[发明专利]一种散热石墨膜的制备方法

说明书

本发明属于石墨膜的制备技术领域，具体涉及一种散热石墨膜的制备方法，包括以下步骤：PI前驱体聚酰胺酸的合成、化学亚胺化过程、涂覆、形成PI织物膜及石墨膜烧制。本发明采用聚酰亚胺织物膜代替聚酰亚胺薄膜，石墨片生产成本降低，且不受国外PI膜生产技术和设备的封锁。通过本发明的涂覆方法可在织物上涂覆不同厚度的PAA浆料形成“PI+织物+PI”的复合结构，将多个“PI+织物+PI”的复合结构采用PAA浆料粘结在一起能够制备厚度为15~500μm的石墨膜成品，尤其是厚度为70~300μm的石墨膜仍可实现卷材，且不受现有成品PI膜厚度限制。本申请的织物进行表面改性，改性后的织物增强了织物与基材PI膜之间的界面结合，同时提升了自身烧制后的导热系数，增加了最终石墨膜的导热性能。

技术领域

本发明属于石墨膜的制备技术领域，具体涉及一种散热石墨膜的制备方法。

背景技术

近年来，智能电子产品日益呈现轻薄化的趋势，这给电子产品的散热提出了苛刻要求。石墨片作为一种散热性能较佳的散热产品，已经得到越来越广泛的应用，常见的石墨片通过热解石墨化PI（聚酰亚胺）膜等来制备，该方法制备石墨片技术虽然成熟，但受限条件较多，如：已商品化的PI膜厚度为各厂商制定的相应技术规格，短时间内难以实现厚度的可定制化；生产可用于烧制石墨片的商品PI膜厂家均在国外（如：杜邦、SKC和达迈等），存在明显的技术和设备封锁；PI膜经过碳化和石墨化处理后，随着成品石墨膜厚度的增加，其导热系数会大幅衰减；现有的商品化PI膜仅可以烧制出厚度为17-60 μm的石墨膜，该厚度无法满足智能电子产品日趋增长的散热需求。由于电子设备的各种功能、处理能力等的急速提高，对厚度为70 μm及以上，尤其是100 μm、120 μm、 150 μm、200 μm和250 μm的高导热系数的成品石墨膜的需求日益增长。

即使通过技术提升，可以实现商品化PI膜厚度的定制化，但若通过增加PI膜厚度的方法来增加石墨片的厚度，则在碳化热解阶段所产生的分解产物则不易完全排出至碳化片外部或非碳元素不能完全的被排出碳化片外，而部分残留物或易发泡元素残留于碳化片内部，在石墨化的阶段，这些残留物或元素易导致石墨片发泡过厚，从而破坏石墨片结构的完整性，得不到高导热性能的石墨片。

为了解决厚石墨膜的制备与生产问题，公开号为CN106853966A的中国专利公开了一种利用石墨烯掺杂聚酰胺酸树脂制备高导热石墨膜的方法，虽然可以制备一定厚度范围内的石墨膜，但对聚酰胺酸树脂的合成及石墨烯的分散有较大的挑战，此外，该方案在后期生产中将会受到国外设备及其技术的封锁，难以在国内实现产业化。公开号为CN103080005A的中国专利公开了一种掺杂石墨粉的石墨膜的制备方法，除了无法克服上述石墨烯方案的技术难点，也存在能耗大的缺点。公开号为CN104203817A的专利公开了一种石墨片的制造方法，虽然可以实现厚石墨片的制备，但是其内部将会产生较大的缺陷，严重影响其导热性能，也无法实现卷材烧制，产率较低，成本高，且其方法制备的石墨膜的极限厚度是100 μm。公开号为CN109923091A的专利公开了一种石墨片的方法，该方法在一定程度上解决了上述方案中的缺陷，但仅能实现一层排气通道，因此石墨片的厚度仍有一定的限制（仅40 μm），所用到的部分纤维材料烧制后的热性能较差，且与PI基材存在明显的界面，故在其有限厚度范围内制备的石墨膜的导热性能较差，且随其厚度的增加导热系数呈现大幅衰减的现象。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种散热石墨膜的制备方法。本发明的制备方法能够以方便和经济的方式制备具有高热导率和相对大厚度的石墨片，而无需使用昂贵的聚酰亚胺薄膜进行烧制。

为解决现有技术的不足，本发明采用以下技术方案：一种散热石墨膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）PI前驱体聚酰胺酸的合成：取一定摩尔量的二胺溶于溶剂中，待全部溶解后对反应系统降温，在﹣20 ~25 °C下将等摩尔量的二酐多次少量投入反应系统进行反应，反应物黏度达到20000~100000 cp，停止反应；