一种金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属有机盐催化聚酰亚胺制备石墨膜的方法，属于石墨膜材料制备技术领域。其制备方法为：采取原位聚合的方法将所需的金属有机盐与溶剂和二胺、二酐混合反应制得带有金属有机盐的聚酰胺酸，将溶有金属有机盐的聚酰胺酸亚胺化得到金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜，将复合薄膜在石墨板间碳化，并在一定气氛保护下石墨化，得到聚酰亚胺石墨膜。本发明专利技术工艺简单，成本低廉，易于实现工业化生产。加入的金属有机盐在溶剂中分散性好，对石墨膜形成具有催化作用，高温下可完全去除。所得石墨膜石墨化程度高，机械性能好，传热性能好，可应用于电子设备中的散热材料。应用于电子设备中的散热材料。应用于电子设备中的散热材料。

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法


[0001]本专利技术属于石墨膜材料制备
，具体涉及一种金属有机盐催化聚酰亚胺制备石墨膜的方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺作为一种综合性能良好的功能高分子材料，具有耐热、耐低温、耐辐射、阻燃和无毒的特性，机械性能优异，尺寸稳定，化学性能稳定并具备生物稳定性。由于其在高温下尺寸稳定，原材料含碳量高且易于脱胶，这些特性使其成为制备石墨导热膜的理想材料。随着5G时代来临，电子设备不断发展，其功耗越来越大，导致设备发热现象更加严重，因此这些设备对于散热的要求也愈加迫切。
[0003]现有技术中由聚酰亚胺制备的石墨膜，石墨化率低，石墨化温度高，机械性能差，而且散热效果不能满足手机、电脑等设备的散热要求。

技术实现思路

[0004]基于上述问题，本专利技术提供一种有机盐催化聚酰亚胺制备石墨膜的方法，通过在聚酰亚胺中掺杂金属有机盐，从而催化聚酰亚胺制备石墨膜。在保证制备的石墨膜石墨化率高，机械性能好，绝缘性好的同时，提升其散热效果，且能够在一定程度上降低石墨化温度。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术的技术方案之一，一种金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，将金属有机盐与溶剂和二胺、二酐混合进行原位聚合反应，制得溶有金属有机盐的聚酰胺酸溶液；将溶有金属有机盐的聚酰胺酸溶液亚胺化制得金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜。
[0007]进一步的，所述金属有机盐为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴或乙酰丙酮镍中的一种；/>[0008]所述溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或几种的混合；
[0009]所述二胺为4
’4‑
二氨基二苯醚、对苯二胺中的一种或几种；
[0010]所述二酐为均苯四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、二苯醚二酐中的一种或几种。
[0011]进一步的，二酐与二胺的质量总和占溶剂质量的15～30％，所述的金属有机盐占二酐与二胺质量总和的0.2～15％。
[0012]进一步的，所述原位聚合反应在惰性气体保护下进行，反应温度为15～35℃，反应时间为8～72小时；
[0013]进一步的，所述亚胺化为热亚胺化或化学亚胺化；
[0014]热亚胺化法是将金属有机盐聚酰胺酸混合溶液浇铸于玻璃板上，于台式匀胶机中以800
‑
1500r/min的转速匀胶15
‑
30s，随后将溶液在90℃加热30分钟脱去溶剂，在250℃和400℃分别加热10分钟，使其完全亚胺化；
[0015]化学亚胺化法是将金属有机盐聚酰胺酸置于搅拌台下搅拌，缓慢滴加过量的吡啶
作为催化剂加入三乙胺作为脱水剂并在15
‑
50℃条件下反应1
‑
5min，将胶体熔铸于清洁的玻璃板上在70
‑
100℃烘箱中烘干溶剂。
[0016]本专利技术的技术方案之二，一种根据上述金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法制备得到的金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜。
[0017]本专利技术的技术方案之三，上述金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜在制备石墨膜中的应用。
[0018]本专利技术的技术方案之四，一种聚酰亚胺石墨膜的制备方法，将上述的金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜进行碳化处理，得到碳化膜；之后对上述碳化膜石墨化，得到聚酰亚胺石墨膜。
[0019]进一步的，所述碳化过程以2℃/min的加热速率将聚酰亚胺薄膜加热到1200
‑
1500℃然后冷却到室温；所述石墨化过程在氩气氛围将碳化膜以5℃/min的加热速度加热到2600
‑
3200℃后自然冷却。
[0020]本专利技术的技术方案之五，一种由上述聚酰亚胺石墨膜的制备方法制备得到的聚酰亚胺石墨膜。
[0021]本专利技术的技术方案之六，一种上述聚酰亚胺石墨膜在电子设备散热材料上的应用。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0023]1)本专利技术工艺简单，成本低廉，易于实现工业化生产，具有工业化前景。
[0024]2)本专利技术在聚酰亚胺薄膜中掺杂的金属有机盐在溶剂中分散度高，从而使得制备的金属有机盐/聚酰亚胺薄膜中金属有机盐分散均匀，能够更好的发挥金属有机盐对聚酰亚胺的催化石墨化作用。
[0025]3)本专利技术在聚酰亚胺薄膜中掺杂的金属有机盐促进了聚酰亚胺膜的碳化和石墨化，对石墨膜形成具有催化作用。而且，金属有机盐的加入，提高了石墨膜的石墨化程度与机械性，降低了石墨化温度，提高了石墨晶粒直径。
[0026]4)本专利技术在聚酰亚胺薄膜中掺杂的金属有机盐在高温下可完全去除，在聚酰亚胺膜石墨化过程中，金属有机盐随着温度的升高完全去除，在将聚酰亚胺膜石墨化的同时，避免了残留物在石墨膜内造成石墨片层不完整的缺陷。
[0027]5)本专利技术制备的金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的厚度为30
‑
50微米，膜材在经过石墨化收缩30％之后仍然能保持20
‑
30微米的厚度。
[0028]6)本专利技术制备的聚酰亚胺石墨化膜具有较高的石墨化率，较高的机械性能，而且具有良好的导热效果，因此可应用于手机、电脑等电子设备的散热材料中。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术金属有机盐/聚酰亚胺薄膜和石墨膜的制备流程图，其中(a)为金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜制备流程图，(b)为聚酰亚胺石墨化制备石墨膜的流程图；
[0031]图2为实施例1制备的金属有机盐/聚酰亚胺复合膜红外光谱图；
[0032]图3为实施例1制备的石墨膜电镜图，其中(a)为石墨表面图，(b)为石墨截面图；
[0033]图4为实施例1的耐弯折测试图
[0034]图5为实施例1制备的石墨膜XRD谱图；
[0035]图6为在热源上使用实施例1制备得到的石墨膜和不使用石墨膜的红外热成像图，其中a为热源上没有使用石墨膜的红外热成像图，b为在热源功率相同条件下添加了石墨膜的红外热成像图；
[0036]图7为实施例1、3～6和对比例1制备的石墨膜导热系数对比图。
[0037]图8为实施例1及对比例1、对比例2制备的原膜、碳化膜、石墨膜的实物对比图。
具体实施方式
[0038]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。
[0039]另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在有机溶剂中，将金属有机盐和二胺、二酐混合进行原位聚合反应，制得溶有金属有机盐的聚酰胺酸溶液；将溶有金属有机盐的聚酰胺酸溶液亚胺化，制得金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜。2.根据权利要求1所述的金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属有机盐为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴与乙酰丙酮镍中的一种；所述溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜与N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或几种；所述二胺为4
’4‑
二氨基二苯醚、对苯二胺中的一种或几种；所述二酐为均苯四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、二苯醚二酐中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，二酐与二胺的质量总和占有机溶剂质量的15～30％，所述金属有机盐占二酐与二胺质量总和的0.2～15％。4.根据权利要求1所述的金属有机盐/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述原位聚合反应在惰性气体保护下进行，反应温...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗旭良，刘靖，吴嘉豪，赵晓君，翁梦蔓，闵永刚，刘屹东，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：