一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种聚酰亚胺复合材料，所述聚酰亚胺复合材料包括如下组分：聚酰亚胺酸、导热填料、导电填料、助剂；其中，所述聚酰亚胺酸的结构通式如下所示：所述Ar单元，选自烷基、芳香环、芳香杂环的一种或多种；所述芳香环或芳香杂环的个数为一个或多个；所述导热填料选自金属

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于有机合成材料领域，具体涉及一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]20世纪中期以来，航空、航天技术的发展迈入了更快速的时代，聚酰亚胺薄膜材料作为一种高性能的聚合物材料应运而生。作为一种综合性能优越的聚合物材料，其种类和合成途径也十分多样，被广泛应用于航空、航天、汽车、微电子等各类电子电器行业，合成聚酰亚胺的方式已有几百种。21世纪以来，国内电子工业发展势头迅猛，其中柔性覆铜板(FCCL)的快速发展给聚酰亚胺薄膜市场带来巨大的发展空间，而PI材料作为一种军民两用的材料，必然随着电子工业、汽车工业、信息产业和各种国防工业的进一步发展而拥有更高的市场需求量，同时也需要更好的性能。
[0003]现代电子设备、以芯片为代表的工业器件、混合动力电动汽车以及发光二极管的高度集成和高功率导致产品的尺寸逐渐减小，由此产生的热量成倍增加的问题越来越突出，严重影响产品的操作性能及使用寿命，热管理系统的高效导热散热越来越受到人们的广泛关注。相关研究表明：电子设备的温度每升2℃，靠性降低10％；温度升高8
‑
12℃，使用寿命减半，材料的导热性能已成为影响设备正常工作的一个重要参数。聚合物材料在解决导热散热问题方面显示出了良好的潜力，但聚酰亚胺材料的本征导热系数较低，通常在0.2W/(m
·
K)以下，远低于金属、碳、陶瓷等材料，极大限制了PI薄膜在高新
的应用。聚酰亚胺导电率低，然而在实际应用中如导电胶、防静电、电磁屏蔽、办公打印设备均要求所使用的聚酰亚胺具有很好的导电性能，单一的聚酰亚胺难以满足实际应用需求，极大的限制了聚酰亚胺的应用场景。现有聚酰亚胺的导电性能和导热性能均极低，难以满足其在导电、导热场景的应用要求。
[0004]综上所述，亟需研发一种新的技术方案，以解决现有技术中存在的问题，满足当前市场的发展需求。

技术实现思路

[0005]基于此，寻求适当方法来提高聚酰亚胺材料的热导率和电导率，以保证设备的正常运行和使用安全性具有重要意义。本专利技术通过将导热填料、导电填料、助剂与聚酰亚胺酸胶液复合，机械分散均匀，经涂布、固化等工艺制备聚酰亚胺复合材料及其薄膜，兼具优异的电导率和热导率。
[0006]本专利技术的一个目的在于，提供一种聚酰亚胺复合材料，所述聚酰亚胺复合材料包括如下组分：聚酰亚胺酸、导热填料、导电填料、助剂；
[0007]其中，所述聚酰亚胺酸的结构通式如下所示：
[0008][0009]所述Ar单元，选自烷基、芳香环、芳香杂环的一种或多种；所述芳香环或芳香杂环的个数为一个或多个；
[0010]所述芳香环或芳香杂环上的一个或多个氢原子，未被取代基取代，
[0011]或被取代基所取代，所述取代基选自烷基、烷氧基、卤素、氧原子、氨基、砜基、羰基、芳基、烯基、炔基、酯基、氰基、硝基的一种或多种；
[0012]所述n为正整数；
[0013]所述导热填料选自金属
‑
有机骨架材料、共价有机框架、黑磷、红磷、富勒烯、硫化物、硒化物、二维材料、石墨烯、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或多种；
[0014]所述导电填料选自导电高分子、超导材料、金属
‑
有机骨架材料、共价有机框架、金属微纳材料中的一种或多种；
[0015]所述聚酰亚胺酸、导热填料和导电填料的质量比为100:(10
‑
50):(5
‑
40)。
[0016]进一步地，所述Ar单元，选自如下结构的一种或多种：
[0017][0018]进一步地，所述n选自5
‑
1000。
[0019]进一步地，所述导电高分子选自聚噻吩、聚吡咯、聚咔唑、聚异靛蓝、聚(苯并二呋喃二酮)中的一种或多种。
[0020]进一步地，所述导热填料和导电填料的粒径为10nm
‑
50μm。
[0021]进一步地，所述助剂选自润湿剂、流平剂、消泡剂、保湿剂、防霉剂、增稠剂、降粘剂中的一种或多种。
[0022]本专利技术的另一个目的在于，提供上述聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0023](1)制备聚酰亚胺酸
[0024]将苯并二稠噻吩二胺，与含二酐的芳香基团，在惰性气体保护下共聚，然后脱水缩合，得到聚酰亚胺酸；
[0025](2)制备聚酰亚胺复合材料
[0026]将所述聚酰亚胺酸、导热填料、导电填料、助剂、溶剂混合得到胶液，然后通过涂布工艺、程序升温固化工艺处理得到产物。
[0027]进一步地，所述脱水缩合在惰性气体保护、加热的条件下进行。
[0028]进一步地，所述加热的方式选自梯度加热或分段加热的一种或二种。
[0029]本专利技术的另一个目的在于，提供上述聚酰亚胺复合材料作为办公自动化设备中核心基材的应用。
[0030]本专利技术的有益效果在于：
[0031]本专利技术将苯并二稠噻吩二胺与含二酐的芳香基团进行聚合，合成了聚酰亚胺酸，然后以该聚合物为基体树脂，以导热材料和导电材料为填料，经涂布、溶剂挥发、热固化等工艺制备为聚酰亚胺复合材料。本专利技术的聚酰亚胺酸具有较好的强度，成膜厚度均一，同时相容性良好，能与导电和导热填料产生协同作用，使导热和导电粒子稳定、均匀分散于体系中，从而赋予了复合材料较强导热、导电性能，同时其能在导电、导热粒子外部形成有效的保护层，避免了由于高温等环境因素造成的不稳定以及氧化现象，进一步提升了产品的导热性能和导电性能，具有良好的应用前景。
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
[0033]本专利技术实施例中的消泡剂为陶熙有机硅油FZ
‑
2110。
[0034]本专利技术实施例中的润湿剂为圣邦硅油SI
‑
2047。
[0035]本专利技术实施例中的流平剂为帝斯巴隆DISPARLON L1980N。
[0036]本专利技术实施例中，聚酰亚胺酸P1的结构式为
[0037][0038]所述聚酰亚胺酸P1的制备方法为：
[0039]在装有电磁搅拌、温度计和氮气保护装置的三颈烧瓶中，加入33.2g(10mmol)苯并二稠噻吩二胺单体，用50mL超干N,N
‑
二甲基甲酰胺搅拌至充分溶解，然后分三批加入21.8g(10mmol)均苯四酐，时间间隔控制在10min，每次加入后均用少量溶剂冲洗瓶壁，最后补加溶剂至反应体系固含量20％，室温下反应4h后，得到聚酰亚胺酸P1。
[0040]本专利技术实施例中，聚酰亚胺酸P2的结构式为
[0041][0042]所述聚酰亚胺酸P2的制备方法为：
[0043]在装有电磁搅拌、温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺复合材料包括如下组分：聚酰亚胺酸、导热填料、导电填料、助剂；其中，所述聚酰亚胺酸的结构通式如下所示：所述Ar单元，选自烷基、芳香环、芳香杂环的一种或多种；所述芳香环或芳香杂环的个数为一个或多个；所述芳香环或芳香杂环上的一个或多个氢原子，未被取代基取代，或被取代基所取代，所述取代基选自烷基、烷氧基、卤素、氧原子、氨基、砜基、羰基、芳基、烯基、炔基、酯基、氰基、硝基的一种或多种；所述n为正整数；所述导热填料选自金属
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有机骨架材料、共价有机框架、黑磷、红磷、富勒烯、硫化物、硒化物、二维材料、石墨烯、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或多种；所述导电填料选自导电高分子、超导材料、金属
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有机骨架材料、共价有机框架、金属微纳材料中的一种或多种；所述聚酰亚胺酸、导热填料和导电填料的质量比为100:(10
‑
50):(5
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40)。2.根据权利要求1所述聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述Ar单元，选自如下结构的一种或多种：3.根据权利要求1所述聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述n选自5
‑
1000。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏志远，刘真，
申请(专利权)人：深圳市华之美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：