[发明专利]聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺薄膜是一种新型的有机聚合物薄膜，是由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)在极强性溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中经缩聚并流延成膜，再经亚胺化而成。它是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，具有优良的力学性能、电性能、化学稳定性、抗辐射性、耐高温和耐低温性能。聚酰亚胺薄膜还具有较低的介电性能，可以降低超大规模集成电路的互连延迟、串扰和能耗，因此在封装材料和介电层中有很高的研究价值。但聚酰亚胺薄膜的导热系数仅为0.16W/(m·K)，因此限制了其在电子材料技术领域中的应用。

现有技术公开了多种提高聚酰亚胺薄膜导热系数的方法，在聚酰亚胺薄膜中填充氮化铝是其中的一种方法，氮化铝以较高的热导率、较低的热膨胀系数、较低的机械强度以及良好的化学稳定性使其在聚酰亚胺薄膜中填充可以提高薄膜的导热性能。但同时也存在着一些问题，若采用粒径较大的微米级氮化铝填充，工艺上容易实现，得到的聚酰亚胺薄膜导热性能会提高，但制备得到的薄膜表面粗糙；若采用纳米级氮化铝填充，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。

公开号为CN101168598的中国专利公开了一种高导热性、低热膨胀系数的超厚聚酰亚胺薄膜的制备方法，通过填充氮化铝提高了聚酰亚胺薄膜的导热性能，但其力学性能不高，且制备的是超厚的聚酰亚胺薄膜，应用性不强。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法，本发明提供的聚酰亚胺薄膜的导热性能提高且力学性能不会下降。

本发明提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将导热填料、溶剂和偶联剂混合、研磨后得到浆料；

二胺和二酐在溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂；

将浆料和聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸薄膜；

将聚酰胺酸薄膜亚胺化得到聚酰亚胺薄膜；

所述导热填料包括粒度为100nm～200nm的第一导热填料、粒度为50nm～100nm的第二导热填料和10nm～50nm的第三导热填料。

优选的，所述第一导热填料占所述导热填料的质量百分比为40%～80%；所述第二导热填料占所述导热填料的质量百分比为10%～40%；所述第三导热填料占所述导热填料的质量百分比为10%～30%。

优选的，所述导热填料为氮化铝或碳化硅，所述导热填料占所述浆料的质量百分比为10%～30%。

优选的，所述浆料中，所述导热填料的粒度小于50nm并且粒径多分散性指数小于1.05。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂占所述浆料的质量百分比为1%～15%。

优选的，所述二胺选自4,4＇-二氨基二苯醚、二氨基二苯甲烷和对苯二胺中的一种；所述二酐选自均苯四甲酸二酐、3,3ˊ-4,4＇联苯四甲酸二酐和二苯甲酮四酸二酐中的一种；所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺中的一种。

优选的，所述二胺和二酐的摩尔比为0.95～1.05。

优选的，所述浆料与所述聚酰胺酸树脂的质量比为1：（1～10）。

优选的，所述亚胺化温度为100℃～400℃。

本发明还提供了一种聚酰亚胺薄膜，由上述技术方案所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法制备而成。

与现有技术相比，本发明提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：将导热填料、溶剂和偶联剂混合、研磨后得到浆料；二胺和二酐在溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂；将浆料和聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸薄膜；将聚酰胺酸薄膜亚胺化得到聚酰亚胺薄膜；所述导热填料包括粒度为100nm～200nm的第一导热填料、粒度为50nm～100nm的第二导热填料和10nm～50nm的第三导热填料。本发明采用的导热填料的粒径不同，便于导热填料间形成最大的堆砌度，从而形成有效的导热通道，进而提高聚酰亚胺薄膜的导热性能。此外，通过研磨使得导热填料能均匀稳定的分散在溶剂中，并在偶联剂的存在下，使得制备得到的聚酰亚胺薄膜分散均匀、稳定性高、力学性能良好。实验结果表明，本发明提供的聚酰亚胺薄膜的导热系数为0.26W/（m·K），横向拉伸强度为190Mpa，纵向拉伸强度为175Mpa，纵向断裂伸长率为70%，横向断裂伸长率为79%。

具体实施方式