[发明专利]含有人工石墨的聚酰亚胺膜、石墨片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种含有人工石墨的聚酰亚胺膜的制造方法包含以下步骤。混合人工石墨粉与第一溶剂得到石墨分散液，人工石墨粉的粒径小于50微米(μm)。混合石墨分散液与聚酰胺酸溶液得到混合液。加热混合液以形成含有人工石墨粉的聚酰胺酸膜。亚酰胺化含有人工石墨粉的聚酰胺酸膜以形成含有人工石墨的聚酰亚胺膜。此含有人工石墨的聚酰亚胺膜可被加热制成石墨片，而此石墨片可被加工制成人工石墨粉以作为制造含有人工石墨的聚酰亚胺膜的原料。本发明还公开了含有人工石墨的聚酰亚胺膜、石墨片及其制造方法。

技术领域

本发明是关于一种含有人工石墨的复合材料、石墨片及其制造方法，特别是一种含有粒径小于50微米的人工石墨粉的复合材料、以其为原料的石墨片及其制造方法。

背景技术

静电在自然界几乎是无所不在，静电的产生主要来自于磨擦。当两个绝缘物体的表面相磨擦分离后会发生静电放电(ESD)，静电放电会损害或摧毁敏感的电子零件，会擦掉或改变有磁性的媒介，也会引爆或引燃可燃性的环境。每年单单发生于电子工业的静电放电损害估计高达美金四百亿元。

另外，由于各种电子产品的普及且产品效能日益提高，因此造成电磁能量持续增加，对于电磁波干扰(Electromagnetic interference.EMI)的限制也日益严格。

为了降低静电放电产生的风险以及减少电磁波干扰的影响，目前习用的方式是使用添加有天然石墨粉的复合材料作为电子元件的零组件。然而，天然石墨的结构排列松散不连续、晶格缺陷多、孔隙多易吸水，使得天然石墨片沿伸的平面方向(X-Y平面方向)的热传导率(Thermal conductivity)仅有200W/m·K至500W/m·K，天然石墨片沿伸的平面方向(X-Y平面方向)的电导率(Electric conductivity)仅有1×10⁵S/m至3.5×10⁵S/m。再者，天然石墨片的结构强度不佳，易于出现破裂或掉粉的情况，使得复合材料的应力等耐受性不佳而容易耗损。

除了前述复合材料容易耗损的问题外，使用电镀、喷涂导电漆等方法所制成的用于抗静电或遮蔽电磁波的零组件，会因零组件表面的导电涂层发生脱蚀(Non-Sloughing)而造成污染。

因此如何提升复合材料的机械性质以增加复合材料的可靠度，以及如何降低脱蚀造成的污染，是目前亟需解决的几个问题。

再者，天然石墨粉的来源为石墨矿。开采石墨矿的石墨矿业属于高污染产业。石墨矿开采的过程中会产生大量的石墨粉尘。四处飘落的石墨粉尘不论是分散在空气中、落在土壤中与水中，均会对动植物生长产生不良的影响。然而，作为电子产品中的散热元件、静电防护元件与电磁遮蔽元件的主要材料，近年来业界对石墨的需求有增无减，使得石墨开采对环境的冲击也越来越高。

不过，随着近年来环保意识的抬头以及企业对社会责任的重视，大型企业如苹果(Apple)、三星(Samsung)、乐金(LG)等等均开始采用对环境冲击小的原料生产旗下的电子产品。更进一步地，苹果已开始致力于打造封闭式的循环供应链(Closed-loop SupplyChain)，使用回收自旧产品的原料生产新产品。因此，开发一种可回收与再制的复合材料以作为散热元件、静电防护元件与电磁遮蔽元件的主要材料，也是近年来备受瞩目的研究方向。

发明内容

本发明是关于一种含有人工石墨的复合材料及其制造方法，特别是一种含有粒径小于50微米的人工石墨粉的复合材料及其制造方法，用以解决复合材料的可靠度不佳与脱蚀污染的问题。再者，本发明的含有人工石墨的复合材料，符合循环供应链对于材料回收与再制的要求，可依本发明的石墨片制造方法再制为石墨片，并可进一步将石墨片粉碎作为本发明使用的人工石墨粉。

本发明提供一种含有人工石墨的复合材料的制造方法，包含混合人工石墨粉与第一溶剂得到石墨分散液，人工石墨粉的粒径小于50微米(μm)；混合石墨分散液与聚酰胺酸(PAA)溶液得到混合液；加热混合液以形成含有人工石墨粉的聚酰胺酸膜；以及亚酰胺化含有人工石墨粉的聚酰胺酸膜以形成含有人工石墨的复合材料。