一种导热膜及其制备方法发明专利

专利名称：一种导热膜及其制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311653158.4

专利申请（专利权）人：湖南东晟薄膜技术有限公司
权利人地址：湖南省郴州市桂阳县黄沙坪街道桂阳高新技术产业开发区创新创业园企业服务中心大楼

专利发明（设计）人：发明人:定发,王树平,文勇

专利摘要：本发明公开了一种导热膜及其制备方法，本发明采用聚丙烯酰胺水溶液和聚丙烯腈溶液进行混合，然后流延成膜，将聚丙烯酰胺混入聚丙烯腈膜中，提高了聚丙烯腈膜的阻燃性能，同时引入氨基等活性基团，利于后续反应的进行；此外，聚丙烯酰胺水溶液中的水在成膜的过程中起着造孔剂的作用，使得改性氮化硼不仅能够附着在聚丙烯腈膜的表面，还能够填充在聚丙烯腈膜的孔隙中，使得复合膜具有优异的导热性能；同时采用硅烷偶联剂KH550对六方氮化硼进行改性处理，再通过交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚的作用，将改性氮化硼固定在聚丙烯腈膜的表面和孔隙中，提升了氮化硼负载的稳定性，不易脱落，经过多次弯折后，所制备的导热膜仍具有良好的导热性能和阻燃性能。

主权利要求：
1.一种导热膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将聚丙烯腈加入到N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；
S2、将聚丙烯酰胺水溶液滴加到聚丙烯腈溶液中，搅拌均匀，静置脱泡后流延成膜，得到聚丙烯腈膜；
S3、将六方氮化硼分散在乙醇水溶液中，调节溶液的pH为4‑5，然后向其中加入硅烷偶联剂，在40‑60℃下搅拌2‑4h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；
S4、将改性氮化硼加入到乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，干燥，得到聚丙烯腈复合膜；
S5、将聚丙烯腈复合膜浸入含交联剂的水溶液中，在75‑85℃下反应1‑4h，随后取出膜进行洗涤、干燥，即得到导热膜；
其中，步骤S3中，所述硅烷偶联剂选自KH550；
步骤S5中，交联剂选自聚乙二醇二缩水甘油醚。
2.根据权利要求1所述的导热膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，聚丙烯腈溶液的质量分数为15‑25%。
3.根据权利要求1所述的导热膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，聚丙烯酰胺水溶液和聚丙烯腈溶液的质量比为10‑20:100，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为8‑15%。
4.根据权利要求1所述的导热膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，六方氮化硼和硅烷偶联剂的质量比为8‑12:1‑2。
5.根据权利要求1所述的导热膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，分散液的质量分数为3‑6%。
6.根据权利要求1所述的导热膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，分散液的涂覆量2
为10‑15g/cm。
7.根据权利要求1所述的导热膜的制备方法，其特征在于，步骤S5中，水溶液中交联剂的质量分数为3‑5%。
8.如权利要求1‑6任一项所述制备方法所制备得到的导热膜。 说明书 : 一种导热膜及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及膜材料技术领域，具体涉及一种导热膜及其制备方法。背景技术[0002] 近年来，微电子集成与组装技术发展迅速，电子设备与元器件日益微型化，多功能化，其工作频率急剧增加，工作时产生的热量迅速积累，环境温度不断升高，积聚的热量若不能及时向外扩散，将大大影响设备和元器件的使用可靠性，缩短使用寿命。因此，为保障设备和元器件能够平稳高效地运行，如何及时散热成为微电子封装领域亟待解决的问题。[0003] 纯的高分子材料通常导热系数较低，使得电子器件散热极为困难，目前，提高高分子材料的导热性能的方法一般分为制备本征型导热高分子材料和制备填充型高分子材料两种。相对于制备本征型导热高分子，在普通的高分子材料中加入导热性较好的导热材料，例如碳纳米管，通过一定的工艺使两者均匀混合制得填充型导热高分子材料的工艺更加简单，更能满足实际生产要求，是目前制备导热高分子复合材料的主要方法；但是，大量导热填料的加入需要解决导热填料在高分子基体中分散性、相容性、界面性等一系列问题，此外，导热填料在高分子基体中的随机分布通常形成不连续的导热网络，极大的增加了填料与填料之间的界面热阻，一定程度上限制了导热系数的提高。[0004] 中国发明专利申请CN109280332A公开了一种氮化硼/环氧树脂导热绝缘复合材料，该发明专利申请记载利用硅烷偶联剂对氮化硼进行表面修饰改性，再将改性后的六方氮化硼微粉和立方氮化硼微粉按照一定比例对环氧树脂进行填充，改性后的六方氮化硼与树脂基体界面结合良好，两种不同形态的氮化硼在基体中相互搭接，构建了导热通路，复合材料的导热性能得到了一定提升，但是该复合材料的重复利用性能不够理想。发明内容[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导热膜及其制备方法，所制备的导热膜具有良好的导热性能和阻燃性能，而且能够重复利用。[0006] 为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：[0007] 一种导热膜的制备方法，包括如下步骤：[0008] S1、将聚丙烯腈加入到N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；[0009] S2、将聚丙烯酰胺水溶液滴加到聚丙烯腈溶液中，搅拌均匀，静置脱泡后流延成膜，得到聚丙烯腈膜；[0010] S3、将六方氮化硼分散在乙醇水溶液中，调节溶液的pH为4‑5，然后向其中加入硅烷偶联剂，在40‑60℃下搅拌2‑4h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；[0011] S4、将改性氮化硼加入到乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，干燥，得到聚丙烯腈复合膜；[0012] S5、将聚丙烯腈复合膜浸入含交联剂的水溶液中，在75‑85℃下反应1‑4h，随后取出膜进行洗涤、干燥，即得到导热膜。[0013] 优选的，步骤S1中，聚丙烯腈溶液的质量分数为15‑25％。[0014] 优选的，步骤S2中，聚丙烯酰胺水溶液和聚丙烯腈溶液的质量比为10‑20:100，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为8‑15％。[0015] 优选的，步骤S3中，所述硅烷偶联剂选自KH550。[0016] 优选的，步骤S3中，六方氮化硼和硅烷偶联剂的质量比为8‑12:1‑2。[0017] 优选的，步骤S4中，分散液的质量分数为3‑6％。[0018] 优选的，步骤S4中，分散液的涂覆量为10‑15g/cm2。[0019] 优选的，步骤S5中，交联剂选自聚乙二醇二缩水甘油醚。[0020] 优选的，步骤S5中，水溶液中交联剂的质量分数为3‑5％。[0021] 本发明还提供由上述制备方法所制备得到的导热膜。[0022] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0023] (1)本发明采用聚丙烯酰胺水溶液和聚丙烯腈溶液进行混合，然后流延成膜，将聚丙烯酰胺混入聚丙烯腈膜中，提高了聚丙烯腈膜的阻燃性能，同时引入氨基等活性基团，利于后续反应的进行；此外，聚丙烯酰胺水溶液中的水在成膜的过程中起着造孔剂的作用，使得改性氮化硼不仅能够附着在聚丙烯腈膜的表面，还能够填充在聚丙烯腈膜的孔隙中，使得复合膜具有优异的导热性能。[0024] (2)本发明采用硅烷偶联剂KH550对六方氮化硼进行改性处理，在六方氮化硼的表面引入氨基，再通过交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚的作用，改性氮化硼与聚丙烯酰胺发生交联反应，将改性氮化硼固定在聚丙烯腈膜的表面和孔隙中，通过化学交联作用，提升了氮化硼负载的稳定性，不易脱落，经过多次弯折后，所制备的导热膜仍具有良好的导热性能和阻燃性能。具体实施方式[0025] 以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。[0026] 需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。[0027] 本发明中所使用的聚丙烯酰胺购自苏州博格瑞化工科技有限公司，CAS：9003‑05‑8；[0028] 六方氮化硼的目数为3000目。[0029] 实施例1[0030] 一种导热膜的制备方法，包括如下步骤：[0031] S1、将15g聚丙烯腈加入到100gN,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；[0032] S2、将10g，8wt％聚丙烯酰胺水溶液滴加到100g聚丙烯腈溶液中，搅拌均匀，静置脱泡，随后流延到玻璃板上，用刮刀刮成厚度为100μm的液膜，然后放入真空干燥箱中干燥，得到聚丙烯腈膜；[0033] S3、将8g六方氮化硼分散在150g，60wt％的乙醇水溶液中，调节溶液的pH为5，然后向其中加入1g硅烷偶联剂KH550，在40℃下搅拌4h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；[0034] S4、将3g改性氮化硼加入到100g乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将2分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，涂覆量为15g/cm，干燥，得到聚丙烯腈复合膜；[0035] S5、将10g聚丙烯腈复合膜浸入100g水溶液中，水溶液中聚乙二醇二缩水甘油醚的质量分数为3％，在75℃下反应2h，随后取出膜进行洗涤、干燥，即得到导热膜。[0036] 实施例2[0037] 一种导热膜的制备方法，包括如下步骤：[0038] S1、将20g聚丙烯腈加入到100gN,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；[0039] S2、将15g，10wt％聚丙烯酰胺水溶液滴加到100g聚丙烯腈溶液中，搅拌均匀，静置脱泡，随后流延到玻璃板上，用刮刀刮成厚度为100μm的液膜，然后放入真空干燥箱中干燥，得到聚丙烯腈膜；[0040] S3、将12g六方氮化硼分散在150g，60wt％的乙醇水溶液中，调节溶液的pH为5，然后向其中加入2g硅烷偶联剂KH550，在40℃下搅拌4h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；[0041] S4、将5g改性氮化硼加入到100g乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将2分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，涂覆量为10g/cm，干燥，得到聚丙烯腈复合膜；[0042] S5、将10g聚丙烯腈复合膜浸入100g水溶液中，水溶液中聚乙二醇二缩水甘油醚的质量分数为5％，在85℃下反应1h，随后取出膜进行洗涤、干燥，即得到导热膜。[0043] 实施例3[0044] 一种导热膜的制备方法，包括如下步骤：[0045] S1、将25g聚丙烯腈加入到100gN,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；[0046] S2、将20g，10wt％聚丙烯酰胺水溶液滴加到100g聚丙烯腈溶液中，搅拌均匀，静置脱泡，随后流延到玻璃板上，用刮刀刮成厚度为100μm的液膜，然后放入真空干燥箱中干燥，得到聚丙烯腈膜；[0047] S3、将10g六方氮化硼分散在150g，60wt％的乙醇水溶液中，调节溶液的pH为5，然后向其中加入1.5g硅烷偶联剂KH550，在50℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；[0048] S4、将6g改性氮化硼加入到100g乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将2分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，涂覆量为15g/cm，干燥，得到聚丙烯腈复合膜；[0049] S5、将10g聚丙烯腈复合膜浸入100g水溶液中，水溶液中聚乙二醇二缩水甘油醚的质量分数为4％，在80℃下反应2h，随后取出膜进行洗涤、干燥，即得到导热膜。[0050] 实施例4[0051] 一种导热膜的制备方法，包括如下步骤：[0052] S1、将20g聚丙烯腈加入到100gN,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；[0053] S2、将10g，15wt％聚丙烯酰胺水溶液滴加到100g聚丙烯腈溶液中，搅拌均匀，静置脱泡，随后流延到玻璃板上，用刮刀刮成厚度为100μm的液膜，然后放入真空干燥箱中干燥，得到聚丙烯腈膜；[0054] S3、将9g六方氮化硼分散在150g，60wt％的乙醇水溶液中，调节溶液的pH为4，然后向其中加入1.8g硅烷偶联剂KH550，在50℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；[0055] S4、将4g改性氮化硼加入到100g乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将2分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，涂覆量为12g/cm，干燥，得到聚丙烯腈复合膜；[0056] S5、将10g聚丙烯腈复合膜浸入100g水溶液中，水溶液中聚乙二醇二缩水甘油醚的质量分数为4％，在80℃下反应2h，随后取出膜进行洗涤、干燥，即得到导热膜。[0057] 对比例1[0058] 一种导热膜的制备方法，包括如下步骤：[0059] S1、将25g聚丙烯腈加入到100gN,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；[0060] S2、将聚丙烯腈溶液静置脱泡，随后流延到玻璃板上，用刮刀刮成厚度为100μm的液膜，然后放入真空干燥箱中干燥，得到聚丙烯腈膜；[0061] S3、将10g六方氮化硼分散在150g，60wt％的乙醇水溶液中，调节溶液的pH为5，然后向其中加入1.5g硅烷偶联剂KH550，在50℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；[0062] S4、将6g改性氮化硼加入到100g乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将2分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，涂覆量为15g/cm，干燥，得到聚丙烯腈复合膜；[0063] S5、将10g聚丙烯腈复合膜浸入100g水溶液中，水溶液中聚乙二醇二缩水甘油醚的质量分数为4％，在80℃下反应2h，随后取出膜进行洗涤、干燥，即得到导热膜。[0064] 对比例2[0065] 一种导热膜的制备方法，包括如下步骤：[0066] S1、将25g聚丙烯腈加入到100gN,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；[0067] S2、将20g，10wt％聚丙烯酰胺水溶液滴加到100g聚丙烯腈溶液中，搅拌均匀，静置脱泡，随后流延到玻璃板上，用刮刀刮成厚度为100μm的液膜，然后放入真空干燥箱中干燥，得到聚丙烯腈膜；[0068] S3、将10g六方氮化硼分散在150g，60wt％的乙醇水溶液中，调节溶液的pH为5，然后向其中加入1.5g硅烷偶联剂KH550，在50℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；[0069] S4、将6g改性氮化硼加入到100g乙醇溶剂中，超声分散均匀，得到分散液，然后将2分散液涂覆在聚丙烯腈膜的表面，涂覆量为15g/cm，干燥，即得到导热膜。[0070] 将实施例1‑4和对比例1‑2所制备的导热膜进行性能测试，其中，导热系数的测试方法参照GB/T10295‑2008的标准进行，极限氧指数：按照GB/T2406.2‑2009进行测试，制成试样尺寸为Ⅰ类型的样条，点燃方法为A，试验结果如表1所示：[0071] 表1[0072] 导热系数(W/(m·k)) 极限氧指数(％)实施例1 2.14 31.3实施例2 2.15 31.6实施例3 2.20 31.8实施例4 2.19 31.5对比例1 1.28 27.9对比例2 2.11 31.4[0073] 将实施例3和对比例2所制备的导热膜进行弯折100次，然后测试其导热系数和极限氧指数，试验结果如表2所示：[0074] 表2[0075] 导热系数(W/(m·k)) 极限氧指数(％)实施例3 2.02 30.7对比例2 0.63 26.1[0076] 最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。

专利地区：湖南

专利申请日期：2023-12-05

专利公开日期：2024-10-08

专利公告号：CN117700804B