[发明专利]一种导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜及其制备方法。所述聚酰亚胺纳米复合膜由聚酰亚胺、氮化碳‑导电导热填料复合物以100:(1‑15)的质量比组成，一维或二维的氮化碳‑导电导热填料复合物在聚酰亚胺纳米复合膜呈现面内有序排布，其中，氮化碳与导电导热填料之间以静电力、氢键或π‑π共轭作用相结合；制备方法包括先将氮化碳‑导电导热复合物引入到聚酰亚胺前驱体溶液中搅拌均匀，然后将搅拌后的分散液转移到平面基板上，并在一定的温度和时间下进行固化和亚胺化处理，最终制得目的产物。该复合膜具有优异的热稳定性、电绝缘性以及低的热膨胀系数，在热管理领域有很高的应用价值。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺纳米复合膜技术领域，尤其涉及一种导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜及其制备方法。

背景技术

高集成度的微型芯片是实现电子产品朝着多功能、小型化、轻薄化方向发展的重要基础。然而，高集成度必然会带来高的能耗密度，这将引起芯片表面温度迅速升高，从而降低芯片的稳定性和可靠性。因此，有效散热已成为维持电子器件正常运行的基本前提。在电子封装中，起到支撑和封装芯片作用的基板和封装材料在芯片热量向外传输的过程中起着至关重要的作用。因其低成本、质轻、易加工和耐化学腐蚀的特性，聚合物已经广泛被用作电子器件的基板和封装材料，其中，受制于电子器件的小型化和轻薄化的影响致使其内部空间逐渐缩小，聚酰亚胺膜作为综合性能最优的工程塑料之一有望取代传统的基板和封装材料。然而，受制于其低的导热率(0.2Wm^-1K^-1)，聚酰亚胺膜通常需要与高导热填料结合来提升其导热性能。

石墨烯因其出色的综合性能，如超高的理论导热率(5300Wm^-1K^-1)、优异的机械柔性、高的长径比，有望取代传统的导热填料如陶瓷材料，作为新一代导热填料的翘楚。然而，石墨烯的卓越导电性能大大的限制了其在有绝缘要求的场合中的应用。近来，有工作指出通过氟化处理可以实现导电碳材料的绝缘化，但不可避免的是，其导热性能会大幅下降，其中，根据氟化程度的不同，碳材料的导热性能甚至可降低到原来的30％。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜；

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜的制备方法；

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为一种导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜，厚度为35-100微米，由聚酰亚胺、氮化碳-导电导热填料复合物以100:(1-15)的质量比组成，所述氮化碳-导电导热填料复合物以相互搭接的方式在聚酰亚胺纳米复合膜的底部形成氮化碳-导电导热填料复合物层，所述氮化碳-导电导热填料复合物由氮化碳和导电导热填料以(1-5):1的质量比组成，氮化碳与导电导热填料之间以静电力、氢键、π-π共轭中的一种或两种及以上作用相结合。

作为导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜进一步的改进：

优选的，所述导电导热填料为石墨烯、碳纳米管、银纳米线中的一种或两种及以上的组合。

为解决本发明的另一个技术问题，所采取的技术方案为一种导热绝缘的聚酰亚胺纳米复合膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将20-70质量份氮化碳前驱体加入到浓度为0.1-2mg/mL的导电导热填料的胶体溶液中，该胶体溶液中的导电导热填料为10质量份，搅拌至均匀混合，分离出固体混合物，将固体混合物干燥处理，得到氮化碳-导电导热填料前驱体的复合物；将该前驱体的复合物放置在高温炉中，在惰性气体氛围下，使用梯度加热的方式从室温升温至450-600℃，升温速度为1-5℃/min，然后在此温度下保持1h以上，制得氮化碳-导电导热填料复合物；