[发明专利]侧链腰接型液晶高分子导热膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶高分子导热膜材料，特别涉及一类分子主链垂直于膜 表面的侧链腰接型液晶高分子聚合物膜及其制备方法。

背景技术

随着微电子集成技术和封装技术的快速发展，及时散热能力已成为影响器 件使用寿命的重要制约因素，研制高导热性能的绝缘材料是电子信息产业的迫 切需求，具有重要的科学意义。传统的高导热绝缘材料采用的是高分子复合材 料。由于高分子聚合物本身是热的不良导体，热导率数值大多在0.2-0.3 W·K^-1·m^-1，目前的高导热绝缘高分子材料主要采用向聚合物中填充导热组分 的方法来制备，材料的制备工艺较为复杂，成本较高，而且机械性能普遍很差， 限制了其的广泛应用。现在普遍研究具有高热导率、无需填充导热组分的新型 聚合物材料来尝试替代传统的高分子复合材料，尤其以液晶弹性体为代表的液 晶高分子材料,大多采取面平行配向，使得面向热导率大幅提升，而针对垂直 取向液晶高分子材料的研究工作非常少。

文献J.Polym.Sci.PartBPolym.Phys.1997,35,1621报道了一种 经超拉伸处理的聚乙烯薄膜和纤维，其特征在于在拉伸方向的热导率可以实现 大幅度的提高。沿纤维长轴方向的室温热导率,热导率可以达到30-40 W·K^-1·m^-1，是未取向聚乙烯材料的100倍，机械性能也大幅度提高，杨氏模量 达到200GPa。其缺点在于超拉伸技术的工艺复杂性在实际商业化生产中受到 严重限制。

文献Adv.Mater.1993,5,107报道了一种面平行取向的液晶高分子薄 膜，作者Geibel等采用机械摩擦聚酰亚胺表面的方法，研究了双丙烯酸酯封 端液晶小分子单体在旋涂并交联后，得到的面平行配向的液晶高分子薄膜的热 导率，研究表明热导率在面平行方向得到了一个明显的提升，达到5.2±0.9 W·K^-1·m^-1，然而在面垂直方法上仅为0.33±0.03W·K^-1·m^-1。

文献Polym.Commun.1991,32,285报道了一种聚氨酯类液晶聚合物， 其特征在于利用双螺杆挤出，注塑成型，实现面平行配向。研究表明利用此液 晶聚合物制得的膜在不同方向上的热导率差异化比较明显，沿面平行方向的热 导率约为1.85W·K^-1·m^-1，是面垂直方向的9倍。其缺点在于膜垂直方向的热 导率较低，不利于电子器件产生的热量的迅速扩散。

文献Macromolecules2013,46,747报道了一种近晶相结构聚酰亚胺 类液晶聚合物，它利用自支撑膜实现自发垂直取向，并通过热固化交联成膜。 缺点是此研究是直接对高粘度的液晶聚合物进行垂直配向，导致实际配向效果 并不理想，热导率提升不明显。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服传统绝缘层材料填充大量导热组分的方 法，材料的制备工艺较为复杂，成本较高，机械性能普遍很差，法向导热性能 较差等缺点，以及目前研究多集中于提升液晶聚合物膜面向热导率的不足，提 供一种具有较高热导率的，基于垂直取向的侧链腰接型液晶高分子导热膜材料， 同时提供了这种膜材料的制备方法和用途。

技术方案：本发明的侧链腰接型液晶高分子导热膜材料，由分子主链沿膜 法线方向有序排列而成，所述主链之间由交联剂连接，每个主链均侧挂有侧链 腰接型液晶分子，所述分子主链结构为以下任意一种：

其中，为主链，

为侧链腰接型液晶分子，m＝0～10，n＝2～10。

本发明的制备上述侧链腰接型液晶高分子导热膜材料的方法，包括以下步 骤：

1)按照物质的量计，将7～9份侧链腰接型液晶单体、1～3份含有末端双 键的烯烃交联剂和0.01份光致自由基引发剂按比例溶于二氯甲烷中，室温下 搅拌20分钟以上，蒸发掉二氯甲烷后，真空干燥12～24小时，其中液晶单 体和烯烃交联剂的份数之和为10；