[发明专利]一种高导热聚酰亚胺基复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热聚酰亚胺基复合薄膜的制备方法：将无机导热填料与聚乙二醇二胺加入到有机极性溶剂中经砂磨机搅拌分散均匀，得到聚乙二醇二胺表面改性后的无机导热填料分散液；将芳香族二胺加入到无机导热填料分散液中，形成二胺溶液；将芳香族二酐在搅拌下分批加入二胺溶液中，使聚乙二醇二胺、芳香族二胺与芳香族二酐通过缩聚反应形成三元聚酰胺酸树脂溶液，真空消泡，亚胺化即得到高导热聚酰亚胺薄膜。本发明无需引入第三种助剂就实现了无机填料的改性，改性后的无机复合填料在基体中分散更均匀，薄膜的导热性能更加稳定，薄膜的机械性能更加均匀，降低了薄膜的各向异性，且工艺简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明属于高导热聚合物薄膜技术领域，尤其涉及一种高导热聚酰亚胺基复合薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子信息产业的迅猛发展，电子设备的高集成、高密度及高速化使得电路或芯片在极小的有限空间内迅速积聚热量，能否及时散热成为影响元器件使用寿命、运行稳定及安全性能的关键，电子元件产生的热量消耗也被认为是亟待解决的关键问题之一。

聚酰亚胺(PI)具有优异的热稳定性、电气绝缘性、机械性能及较低的介电性，被广泛应用于微电子、轨道交通、航空航天等领域。然而传统的PI膜导热系数仅为0.16W/(m·K)左右，几乎为热的绝缘体，应用于微电子的高密度和高速化运行时容易出现电路过热，影响元器件和集成电路的稳定性，为了满足元器件的日益增长的绝缘导热需求，急需寻求一种高导热聚酰亚胺基复合薄膜在保持其良好的综合性能的同时能够迅速高效地将元器件产生的热量传递和释放出去，保证电子元器件的运行稳定和延长其使用寿命。

目前，高导热聚酰亚胺薄膜通过有机-无机复合形式，在聚酰亚胺基体中填充大量无机导热填料来实现聚酰亚胺薄膜的高导热系数，此方法得到的材料具有较好的导热率、价格低廉、易于工业化生产，是目前高导热聚酰亚胺薄膜研究的主要方向。但分散于树脂中的填料用量较大时，虽然薄膜导热性能随大有提高，却使得薄膜的综合性能，尤其是机械性能显著下降，甚至无法流涎拉伸成膜，无法实现工业化生产，这在实际应用中存在较大问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上不足和缺陷，提供一种具有高导热系数的高综合性能优异的有机-无机复合聚酰亚胺薄膜，且易于实现工业化生产的高导热聚酰亚胺薄膜，并相应提供其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：提供一种高导热聚酰亚胺基复合薄膜，包括聚酰亚胺基体和均匀分布于所述聚酰亚胺基体中的无机导热填料，所述聚酰亚胺基体的结构式包括结构单元A和结构单元B；

其中，结构单元A的结构式为：

结构单元B的结构式为：

其中，Ar表示芳香族二酐的残基(芳香族二酐芳香族部分)；Ar’芳香族二胺的残基(芳香族二胺的芳香族部分)；n为1-85的整数。

本发明选用聚乙二醇二胺作为无机导热填料的表面改性剂，又作为聚酰亚胺原料二胺单体之一，使得聚酰亚胺基体具有A、B两个结构单元，同时A结构单元为芳香族结构可以提高基体整体的热稳定性，而B结构单元中二胺单体起到了主链结构与表面改性剂双重作用，既提高了有机无机的结合性能又改善了无机填料的分散性，使得薄膜整体性能提高，而避免第三种助剂的引入而导致材料可能“至畸”的可能性。

优选地，所述聚酰亚胺基体的结构式由结构单元A和结构单元B组成。

优选地，所述聚酰亚胺基体的结构式中含x个结构单元A和y个结构单元B，x为1-100的整数，y为1-1000的整数，优选为x:y＝1:20-100。