[发明专利]包含基于球形PI的填料的石墨片聚酰亚胺膜、其制造方法及使用其制造的石墨片

说明书

本发明提供了：聚酰亚胺膜，所述聚酰亚胺膜衍生自包含第一聚酰胺酸的第一前体组合物，并且包含可升华的无机填料和球形聚酰亚胺填料；其制备方法；以及使用所述聚酰亚胺膜制造的石墨片。

技术领域

本发明涉及含基于球形聚酰亚胺(PI)的填料的石墨片用聚酰亚胺膜、制造所述聚酰亚胺膜的方法及使用所述聚酰亚胺膜制造的石墨片。

背景技术

近来，随着重量和尺寸的减小以及紧凑性和集成度的提高，由于每单位体积的产热量的增加而导致的热负荷，电子装置遭受各种问题。此类问题对电子装置的性能具有直接的不利影响，例如由于热负荷而导致的半导体的运行速度的降低、由于电池劣化而导致的使用寿命的降低等。

出于此类原因，电子装置的有效散热已经成为非常重要的任务。

作为电子装置的散热手段，具有良好导热性的石墨成为了焦点。具体地，容易加工并且具有比铜或铝高约2倍至7倍的导热率的人造石墨片引起了本领域的关注。

可以通过聚合物的碳化和石墨化来制造人造石墨片。在各种聚合物中，能够承受约400℃或大于400℃的温度的耐热聚合物可以用作石墨前体。耐热聚合物的实例可以包括聚酰亚胺(PI)。

聚酰亚胺是主要由强芳香族骨架和具有良好化学稳定性的酰亚胺环组成的聚合物材料。在各种有机材料中，聚酰亚胺具有最高水平的耐热性、耐化学品性、电绝缘性和耐候性，并且通过在人造石墨片的制造中确保良好的产率、高结晶度和高导热性而已知是最佳的石墨前体。

通常，本领域已知人造石墨片的性质受到用作其石墨前体的聚酰亚胺的性质的显著影响，并且为了改善人造石墨片的性质已经积极地进行了聚酰亚胺的改性。具体地，已经进行了各种尝试来改善人造石墨片的导热性。

例如，将高取向聚酰亚胺膜应用于石墨片的制造。通过干燥用作前体的聚酰胺酸，随后通过牵拉或压缩使聚合物链在最终膜的平面方向上取向来制造高取向聚酰亚胺膜。

规则取向的聚合物链通过在碳化和石墨化工艺中规则排列的碳原子而形成具有良好结晶度的石墨层。以这种方式，可以使用此类高取向聚酰亚胺膜制造具有良好结晶度的“多层石墨结构”的石墨片。

然而，尽管此类石墨片显示出非常好的在其二维方向上的导热率，但石墨片在其厚度方向上的导热率是其在二维方向上的导热率的1％或小于1％。据估计，这种现象是由放置成彼此重叠的石墨层之间的物理间隙通过电吸引力而引起的。

因此，需要不仅在平面方向上而且在厚度方向上也显示出良好导热性的石墨片，以及允许实现此类石墨片的聚酰亚胺树脂。

公开内容

技术问题

本发明的目的是提供新型聚酰亚胺膜以及使用所述聚酰亚胺膜制造的石墨片。

根据本发明的一个方面，包含可升华的无机填料和球形聚酰亚胺填料的聚酰亚胺膜可以实现不仅在其平面方向上而且在其厚度方向上具有显著改善的导热性的石墨片。

根据本发明的另一个方面，在第一前体组合物的酰亚胺化时，可以使用具有不同性质的两种类型的催化剂来实现具有改善的聚合物链的堆积效率的聚酰亚胺膜。

此外，可以使用聚酰亚胺膜制造具有良好结晶度和导热性的石墨片。

本发明旨在提供其具体实施方案。

技术方案

根据本发明的含基于PI的填料的聚酰亚胺膜可以提供具有1,000W/m·K或大于1,000W/m·K的在其平面方向上的导热率和30W/m·K或大于30W/m·K的在其厚度方向上的导热率的石墨片，并且将在以下描述中描述本发明的细节。