一种高耐热性石墨膜金属复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐热型石墨膜金属复合材料及其制备方法，所述高耐热性石墨膜金属复合材料包含石墨膜层，经过表面粗化处理的金属层和高耐热性热塑性树脂层，通过制备高耐热性热塑性树脂胶黏剂、处理金属层表面、制备复合材料等步骤得到单层或多层的高耐热性石墨膜金属复合材料。本发明专利技术制备方法简便，制备的高耐热型石墨膜金属复合材料具有优良的导热性能及优异的耐热性和耐溶剂性，可电磁屏蔽，适用于有着高散热、高耐热性需求的电子、电气设备中。

High heat resistant graphite film metal composite material and preparation method thereof

The invention discloses a high heat-resistant graphite metal film composite material and a preparation method thereof, wherein the high heat resistance of graphite film metal composite material containing graphite film after resin metal layer surface roughening treatment and high heat-resistant thermoplastic, preparation of high heat-resistant graphite film metal composite material with high resistance to heat plastic resin adhesive, surface treatment, metal layer composite materials obtained by step monolayer or multilayer system. The invention has the advantages of simple preparation, high heat-resistant graphite metal composite membrane prepared has excellent thermal conductivity and excellent heat resistance and solvent resistance, can be applied to electromagnetic shielding, with high heat dissipation and high heat resistance requirements in electronic and electrical equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种高耐热性石墨膜金属复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种高耐热性石墨膜金属复合材料及其制备方法，所述高耐热性石墨金属复合膜适用于有高导热性和高耐热性需求的电子、电气设备领域。
技术介绍
随着电子、电气设备应用范围的扩大和普及，对电子、电气设备的性能和结构的要求越来越苛刻与复杂，如更高的处理速度、更小的体积、更轻的重量、更高的功率以及更好的散热性能等，尤其随着近年来新能源汽车市场规模的不断扩大，对汽车快速充放电设备的需求不断增加，对材料的导热性和散热性能提出了更高的要求。由于在电子、电气元件及系统中或高功率光学器件中的微处理器和集成电路都会产生很高的热量，但是微处理器、集成电路以及其它电子元器件通常只能在有限的温度范围内有效正常的运行，如果这些电子元器件产生的热量超过允许的范围，不仅对它们自身性能造成影响，还可能对整个系统的性能和稳定造成不可估量的损害。众所周知，电子、电气设备的性能、可靠性和寿命与运行环境的温度成反比关系，以汽车快速充放电设备为例：将功率60KW的充电桩与通信电源柜作对比，仅模块散热量就达到60*0.05*1000=3000W（目前行业主流模块效率标称95%），这意味着充电桩在充电过程中，产生的热量是同等体积条件下通信户外机柜散热量的3倍，且充电速度越快，充电桩电感模块功率越大，充电电流越大，即电感模块、电源模块等元件产生的热量越大，这对充电桩的散热设备提出了更严格的要求。随着对充电桩的充放电量、充放电速度的要求不断提高，以及对电子元器件微型化、轻量化的要求不断的提高，对散热控制和散热设计的要求日益严格。传统散热器具有明显的限制性，尤其作为单一使用时，已不能满足当前工业和科技大战的需求。近年来，导热复合材料以其低成本、易加工、良好的电绝缘性及力学性能等优势受到广泛关注，其制备方法也成为目前研究的热点，目前导热复合材料的主要应用范围包括微电子、电气电工、航天航空等领域。申请号CN201510672288专利公布的一种天然石墨/铜复合散热片及其制备方法，是对铜箔表面进行预处理，除去铜箔表面的污染和氧化层，再进行粗化和固化处理，使铜箔表面形成均匀分布有瘤状铜颗粒结构的粗化层；再将膨松的人工石墨单片滚压在离形膜上，使人工石墨单片附着在离形膜上；最后将以上得到的离形膜带有人工石墨单片的一面平铺在经处理的铜箔上，经阶段式压延，即得到人工石墨/铜复合散热片，该实施工艺复杂。申请号CN201210169318专利提供了一种新型高导热散热涂料及其制造方法，包括基础树脂和填料，其中基础树脂是涂料用树脂，填料由石墨、纳米石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属纤维、氧化锆、氮化硼以及铜、铝金属粉体等的一种或多种组成，该涂料可直接涂覆或喷涂在散热器的表面，在使用过程中热量传导到涂料上，涂料再把热量散发到空间中，加速散发电子元器件产生的热量。公开号为CN203110435U专利介绍了一种石墨铜箔复合膜片，该复合膜片主要包括铜箔、石墨基材层及PET离型膜，从上而下依次层叠排布，且铜箔与石墨基材间有第一导电层，石墨基材与PET离型膜间有第二导电层，从而实现产品的轻质、导电及散热效果良好，但导电胶的成本较高，不利于降成本。公开号CN105086659A专利介绍了一种高导热纳米碳铜箔的制备方法，即通过一种混有纳米散热浆料的胶黏剂的配制，并将其直接涂覆与铜箔之上，经加热烘干处理，得到一种高导热的纳米碳铜箔，该专利所用的树脂为聚偏氟乙烯或环氧树脂或聚氨酯或聚丙烯酸酯。以上提及的专利均未使用耐高温的基体树脂胶黏剂。我们知道，聚氨酯、聚丙烯酸树脂等基体树脂的耐溶剂性较差且耐热性较低，而市场常用的导电胶因昂贵金属粉的使用，成本相对较高，这就使得通过常规树脂或导电胶得到的石墨膜铜箔复合材料无法应对越来越苛刻的使用环境要求及低成本化。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是提供一种具有高耐热性、耐常规溶剂的石墨膜金属复合材料及其制备方法。本专利技术制备方法简便，制备的高耐热型石墨膜金属复合材料具有优良的导热性能及优异的耐热性和耐溶剂性，可电磁屏蔽，适用于有着高散热、高耐热性需求的电子、电气设备中。本专利技术提供的技术方案为：一种高耐热性石墨膜金属复合材料，所述高耐热性石墨膜金属复合材料自上而下包含石墨膜层，高耐热性热塑性树脂层和经过表面粗化处理的金属层。所述高耐热性热塑性树脂层由高耐热性热塑性树脂胶黏剂构成，所述高耐热性热塑性树脂胶黏剂包含热塑性树脂胶黏剂、导热填料和溶剂。所述石墨膜的厚度规格为12um、17um、25um或40um等不同规格。所述金属层为金属箔，优选为铜箔或锡箔；所述金属箔的厚度规格为12um、18um或35um等不同规格。所述高耐热性热塑性树脂层由热塑性树脂胶黏剂溶于溶剂中，室温下搅拌至完全溶解，加入导热填料在一定条件下搅拌制备得到。所述热塑性树脂胶黏剂为热塑性聚酰亚胺类胶黏剂；所述热塑性聚酰亚胺类胶黏剂由经改性的热塑性聚酰亚胺粉末溶于高沸点有机溶剂中而得；所述高沸点有机溶剂为DMAC或DMF。所述高耐热性热塑性树脂胶黏剂中，以重量份计，热塑性聚酰亚胺树脂占比为10-35%；导热填料占比为0.5-14.5%；所述溶剂占比为51-89%。优选的，所述高耐热性热塑性树脂胶黏剂中，以重量份计，热塑性聚酰亚胺树脂占比为15-30%；导热填料占比为0.5-10%；所述溶剂占比为65-80%。本专利技术还提供了一种高耐热性石墨膜金属复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1）制备高耐热性热塑性树脂胶黏剂：将热塑性树脂胶黏剂溶于溶剂中，室温下搅拌至完全溶解，加入导热填料在一定温度下搅拌，得到高耐热性热塑性树脂胶黏剂；步骤2）处理金属层表面：将金属层一侧表面进行粗化处理，形成增加表面附着力的具有凹凸锚固结构的经过表面粗化处理的金属层；步骤3）制备复合材料：将得到的高耐热性热塑性树脂胶黏剂用涂膜装置涂布于经过表面粗化处理的金属层的单侧粗化面，经烘干处理后，再在一定温度下将其另一侧涂布高耐热性热塑性树脂胶黏剂形成有胶面，除去溶剂并与石墨膜压合，得到单层的高耐热性石墨膜金属复合材料。本专利技术还提供了另一种高耐热性石墨膜金属复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1）制备高耐热性热塑性树脂胶黏剂：将热塑性树脂胶黏剂溶于溶剂中，室温下搅拌至完全溶解，加入导热填料在一定温度下搅拌，得到高耐热性热塑性树脂胶黏剂；步骤2）处理金属层表面：将金属层的两侧表面均进行粗化处理，形成增加表面附着力的具有凹凸锚固结构的经过表面粗化处理的金属层；步骤3）制备复合材料：将得到的高耐热性热塑性树脂胶黏剂用涂膜装置涂布于经过表面粗化处理的金属层的上下两面的粗化面，经烘干处理后，再在一定温度下将两侧均涂布高耐热性热塑性树脂胶黏剂形成有胶面，除去溶剂并与石墨膜压合，得到双层的高耐热性石墨膜金属复合材料。依此，可根据需要得到不同层数的高耐热性石墨膜铜箔复合材料。进一步的，步骤1）中，所述热塑性树脂胶黏剂为热塑性聚酰亚胺类胶黏剂；所述热塑性聚酰亚胺类胶黏剂由经改性的热塑性聚酰亚胺粉末溶于高沸点有机溶剂中而得；所述高沸点有机溶剂为DMAC或DMF。进一步的，步骤1）中，所述高耐热性热塑性树脂胶黏剂中，以重量份计，热塑性聚酰亚胺树脂占比为10-35%；导热填料占比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐热性石墨膜金属复合材料，其特征在于：所述高耐热性石墨膜金属复合材料自上而下包含石墨膜层，高耐热性热塑性树脂层和经过表面粗化处理的金属层；所述高耐热性热塑性树脂层由高耐热性热塑性树脂胶黏剂构成，所述高耐热性热塑性树脂胶黏剂包含热塑性树脂胶黏剂、导热填料和溶剂；以重量份计，所述热塑性树脂胶黏剂占比为10‑35%；导热填料占比为0.5‑14.5%；所述溶剂占比为51‑89%。

【技术特征摘要】
1.一种高耐热性石墨膜金属复合材料，其特征在于：所述高耐热性石墨膜金属复合材料自上而下包含石墨膜层，高耐热性热塑性树脂层和经过表面粗化处理的金属层；所述高耐热性热塑性树脂层由高耐热性热塑性树脂胶黏剂构成，所述高耐热性热塑性树脂胶黏剂包含热塑性树脂胶黏剂、导热填料和溶剂；以重量份计，所述热塑性树脂胶黏剂占比为10-35%；导热填料占比为0.5-14.5%；所述溶剂占比为51-89%。2.根据权利要求1所述的高耐热性石墨膜金属复合材料，其特征在于：所述石墨膜的厚度规格为12um、17um、25um或40um。3.根据权利要求1所述的高耐热性石墨膜金属复合材料，其特征在于：所述金属层为金属箔；所述金属箔的厚度规格为12um、18um或35um。4.一种如权利要求1-3任一项所述的高耐热性石墨膜金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤；步骤1）制备高耐热性热塑性树脂胶黏剂：将热塑性树脂胶黏剂溶于溶剂中，室温下搅拌至完全溶解，加入导热填料在一定温度下搅拌，得到高耐热性热塑性树脂胶黏剂；步骤2）处理金属层表面：将金属层一侧表面进行粗化处理，形成增加表面附着力的具有凹凸锚固结构的经过表面粗化处理的金属层；步骤3）制备复合材料：将得到的高耐热性热塑性树脂胶黏剂用涂膜装置涂布于经过表面粗化处理的金属层的单侧粗化面，经烘干处理后，再在一定温度下将其另一侧涂布高耐热性热塑性树脂胶黏剂形成有胶面，除去溶剂并与石墨膜压合，得到单层的高耐热性石墨膜金属复合材料。5.一种如权利要求1-3任一项所述的高耐热性石墨膜金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤；步骤1）制备高耐热性热塑性树脂胶黏剂：将热塑性树脂胶黏剂溶于溶剂中，室温下搅拌至完全溶解，加入导热填料在一定温度下搅拌，得到高耐热性热塑性树脂胶黏剂；步骤2）处理金属层表面：将金...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佩珍，李鑫，蔡航行，戴曛晔，吕新坤，
申请(专利权)人：重庆云天化瀚恩新材料开发有限公司，云南云天化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50