一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜及其制备方法，聚酰亚胺复合膜包括掺杂导电填料和导热填料的聚酰亚胺膜。该聚酰亚胺复合膜的制备方法包括：将导电填料、导热填料、二胺和二酐制备聚酰胺酸溶液；然后对所述聚酰胺酸溶液进行亚胺化处理，获得聚酰亚胺复合膜。本发明专利技术提供的聚酰亚胺复合膜具有耐高温、柔韧性、电磁屏蔽及导热功能，远优于现有的屏蔽材料，可很好地应用于通信领域。同时，本发明专利技术提供的聚酰亚胺复合膜的制备方法简单高效，可很好地在工业生产中应用。

A polyimide composite film with electromagnetic shielding and heat conduction function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜及其制备方法
本专利技术属于聚酰亚胺制备
，具体涉及一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜及其制备方法。
技术介绍
随着5G通信市场的快速发展，越来越多的通讯设备和电子设备渗透到社会的各个角落。人们在充分享受现代生活便利、舒适的同时，也经受着一种无形的污染—电磁波污染。目前电子产品中大部分是以工程塑料为主体结构，而工程塑料在电磁场中很容易产生静电和滞电现象，对电磁场几乎无屏障作用，对电磁波的屏蔽效果几乎是“透明”的，且其不耐高温、导热性能差，设备产生的热量无法及时散发，易导致设备的温度过高而造成损坏。电磁干扰(EMI)不仅影响敏感电子设备和系统的正常运行，而且已成为一种严重的污染源。为使设备具备抗电磁波干扰和防信息泄露的能力，就必须采取一定的屏蔽措施，因此电磁波屏蔽材料的研究尤为重要。目前常见的电磁屏蔽材料为含金属层夹层或者掺杂金属颗粒的电磁屏蔽材料，有的使用体积大的泡沫型电磁屏蔽材料，但是这些材料的体积、柔韧性、力学性和导热性能无法同时满足要求。聚酰亚胺(PI)是一类以酰亚胺环为结构特征的高性能聚合物材料，具有阻燃性以及优异的力学性能、电性能、耐辐射性能、耐溶剂性能。尽管PI的绝缘性能优良、电阻率高，其自身却几乎没有屏蔽性能，而需要加入导电填料，但是加入导电填料会降低PI的力学性能和耐高温性能。如何让PI材料兼具优良的电磁屏蔽性能、耐高温性能和良好的导热性能，成为扩展PI在电磁屏蔽材料领域的难点。
技术实现思路
为解决现有技术中的PI材料无法兼具耐高温、电磁屏蔽功能、导热性和柔韧性的问题，本专利技术提供了一种耐高温、柔韧性好、具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜，并提供了该聚酰亚胺复合膜的制备方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜，包括掺杂导电填料和导热填料的聚酰亚胺膜。优选地，所述导电填料为导电炭黑、导电纤维或金属纳米线。优选地，所述导热填料的热导率范围为30W/(m·K)～125W/(m·K)。优选地，所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氧化镁或氮化铝。优选地，在所述聚酰亚胺复合膜中，以质量分数计，所述导电填料的含量为5％～40％；所述导热填料的含量为5％～20％。优选地，所述聚酰亚胺复合膜的厚度为20μm～80μm。本专利技术还提供一种上述的聚酰亚胺复合膜的制备方法，包括步骤：将导电填料、导热填料、二胺和二酐加入极性非质子溶剂中，制成聚酰胺酸溶液；将所述聚酰胺酸溶液进行制膜处理和亚胺化处理，获得聚酰亚胺复合膜。优选地，所述二胺为二氨基二酐醚、二氨基二酐醚、4,4'-二氨基二苯醚、2,2'-双(三氟甲基)二氨基联苯或1,4-环己烷二胺；所述二酐为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐或3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐。优选地，所述聚酰胺酸溶液的粘度范围在1Pa·s～15Pa·s。优选地，所述制膜处理和亚胺化处理的方法包括：将所述聚酰胺酸溶液制成液膜；然后在保护气体氛围下，从60℃～80℃开始进行阶梯式升温，升温至330～350℃使所述液膜脱水环化，获得所述聚酰亚胺复合膜。本专利技术提供的掺杂有导电填料和导热填料的聚酰亚胺复合膜，具有良好的电磁屏蔽性能且主要以吸收方式实现电磁屏蔽、具有优异的耐高温性能且可承受的工作温度达到510℃、具有良好的导热性能，其导热系数可达1.2W/(m·K)、还具有良好的柔韧性。同时，本专利技术提供的聚酰亚胺膜的制备方法简单高效，可很好地在工业生产中应用。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1为本专利技术所依据的聚酰亚胺复合膜的制备方法流程图；图2和图3为实施例1聚酰亚胺复合膜的SEM扫描图；图4为实施例1中聚酰亚胺复合膜的电磁干扰屏蔽总效能结果图；图5为实施例1中聚酰亚胺复合膜的电磁波吸收损耗图；图6为实施例1中聚酰亚胺复合膜的电磁波反射损耗图；图7为实施例1中聚酰亚胺复合膜的TGA曲线；图8为实施例2～5中聚酰亚胺复合膜的电磁干扰屏蔽总效能结果图；图9为实施例2～5中聚酰亚胺复合膜的电磁波吸收损耗图；图10为实施例2～5中聚酰亚胺复合膜的电磁波反射损耗图；图11为实施例6～8中聚酰亚胺复合膜的电磁干扰屏蔽总效能结果图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。本专利技术的专利技术人基于现有的为解决现有技术中的PI材料无法兼具耐高温、电磁屏蔽功能、导热性和柔韧性的问题，提供了一种耐高温、柔韧性好、具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜及其制备方法。本专利技术提供一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜的制备方法，其制备了流程图参见图1，包括步骤：A、制备含有导电填料和导热填料的悬浮液：将导电填料和导热填料加入极性非质子溶剂中，搅拌后制成悬浮液。在优选方案中，向极性非质子溶剂中加入导电填料和导热填料时，采用超声波搅拌器进行搅拌，需要将悬浮液的温度控制在20℃～35℃，超声的时间为1～3h时搅拌效果最佳。导电填料是使聚酰亚胺复合膜具有导电性，进而使聚酰亚胺复合膜具有电磁屏蔽功能的材料。导电填料可以选择为导电炭黑、导电纤维或金属纳米线。导热填料是提高聚酰亚胺复合膜导热性能的材料。为确保聚酰亚胺复合膜具有优越的导热性能，优选导热填料的导热系数为30W/(m·K)～125W/(m·K)；优选导热填料为氧化铝、氮化硼、氧化镁或氮化铝。极性非质子溶剂不会存在质子对聚合反应产生影响，优选采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。值得说明的是，部分导电填料如导电炭黑也具有较好的导热性能，对于聚酰亚胺复合膜的导热性能具有一定的积极作用。B、二胺与二酐进行聚合反应，制备聚酰胺酸溶液：在保护气体氛围下，将二胺分散于上述步骤A的悬浮液中，常温下进行搅拌；然后加入二酐，二胺和二酐进行原位聚合反应12～18h，获得聚酰胺酸溶液。在优选方案中，为了使填料分散得更加均匀，将二胺分多步加入悬浮液中，并且边加入二胺边进行搅拌，搅拌在惰性气体的保护下进行，搅拌4～12h。为了让聚酰胺酸溶液中存在的气泡溢出，优选在气压低于100Pa的条件下将聚酰胺酸溶液抽真空0.5～1h。上述保护气体为氮气或稀有气体。二胺优选为常用的二氨基二酐醚、4,4'-二氨基二苯醚(ODA)、2,2'-双(三氟甲基)二氨基联苯(TFMB)或1,4-环己烷二胺。二酐优选为常用的均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐或3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐。当然，也可以选用其他不常用的二胺和二酐作为原料生成聚酰胺酸，因此二胺和二酐的选择是多样的，在此不一一列出。二酐相对其他原料，更容易吸潮导致水解而影响分子量的大小，所以优选二胺与二酐的物质的量之比为1:1.02～1.12。但水解对共聚反应的影响很小，特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，包括掺杂导电填料和导热填料的聚酰亚胺膜。

【技术特征摘要】
1.一种具有电磁屏蔽及导热功能的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，包括掺杂导电填料和导热填料的聚酰亚胺膜。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，所述导电填料为导电炭黑、导电纤维或金属纳米线。3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，所述导热填料的热导率范围为30W/(m·K)～125W/(m·K)。4.根据权利要求3所述的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氧化镁或氮化铝。5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，在所述聚酰亚胺复合膜中，以质量分数计，所述导电填料的含量为5％～40％；所述导热填料的含量为5％～20％。6.根据权利要求1～5任一所述的聚酰亚胺复合膜，其特征在于，所述聚酰亚胺复合膜的厚度为20μm～80μm。7.一种如权利要求1～6任一所述的聚酰亚胺复合膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兵，易成汉，史胜，王恒，许述达，王政焱，杨铮，李威威，何可，王顺，李伟民，杨春雷，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44