[发明专利]一种高导热聚酰亚胺基石墨膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热聚酰亚胺基石墨膜的制备方法，所述聚酰亚胺基石墨膜通过将聚酰亚胺薄膜碳化、石墨化制备得到；所述聚酰亚胺薄膜的制备包括如下步骤：(1)二胺和二酐聚合得聚酰胺酸；(2)化学亚胺化反应，得聚酰亚胺溶液；(3)流延，脱溶剂，得到聚酰亚胺薄膜；其中，所述二酐包括含萘环的二酐。本发明制备得到的聚酰亚胺基石墨膜具有优异的导热性。

技术领域

本发明属于石墨膜制备技术领域，尤其涉及一种高导热聚酰亚胺基石墨膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺基石墨膜具有高传导率、低密度、力学性能优良等优异特性，被大量应用于电子元器件作为导热材料，成为解决电子器件、航天飞行器等先进工业领域散热问题的优选材料。

目前，关于聚酰亚胺基石墨膜的研究主要集中于聚酰亚胺薄膜的碳化、石墨化过程，针对石墨膜前驱体制备过程石墨膜结构、性能影响的研究较少。如何通过对石墨膜前驱体制备过程的调控，得到高性能的聚酰亚胺基石墨膜，亟需进一步研究。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种高导热聚酰亚胺基石墨膜的制备方法，由该方法制备得到的聚酰亚胺基石墨膜具有较高导热性。

本发明技术方案具体如下：

一种高导热聚酰亚胺基石墨膜的制备方法，所述聚酰亚胺基石墨膜通过将聚酰亚胺薄膜碳化、石墨化制备得到；所述聚酰亚胺薄膜的制备包括如下步骤：

(1)二胺和二酐聚合得聚酰胺酸；(2)化学亚胺化反应，得聚酰亚胺溶液；(3)流延，脱溶剂，得到聚酰亚胺薄膜；其中，所述二酐包括含萘环的二酐。

优选地，所述化学亚胺化反应是将异喹啉和苯甲酸酐加入聚酰胺酸中搅拌反应10-20h。

优选地，所述异喹啉与苯甲酸酐的摩尔比为0.5-6.5:1；更优选地，所述异喹啉与苯甲酸酐的摩尔比为4-5:1。

优选地，所述异喹啉与聚酰胺酸的摩尔比为1-6:1。

优选地，在步骤(3)流延之前，还包括对步骤(2)得到的聚酰亚胺溶液的纯化；所述纯化步骤为：向聚酰亚胺溶液中边搅拌边滴加入甲酰胺至溶液浑浊，静置18-24h，搅拌至浑浊，离心，取下层凝胶相，洗涤，加入极性有机溶剂，即得纯化后的聚酰亚胺溶液。

优选地，离心转速为3000-4000r/min，离心时间为10-30min。

优选地，所述聚酰亚胺薄膜的制备具体包括如下步骤：(1)在氮气保护下，将二酐加入含二胺的极性有机溶剂中，于25-60℃反应4-12h，得聚酰胺酸；(2)将异喹啉和苯甲酸酐加入聚酰胺酸中搅拌反应10-20h得聚酰亚胺溶液；向聚酰亚胺溶液中边搅拌边滴加入甲酰胺至溶液浑浊，静置18-24h，搅拌至浑浊，离心，取下层凝胶相，洗涤，加入极性有机溶剂，即得纯化后的聚酰亚胺溶液；(3)将纯化后的聚酰亚胺溶液在玻璃板上流延成膜，于140-160℃热风干燥除溶剂，冷却至室温，得聚酰亚胺凝胶膜；将凝胶膜双向拉伸后，在200-260℃，280-350℃分别保温5-30min，降至室温，得聚酰亚胺薄膜。

优选地，步骤(1)和步骤(2)中所述的极性有机溶剂为同一溶剂体系，选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种的组合。

优选地，所述二酐中含萘环的二酐选自1,4,5,8-萘四甲酸二酐、联萘二酐和/或苝酐；含萘环的二酐占二酐总摩尔量的10-30％。

有益效果：

本发明以含萘环的二酐为原料经聚合反应、化学亚胺化反应得到聚酰亚胺薄膜，进一步经碳化、石墨化制备得到高导热聚酰亚胺基石墨膜。通过在聚酰亚胺主分子链中引入萘环，增加其π-π共轭堆积，亚胺化程度高。