CN107312447A - 一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板及其制备方法 - Google Patents

一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板，其制备首先将氮化铝进行表面氧化热处理，提高其抗水化性能；之后与4,4’‑二氨基二苯醚混合分散均匀，通过室温球磨‑搅拌处理后，加入均苯四甲酸酐，与氮化铝表面附着的4,4’‑二氨基二苯醚反应，使氮化铝均匀分散在聚酰胺酸溶液中，再将混合液涂布在铜箔上，干燥后进行热酰亚胺化处理即得。本发明通过球磨‑搅拌工艺处理，相较于传统的机械搅拌法，氮化铝粉末可以更均匀地分散在聚酰亚胺基料中，有利于氮化铝与聚酰亚胺形成网络结构，使产品具有比机械搅拌法更高的热分解温度，提高了材料的耐热性能。

Description

一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酰亚胺材料领域，具体涉及一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的进一步发展，尤其是智能手机的功能越来越强，电子线路板行业对线路板基材提出了更高的耐热性和散热性要求。广泛应用于挠性线路板中的聚酰亚胺薄膜不仅具有优良的电绝缘性，且具有优异的柔韧性和耐热性。高导热聚酰亚胺兼具高导热性和高耐热性，制备的高导热聚酰亚胺基覆铜板成为高导热覆铜板行业的研究热点。
氮化铝材料与Al2O3、SiC等基片材料相比具有良好的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗、与硅相匹配的热膨胀系数，并且化学性能稳定、无毒。目前工业上提高树脂基体热导率的常用方法是在树脂中添加高导热填料，在商业化的高导热填料中，氮化铝的导热系数较高。
然而氮化铝粉末的表面极为活泼，在潮湿的环境极易与空气中的水蒸气发生水解反应，在氮化铝粉末表面形成氧化铝层，氮化铝晶格溶入大量的氧，降低其热导率，给氮化铝的储存、运输及后续的工艺过程带来很大困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板及其制备方法，聚酰亚胺基覆铜板不仅具有优良的电绝缘性，且兼具高导热性和高耐热性。
一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板，其制备首先将氮化铝进行表面氧化热处理，提高其抗水化性能；之后与4,4’-二氨基二苯醚混合分散均匀，通过室温球磨-搅拌处理后，加入均苯四甲酸酐，与氮化铝表面附着的4,4’-二氨基二苯醚反应，使氮化铝均匀分散在聚酰胺酸溶液中，再将混合液涂布在铜箔上，干燥后进行热酰亚胺化处理即得。
具体步骤如下：
（1）氮化铝的热处理：
取35-55份粒径在200-400nm的氮化铝粉末，置于干燥箱内过夜去除水分，然后放在真空管式炉中，通入氧气排尽空气，以加热速率为5℃/min条件，由室温加热至先加热到200℃保温10分钟，再加热到300℃保温10分钟，之后以6-10℃/min的加热速率加热到850-950℃，保温50-70分钟后自然冷却，将样品取出；
（2）球磨混合：
①、将上述经热处理后的氮化铝加到100-180份N’N-二甲基甲酰胺中，超声2-3小时，得到均匀的分散液，备用；
②、称取45-60份4,4’-二氨基二苯醚加入到三口瓶中，先称取80-160份N’N-二甲基甲酰胺溶剂加入三口瓶中，再使用20-40份N’N-二甲基甲酰胺溶剂冲刷瓶壁所粘附的原料，通入N2进行空气置换，在氮气保护下搅拌至原料完全溶解，加入上述氮化铝分散液，将混合液置于带有搅拌功能的球磨罐中混合，球磨时间3-10小时，每球磨10-40分钟停机进行间歇搅拌，得到4,4’-二氨基二苯醚/氮化铝混合预分散液；
（3）聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液的制备：
然后将48-63份均苯四甲酸酐分三批加入到步骤（2）混合预分散液中，并保持剧烈搅拌，每批间隔25-35分钟，待其全部溶解后继续搅拌3-8小时，得到粘稠状聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液；
（4）用小型涂布机在12μm铜箔上用刮刀均匀涂布一层聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液，控制湿膜厚度为160μm，放入160-180℃真空烘箱中烘烤4-15分钟，取出单面板，放入高温氮气烘箱中进行梯度升温热酰亚胺化处理，然后降至室温，即得聚酰亚胺基覆铜板。
其中，所述步骤（2）中球磨机的转速为200-400转/分钟。
其中，所述步骤（4）中热酰亚胺化处理工艺具体如下：分别于80℃、100℃、200℃保温1小时，300℃保温2小时进行梯度升温处理。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明使用氧化气氛下热处理氮化铝粉末，使其表面形成致密的Al2O3膜，有效地阻止了氮化铝的水解反应，然后与4,4’-二氨基二苯醚混合分散，之后加入均苯四甲酸酐与二胺发生聚合反应，聚酰胺酸高聚物的分子链接枝到纳米粒子的表面，可以进一步阻隔氮化铝粉末表面与空气的接触而消除纳米氮化铝的水解反应，保证长效高导热性能。
（2）本发明在聚酰胺酸聚合之前先加入无机纳米粒子与4,4’-二氨基二苯醚混合，此时体系的粘度还很小，便于填料充分分散，同时通过球磨-搅拌工艺处理，相较于传统的机械搅拌法，氮化铝粉末可以更均匀地分散在聚酰亚胺基料中，有利于氮化铝与聚酰亚胺形成网络结构，使产品具有比机械搅拌法更高的热分解温度，提高了材料的耐热性能。
具体实施方式
一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板，其制备首先将氮化铝进行表面氧化热处理，提高其抗水化性能；之后与4,4’-二氨基二苯醚混合分散均匀，通过室温球磨-搅拌处理后，加入均苯四甲酸酐，与氮化铝表面附着的4,4’-二氨基二苯醚反应，使氮化铝均匀分散在聚酰胺酸溶液中，再将混合液涂布在铜箔上，干燥后进行热酰亚胺化处理即得。
具体步骤如下：
（1）氮化铝的热处理：
取45份粒径在200-400nm的氮化铝粉末，置于干燥箱内过夜去除水分，然后放在真空管式炉中，通入氧气排尽空气，以加热速率为5℃/min条件，由室温加热至先加热到200℃保温10分钟，再加热到300℃保温10分钟，之后以8℃/min的加热速率加热到900℃，保温60分钟后自然冷却，将样品取出；
（2）球磨混合：
①、将上述经热处理后的氮化铝加到180份N’N-二甲基甲酰胺中，超声3小时，得到均匀的分散液，备用；
②、称取60份4,4’-二氨基二苯醚加入到三口瓶中，先称取160份N’N-二甲基甲酰胺溶剂加入三口瓶中，再使用30份N’N-二甲基甲酰胺溶剂冲刷瓶壁所粘附的原料，通入N2进行空气置换，在氮气保护下搅拌至原料完全溶解，加入上述氮化铝分散液，将混合液置于带有搅拌功能的球磨罐中混合，球磨时间8小时，每球磨30分钟停机进行间歇搅拌，得到4,4’-二氨基二苯醚/氮化铝混合预分散液；
（3）聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液的制备：
然后将63份均苯四甲酸酐分三批加入到步骤（2）混合预分散液中，并保持剧烈搅拌，每批间隔30分钟，待其全部溶解后继续搅拌6小时，得到粘稠状聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液；
（4）用小型涂布机在12μm铜箔上用刮刀均匀涂布一层聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液，控制湿膜厚度为160μm，放入180℃真空烘箱中烘烤8分钟，取出单面板，放入高温氮气烘箱中进行梯度升温热酰亚胺化处理，然后降至室温，即得聚酰亚胺基覆铜板。
其中，所述步骤（2）中球磨机的转速为400转/分钟。
其中，所述步骤（4）中热酰亚胺化处理工艺具体如下：分别于80℃、100℃、200℃保温1小时，300℃保温2小时进行梯度升温处理。

Claims (4)

1.一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板，其特征在于，其制备首先将氮化铝进行表面氧化热处理，提高其抗水化性能；之后与4,4’-二氨基二苯醚混合分散均匀，通过室温球磨-搅拌处理后，加入均苯四甲酸酐，与氮化铝表面附着的4,4’-二氨基二苯醚反应，使氮化铝均匀分散在聚酰胺酸溶液中，再将混合液涂布在铜箔上，干燥后进行热酰亚胺化处理即得。
2.根据权利要求书1所述的一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）氮化铝的热处理：
取35-55份粒径在200-400nm的氮化铝粉末，置于干燥箱内过夜去除水分，然后放在真空管式炉中，通入氧气排尽空气，以加热速率为5℃/min条件，由室温加热至先加热到200℃保温10分钟，再加热到300℃保温10分钟，之后以6-10℃/min的加热速率加热到850-950℃，保温50-70分钟后自然冷却，将样品取出；
（2）球磨混合：
①、将上述经热处理后的氮化铝加到100-180份N’N-二甲基甲酰胺中，超声2-3小时，得到均匀的分散液，备用；
②、称取45-60份4,4’-二氨基二苯醚加入到三口瓶中，先称取80-160份N’N-二甲基甲酰胺溶剂加入三口瓶中，再使用20-40份N’N-二甲基甲酰胺溶剂冲刷瓶壁所粘附的原料，通入N2进行空气置换，在氮气保护下搅拌至原料完全溶解，加入上述氮化铝分散液，将混合液置于带有搅拌功能的球磨罐中混合，球磨时间3-10小时，每球磨10-40分钟停机进行间歇搅拌，得到4,4’-二氨基二苯醚/氮化铝混合预分散液；
（3）聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液的制备：
然后将48-63份均苯四甲酸酐分三批加入到步骤（2）混合预分散液中，并保持剧烈搅拌，每批间隔25-35分钟，待其全部溶解后继续搅拌3-8小时，得到粘稠状聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液；
（4）用小型涂布机在12μm铜箔上用刮刀均匀涂布一层聚酰胺酸/氮化铝混合前驱液，控制湿膜厚度为160μm，放入160-180℃真空烘箱中烘烤4-15分钟，取出单面板，放入高温氮气烘箱中进行梯度升温热酰亚胺化处理，然后降至室温，即得聚酰亚胺基覆铜板。
3.根据权利要求书2所述的一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中球磨机的转速为200-400转/分钟。
4.根据权利要求书2所述的一种导热耐热性能优异的聚酰亚胺基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中热酰亚胺化处理工艺具体如下：分别于80℃、100℃、200℃保温1小时，300℃保温2小时进行梯度升温处理。
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