总量的10～40％。

优选地，所述二酐单体中还含有均苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四酸二酐中的一种或两种，其用量占二酐单体摩尔总量的60～90％。

优选地，所述二胺单体为对苯二胺、4,4′-二氨基二苯醚、间苯二胺、3,4′-二氨基二苯醚、4,4′-二氨基二苯砜中的一种或两种；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。

优选地，控制得到的聚酰胺酸的黏度在50～150Pa·s。

优选地，流延成膜中，流延速度为3～6m/min，成膜厚度为30～50μm。

优选地，亚胺化处理具体操作如下：将流延得到的流延膜先进行纵向拉伸、横向拉伸处理，纵向拉伸的比例为1：1.1，横向拉伸的比例为1：1.1～1.3；然后110～350℃梯度升温进行亚胺化处理，得到聚酰亚胺薄膜。

优选地，碳化处理是在真空条件下，梯度升温至1300℃进行碳化。

优选地，碳化处理是在惰性气体保护下，梯度升温至2850℃进行石墨化。