[发明专利]用于制备卷型石墨片的聚酰亚胺膜

说明书

本发明提供用于卷型石墨片的聚酰亚胺膜，所述聚酰亚胺膜通过使由二酐单体与二胺单体的反应形成的聚酰胺酸酰亚胺化来制备，其中所述聚酰亚胺膜具有2.7GPa或大于2.7GPa的模数。

技术领域

本发明涉及用于卷型石墨片的聚酰亚胺膜。

背景技术

通常，聚酰亚胺树脂表示高耐热树脂，其通过以下产生：使芳族二酐与芳族二胺或二异氰酸酯溶液聚合以获得聚酰胺酸衍生物，并且在高温下使聚酰胺酸衍生物闭环脱水以及酰亚胺化以获得高耐热树脂。

聚酰亚胺膜表示由聚酰亚胺树脂以薄层形式产生的膜。由于聚酰亚胺膜具有优异的机械稳定性和热尺寸稳定性以及化学稳定性，因此广泛用于电子/电材料应用、太空/航空应用以及电信应用。

特别地，电子装置的当前趋势趋向于轻量化、微型化、薄型化以及高度集成化。这种趋势使得每单位体积的热产生增加，随后是由此类热负载引起的问题。因此，此类电子装置的有效散热至关重要。

就此而言，石墨被示例为用于此类电子装置中使用的散热构件。石墨具有石墨烯堆叠结构，其中石墨烯是由排列成六方晶格的碳原子板组成的2维片，并且具有高热导率及高机械强度。

此类石墨广泛用于能量储存材料，例如二级电池、燃料电池以及超级电容器，过滤膜、化学检测器、透明电极和散热材料等。

特别地，对通过使由聚酰亚胺树脂获得的聚酰亚胺膜碳化并且使其石墨化来产生的石墨片的兴趣愈来愈大。

具体地，通过在不同的温度范围下通过热处理来使长膜形的聚酰亚胺膜分别碳化和石墨化来产生石墨片。

另外，碳化和石墨化过程可以通过在以预定长度切割且展开的状态下或在一次性自一端卷绕至另一端的卷型的状态下对聚酰亚胺膜进行热处理来处理。

就此而言，在碳化和石墨化过程期间施加热导致聚酰亚胺膜收缩。因此，聚酰亚胺膜的尺寸可以部分地变化。

特别地，当聚酰亚胺膜在卷绕的卷状态下经受热处理时，由于通过热处理引起的收缩而产生和累积的应力，聚酰亚胺膜的一部分可能常常破损或损坏。

呈卷型的聚酰亚胺膜的热处理可以提供益处，例如简化过程和节省产品生产所需的时间。然而，即使仅聚酰亚胺膜卷的一部分具有前述问题，仍不得不丢弃整个产品。另外，由于用于管理过程(例如用于原材料更换)的人力和时间的损耗可能必然增加，因此难以采用卷型过程。

因此，当采用具有高百分比缺陷的卷型聚酰亚胺膜时，产率可能下降而非提高。特别地，这在商业上大批量生产由此类聚酰亚胺膜制备的石墨片的过程中引起严重问题。

因此，对于从根本上解决这些问题存在高技术需求。

发明内容

技术问题

本发明的目标是解决现有技术的上述问题以及本领域中待解决的技术难题。

本发明人已经进行了密集的研究和不同实验，并且已经发现能够通过使在卷型状态下的聚酰亚胺膜碳化和石墨化、通过允许聚酰亚胺膜具有2.7GPa或大于2.7GPa的模数来消除或最小化在产生石墨片的过程中可能出现的变形、断裂或损坏，如下所述。

因此，能够减小产生石墨片的过程中的缺陷产物的百分比，因而节省用于产生石墨片所需的人力、时间和成本。因此，可以防止由聚酰亚胺膜制备的石墨片的产率下降，

另外，本发明人发现通过采用聚酰亚胺以通过使呈卷型的聚酰亚胺膜碳化和石墨化来产生石墨片，聚酰亚胺膜可以特别有助于石墨片的有效商业批量生产。因此，发明了本发明。

问题解决方案