CN113290894A - 一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置及制备方法，包括至少由底部和侧面相围形成的具有一定深度的腔体，且各方向的侧面内壁上均设有可独立调节高度的夹具，聚酰亚胺导热网格膜距离底部的距离为s，s为复合材料厚度的0.1～0.9倍；导热硅胶以底部为基准，向聚酰亚胺导热网格膜方向形成厚度，聚酰亚胺导热网格膜沉浸于导热硅胶内。通过上述方式，本发明具有良好导热性能的聚酰亚胺薄膜制成导热网格与导热硅胶一体化复合，可保持材料表面低硬度、具有可弯折性且不易开裂；热量由点到面的快速扩散，极大提高了该导热材料的传热能力，能够制得表面柔软、不易开裂，导热效果优良的复合材料。

Description

一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合 材料的制备装置及制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置及制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展和技术的进步，人们对高性能导热弹性体的要求越来越高，如：高性能电子产品的密封产品要求具备优良的散热和绝缘效果，又要防潮防尘防震；化学工业生产和废水处理等领域要求热交换器件的材料同时拥有良好的导热、耐高温和耐化学腐蚀等性能；汽车发动机上的部分部件使用温度高达205℃，通用橡胶难以承受。导热硅橡胶具有优良的散热、减震、耐化学腐蚀性和较宽的使用温度(-90～250℃)，能在极限和苛刻环境中保持弹性和使用稳定性，非常适合电子、电器、汽车和仪表等行业的弹性粘接、定位、散热、绝缘及密封使用，因而在导热材料使用领域备受关注。
国内外已经出现了一些导热硅橡胶垫片或复合材料的相关制备技术。CN106280050A公开了一种导热复合材料及其制备方法，以树脂作为中间层，硅橡胶垫片作为外层，但复合材料柔韧性差，热导率较低。CN201810151423.1公开了一种层结构导热复合材料及其制备方法，以石墨导热片为散热层，硅橡胶等作为外层，但石墨导热片厚度较薄脆且易损，不具有弯折性且z轴导热性能较差。CN103436019A公开了一种导热硅橡胶垫片及其制备方法，该方法在硅橡胶中加入大量导热填料，导致垫片表面硬度高，不能与发热器件良好贴合，导热效率低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置及制备方法，能够将具有良好导热性能的聚酰亚胺薄膜制成导热网格与导热硅胶一体化复合，可保持材料表面低硬度、具有可弯折性且不易开裂；热量在经过聚酰亚胺导热网格时，形成由点到面的快速扩散，极大提高了该导热材料的传热能力。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置，包括至少由底部和侧面相围形成的具有一定深度的腔体，且各方向的侧面内壁上均设有可独立调节高度的夹具，用于夹固聚酰亚胺导热网格膜，聚酰亚胺导热网格膜距离底部的距离为s，s为表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料厚度的0.1～0.9倍；导热硅胶以底部为基准，向聚酰亚胺导热网格膜方向形成厚度，聚酰亚胺导热网格膜沉浸于导热硅胶内。
在本发明一个较佳实施例中，所述腔体为一体化成型的矩形腔体，包括一个底部和四个方向的侧面，由耐高温大于200℃的金属材料制成。
在本发明一个较佳实施例中，导热硅胶的厚度为1～20mm，聚酰亚胺导热网格膜的厚度为10～125μm，表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料厚度为1～20mm。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
①、聚酰亚胺导热网格膜的表面硅烷改性：将聚酰亚胺导热网格膜浸入硅烷偶联剂的乙醇溶液中静置浸泡，然后干燥后得到表面硅烷改性的聚酰亚胺导热网格膜；所述的硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(1～5)；
②、在制备装置中夹固好聚酰亚胺导热网格膜，根据期望网格膜在复合材料中的位置调整网格膜距离制备装置底部的高度；
③、在制备装置中倒入导热硅胶，进行固化得到表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料。
在本发明一个较佳实施例中，导热硅胶的制备方法是：将双组份液体硅胶与改性导热填料混合，得到导热硅胶；其中，改性导热填料与双组份液体硅胶的质量比为1:(3～15)。
在本发明一个较佳实施例中，聚酰亚胺导热网格膜是由线条将聚酰亚胺导热网格膜划分成为N2份的方形网格，其中N是大于1的自然数；线条为聚酰亚胺导热网格膜网格线，方形网格为聚酰亚胺导热网格膜网格区域；
聚酰亚胺导热网格膜网格线的宽度是一致的，宽度为1～20mm之间；聚酰亚胺导热网格膜网格区域的每个方形网格的边长为a，b；a，b的值为5～50mm。
在本发明一个较佳实施例中，聚酰亚胺导热网格膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1）将改性导热填料、有机溶剂混合，研磨后得到改性导热填料复合浆料；
步骤2）将二胺和二酐在有机溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂；
步骤3）将步骤1）制得的改性导热填料复合浆料和步骤2）制得的聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸导热薄膜；
步骤4）将聚酰胺酸导热薄膜亚胺化得到聚酰亚胺导热膜；
步骤5）将聚酰亚胺导热膜进行网格化划分为聚酰亚胺导热膜网格线和聚酰亚胺导热膜网格区域，再通过模切的方式将聚酰亚胺导热膜网格区域移除，保留聚酰亚胺导热膜网格线，得到聚酰亚胺导热网格膜。
在本发明一个较佳实施例中，改性导热填料是将硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液和导热填料一起混合，然后干燥后，得到改性的导热填料；
所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂和导热填料的质量比为(1～5):100；
所述的导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、石墨烯、碳纳米管、铝粉、铜粉和银粉中的一种或几种的混合物；
导热填料总质量占所述改性导热填料复合浆料质量的5～40％。
在本发明一个较佳实施例中，所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(2～10)；硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、钛酸盐和烷基硫醇中的一种或几种的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，二胺和二酐的摩尔比为0.95～1.05；
所述的二胺为4,4'-二氨基二苯醚、二氨基二苯甲烷、4,6-二甲基-间苯二胺、2,5-二甲基对苯二胺、2,4-二胺三甲苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二苯甲烷、4-(4-氨基-3,5-二甲基苄基)-2,6-二甲基苯胺、4,4'-亚甲基-2,6-二乙基苯胺、2,4-甲苯二胺、4,4'-二氨基二苯基丙烷、4,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯基丙烷和对苯二胺中的一种或两种以上的混合物；
所述二酐为均苯四甲酸二酐、3,3-4,4＇联苯四甲酸二酐、6,4’-二氨基-2’-三氟甲基-2-苯基苯并咪唑、双酚A型二醚二酐、2,2'-双[4-(3,4-二羧苯氧基)苯基]丙烷四酸二酐和二苯甲酮四酸二酐中的一种或两种以上的混合物；
所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺中的一种。
本发明的有益效果是：本发明利用模切将聚酰亚胺导热网格膜网格化的方式，能够形成多种网格结构和形状，可以根据实际需要自行决定；使夹层导热材料与基体材料一体化，极大的减少了界面热阻；通过网格化的聚酰亚胺导热网格膜的作用可将局部高度集中的热量快速扩散，提升了散热的均匀性和散热效率；利用将聚酰亚胺导热网格膜网格化和夹层与硅胶基体一体化解决了夹层结构导热复合材料不具备可弯折性、易层间开裂和材料表面硬度过大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1是本发明表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置一较佳实施例的结构示意图；
图2是利用图1所示表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置制备时的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例包括：
一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置，包括至少由底部和侧面相围形成的具有一定深度的腔体，且各方向的侧面内壁上均设有可独立调节高度的夹具，用于夹固聚酰亚胺导热网格膜4，聚酰亚胺导热网格膜4距离底部的距离为s，s为表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料厚度的0.1～0.9倍；导热硅胶5以底部为基准，向聚酰亚胺导热网格膜4方向形成厚度，聚酰亚胺导热网格膜4沉浸于导热硅胶5内。
本发明优选的腔体为一体化成型的矩形腔体，包括一个底部1和四个方向的侧面2，侧面2内壁上均设有可独立调节高度的夹具3，夹具3的调节精度大于0.1mm；由耐高温大于200℃的金属材料制成；如图1和图2所示。
导热硅胶的厚度为0.5～20mm，其Shore 00硬度为30～80聚酰亚胺导热网格膜的厚度为10～125μm，表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料厚度为1～20mm。
聚酰亚胺导热网格膜是由线条将聚酰亚胺导热网格膜划分成为N2份的方形网格，其中N是大于1的自然数，如4、9、16...；线条为聚酰亚胺导热网格膜网格线，方形网格为聚酰亚胺导热网格膜网格区域。
聚酰亚胺导热网格膜网格线的宽度是一致的，宽度为1～20mm之间，优选为3～10mm之间；网格线不会在聚酰亚胺导热网格膜上下表面留下物理痕迹的虚拟线条。
聚酰亚胺导热网格膜网格区域的每个方形网格的边长为a，b；a，b的值为5～50mm，优选为10～35mm之间。
本发明还涉及一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
①、聚酰亚胺导热网格膜的表面硅烷改性：将聚酰亚胺导热网格膜浸入硅烷偶联的乙醇溶液中静置浸泡2min～20min，然后在温度为60℃～90℃的条件下干燥0.5h～2h，干燥后得到表面硅烷改性的聚酰亚胺导热网格膜；所述的硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(1～5)；
②、在制备装置中夹固好聚酰亚胺导热网格膜，根据期望网格膜在复合材料中的位置调整网格膜距离制备装置底部的高度；
③、在制备装置中倒入导热硅胶，进行固化得到表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料。
步骤③中的导热硅胶的制备方法是：采用真空机械搅拌机将双组份液体硅胶与改性导热填料混合10min～60min，得到导热硅胶；所述的改性导热填料与双组份液体硅胶的质量比为1:(3～15)；所述的双组份液体硅胶的粘度为50cP～1000cP。
步骤①中聚酰亚胺导热网格膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1）将改性导热填料、有机溶剂混合，研磨后得到改性导热填料复合浆料；
步骤2）将二胺和二酐在有机溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂；
步骤3）将步骤1）制得的改性导热填料复合浆料和步骤2）制得的聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸导热薄膜；
步骤4）将聚酰胺酸导热薄膜亚胺化得到聚酰亚胺导热膜；
步骤5）将聚酰亚胺导热膜进行网格化划分为聚酰亚胺导热膜网格线和聚酰亚胺导热膜网格区域，再通过模切的方式将聚酰亚胺导热网格膜网格区域移除，保留聚酰亚胺导热膜网格线，得到聚酰亚胺导热网格膜。
改性导热填料是将硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液和导热填料一起混合1min～15min，然后在温度为80℃～120℃的条件下干燥2h～6h，干燥后得到改性的导热填料。
所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂和导热填料的质量比为(1～5):100；
所述的导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、石墨烯、碳纳米管、铝粉、铜粉和银粉中的一种或几种的混合物；
导热填料总质量占所述改性导热填料复合浆料质量的5～40％，优选为10～25%。
所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(2～10)；硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、钛酸盐和烷基硫醇中的一种或几种的混合物。
二胺和二酐的摩尔比为0.95～1.05。
所述的二胺为4,4'-二氨基二苯醚、二氨基二苯甲烷、4,6-二甲基-间苯二胺、2,5-二甲基对苯二胺、2,4-二胺三甲苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二苯甲烷、4-(4-氨基-3,5-二甲基苄基)-2,6-二甲基苯胺、4,4'-亚甲基-2,6-二乙基苯胺、2,4-甲苯二胺、4,4'-二氨基二苯基丙烷、4,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯基丙烷和对苯二胺中的一种或两种以上的混合物。
所述二酐为均苯四甲酸二酐、3,3-4,4＇联苯四甲酸二酐、6,4’-二氨基-2’-三氟甲基-2-苯基苯并咪唑、双酚A型二醚二酐、2,2'-双[4-(3,4-二羧苯氧基)苯基]丙烷四酸二酐和二苯甲酮四酸二酐中的一种或两种以上的混合物。
所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺中的一种。
聚酰胺酸的亚胺化方法为化学亚胺化法或热亚胺化法。
具体实施例1：一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备改性导热填料：
将硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液和导热填料一起加到高速混合机中混合9min，然后在温度为100℃的条件下干燥4h，得到改性的导热填料；所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:10；所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂和导热填料的质量比为1:100。
二、制备聚酰亚胺导热网格膜：
将改性导热填料、有机溶剂混合，研磨后得到改性导热填料复合浆料。二胺和二酐在有机溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂。将改性导热填料复合浆料和聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸导热薄膜。将聚酰胺酸导热薄膜亚胺化得到聚酰亚胺导热膜。将聚酰亚胺导热膜按照一定方式进行网格化划分为聚酰亚胺导热膜网格线和聚酰亚胺导热膜网格区域移除，保留聚酰亚胺导热薄膜网格线，得到聚酰亚胺导热网格膜。
三、制备导热硅胶：
采用真空机械搅拌机将双组份液体硅胶与改性导热填料混合20min，得到导热硅胶；所述的改性导热填料与双组份液体硅胶的质量比为1:9；所述的双组份液体硅胶的粘度为760cP；
四、制备层状交替结构的聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶膜复合材料：
①、聚酰亚胺导热网格膜的表面硅烷改性：将聚酰亚胺导热网格膜浸入硅烷偶联的乙醇溶液中静置浸泡2min～20min，然后在温度为60℃～90℃的条件下干燥0.5h～2h，得到表面硅烷改性的聚酰亚胺导热网格膜；所述的硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(1～5)；
②、在一体化成型制备装置中安装好聚酰亚胺导热网格膜，根据期望网格膜在复合材料中的位置调整网格膜在装置中的高度；
③、在制备装置中倒入导热硅胶，在烘箱中进行固化得到表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料；
步骤一中所述的导热填料为氧化铝8g、氮化硼2g、石墨烯0.2g；
步骤二所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；
步骤二中所述的二胺为对苯二胺，二酐为均苯四甲酸二酐，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
步骤二中所述的二胺和二酐的摩尔比为1.02；
步骤二中所述的导热填料总质量占所述改性导热填料复合浆料质量的10％；
步骤二中所述的聚酰胺酸的亚胺化方法为化学亚胺化法；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜的厚度为50μm；
步骤二中所述的按照一定方式将聚酰亚胺导热网格膜网格化划分为通过线条将聚酰亚胺导热网格膜划分成为9份的统一方形网格。其中线条为聚酰亚胺导热网格膜网格线，方形网格为聚酰亚胺导热网格膜网格区域；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜网格线宽度为3mm；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜网格区域的每个方形网格区域的边长a为8mm，边长b为8mm；
步骤四中所述的网格膜在导热硅胶复合材料中的位置为距离导热硅胶下表面1mm。
步骤四中所述的网格膜在制备装置中的高度为1mm。
步骤四中所述的导热硅胶的厚度均为2mm，其Shore 00硬度为50。
步骤四中所述的表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的厚度为2mm。
具体实施例2：一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备改性导热填料：
将硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液和导热填料一起加到高速混合机中混合5min，然后在温度为90℃的条件下干燥3h，得到改性的导热填料；所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:3；所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂和导热填料的质量比为2:100。
二、制备聚酰亚胺导热网格膜：
将改性导热填料、有机溶剂混合，研磨后得到改性导热填料复合浆料。二胺和二酐在有机溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂。将改性导热填料复合浆料和聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸导热薄膜。将聚酰胺酸导热薄膜亚胺化得到聚酰亚胺导热膜。将聚酰亚胺导热膜按照一定方式进行网格化划分为聚酰亚胺导热膜网格线和聚酰亚胺导热膜网格区域移除，保留聚酰亚胺导热薄膜网格线，得到聚酰亚胺导热网格膜。
三、制备导热硅胶：
采用真空机械搅拌机将双组份液体硅胶与改性导热填料混合30min，得到导热硅胶；所述的改性导热填料与双组份液体硅胶的质量比为1:10；所述的双组份液体硅胶的粘度为200cP；
四、制备层状交替结构的聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶膜复合材料：
①、聚酰亚胺导热网格膜的表面硅烷改性：将聚酰亚胺导热网格膜浸入硅烷偶联的乙醇溶液中静置浸泡2min～20min，然后在温度为60℃～90℃的条件下干燥0.5h～2h，得到表面硅烷改性的聚酰亚胺导热网格膜；所述的硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(1～5)；
②、在一体化成型制备装置中安装好聚酰亚胺导热网格膜，根据期望网格膜在复合材料中的位置调整网格膜在装置中的高度；
③、在制备装置中倒入导热硅胶，在烘箱中进行固化得到表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料；
步骤一中所述的导热填料为氮化铝2g、氮化硼1g、碳化硅1g、铝粉0.2g；
步骤二所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；
步骤二中所述的二胺为3,3'-二氨基二苯基丙烷，二酐为双酚A型二醚二酐，溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
步骤二中所述的二胺和二酐的摩尔比为1.0；
步骤二中所述的导热填料总质量占所述改性导热填料复合浆料质量的20％；
步骤二中所述的聚酰胺酸的亚胺化方法为热亚胺化法；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜的厚度为70μm；
步骤二中所述的按照一定方式将聚酰亚胺导热网格膜网格化划分为通过线条将聚酰亚胺导热网格膜划分成为10份的统一方形网格。其中线条为聚酰亚胺导热网格膜网格线，方形网格为聚酰亚胺导热网格膜网格区域；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜网格线宽度为3mm；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜网格区域的每个方形网格区域的边长a为5mm，边长b为5mm；
步骤四中所述的网格膜在导热硅胶复合材料中的位置为距离导热硅胶下表面1.5mm。
步骤四中所述的网格膜在制备装置中的高度为1.5mm。
步骤四中所述的导热硅胶的厚度为5mm，其Shore 00硬度为40。
步骤四中所述的表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的厚度为5mm。
具体实施例3：一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备改性导热填料：
将硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液和导热填料一起加到高速混合机中混合13min，然后在温度为110℃的条件下干燥5h，得到改性的导热填料；所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:8；所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂和导热填料的质量比为5:100。
二、制备聚酰亚胺导热网格膜：
将改性导热填料、有机溶剂混合，研磨后得到改性导热填料复合浆料。二胺和二酐在有机溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂。将改性导热填料复合浆料和聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸导热薄膜。将聚酰胺酸导热薄膜亚胺化得到聚酰亚胺导热膜。将聚酰亚胺导热膜按照一定方式进行网格化划分为聚酰亚胺导热膜网格线和聚酰亚胺导热膜网格区域移除，保留聚酰亚胺导热薄膜网格线，得到聚酰亚胺导热网格膜。
三、制备导热硅胶：
采用真空机械搅拌机将双组份液体硅胶与改性导热填料混合60min，得到导热硅胶；所述的改性导热填料与双组份液体硅胶的质量比为1:12；所述的双组份液体硅胶的粘度为850cP；
四、制备层状交替结构的聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶膜复合材料：
①、聚酰亚胺导热网格膜的表面硅烷改性：将聚酰亚胺导热网格膜浸入硅烷偶联的乙醇溶液中静置浸泡18min，然后在温度为88℃的条件下干燥1h，得到表面硅烷改性的聚酰亚胺导热网格膜；所述的硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:5；
②、在一体化成型制备装置中安装好聚酰亚胺导热网格膜，根据期望网格膜在复合材料中的位置调整网格膜在装置中的高度；
③、在制备装置中倒入导热硅胶，在烘箱中进行固化得到表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料；
步骤一中所述的导热填料为氮化硼9g、碳纳米管1.2g、银粉0.2g、铝粉0.3 g；
步骤二所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷和钛酸盐混合物；
步骤二中所述的二胺为2,4-甲苯二胺，二酐为6,4’-二氨基-2’-三氟甲基-2-苯基苯并咪唑，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
步骤二中所述的二胺和二酐的摩尔比为1.02；
步骤二中所述的导热填料总质量占所述改性导热填料复合浆料质量的15％；
步骤二中所述的聚酰胺酸的亚胺化方法为热亚胺化法；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜的厚度为125μm；
步骤二中所述的按照一定方式将聚酰亚胺导热网格膜网格化划分为通过线条将聚酰亚胺导热网格膜划分成为16份的统一方形网格。其中线条为聚酰亚胺导热网格膜网格线，方形网格为聚酰亚胺导热网格膜网格区域；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜网格线宽度为8mm；
步骤二中所述的聚酰亚胺导热网格膜网格区域的每个方形网格区域的边长a为15mm，边长b为15mm；
步骤四中所述的网格膜在导热硅胶复合材料中的位置为距离导热硅胶下表面8mm。
步骤四中所述的网格膜在制备装置中的高度为8mm。
步骤四中所述的导热硅胶的厚度为15mm，其Shore 00硬度为70。
步骤四中所述的表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的厚度为15mm。
本发明制备的复合材料将具有良好导热性能的聚酰亚胺薄膜制成导热网格与导热硅胶一体化复合，可保持材料表面低硬度、具有可弯折性且不易开裂；热量在经过聚酰亚胺导热网格时，形成由点到面的快速扩散，极大提高了该导热材料的传热能力。复合材料表面柔软、不易开裂，导热效果优良，是电子器件的理想散热材料。
制备方法是利用模切将聚酰亚胺导热薄膜网格化的方式，能够形成多种网格结构和形状，可以根据实际需要自行决定；使夹层导热材料与基体材料一体化，极大的减少了界面热阻；可以调节复合材料的导热性能，通过网格化的聚酰亚胺导热薄膜的作用可将局部高度集中的热量快速扩散，提升了散热的均匀性和散热效率；利用将聚酰亚胺导热薄膜网格化和夹层与硅胶基体一体化解决了夹层结构导热复合材料不具备可弯折性、易层间开裂和材料表面硬度过大的问题。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置，其特征在于，包括至少由底部和侧面相围形成的具有一定深度的腔体，且各方向的侧面内壁上均设有可独立调节高度的夹具，用于夹固聚酰亚胺导热网格膜，聚酰亚胺导热网格膜距离底部的距离为s，s为表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料厚度的0.1～0.9倍；导热硅胶以底部为基准，向聚酰亚胺导热网格膜方向形成厚度，聚酰亚胺导热网格膜沉浸于导热硅胶内。
2.根据权利要求1所述的表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置，其特征在于，所述腔体为一体化成型的矩形腔体，包括一个底部和四个方向的侧面，由耐高温大于200℃的金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料的制备装置，其特征在于，导热硅胶的厚度为1～20mm，聚酰亚胺导热网格膜的厚度为10～125μm，表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料厚度为1～20mm。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备装置制备复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①、聚酰亚胺导热网格膜的表面硅烷改性：将聚酰亚胺导热网格膜浸入硅烷偶联剂的乙醇溶液中静置浸泡，然后干燥后得到表面硅烷改性的聚酰亚胺导热网格膜；所述的硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(1～5)；
②、在制备装置中夹固好聚酰亚胺导热网格膜，根据期望网格膜在复合材料中的位置调整网格膜距离制备装置底部的高度；
③、在制备装置中倒入导热硅胶，进行固化得到表面柔软的一体化聚酰亚胺导热网格膜/导热硅胶复合材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，导热硅胶的制备方法是：将双组份液体硅胶与改性导热填料混合，得到导热硅胶；其中，改性导热填料与双组份液体硅胶的质量比为1:(3～15)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，聚酰亚胺导热网格膜是由线条将聚酰亚胺导热网格膜划分成为N2份的方形网格，其中N是大于1的自然数；线条为聚酰亚胺导热网格膜网格线，方形网格为聚酰亚胺导热网格膜网格区域；
聚酰亚胺导热网格膜网格线的宽度是一致的，宽度为1～20mm之间；聚酰亚胺导热网格膜网格区域的每个方形网格的边长为a，b；a，b的值为5～50mm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，聚酰亚胺导热网格膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1）将改性导热填料、有机溶剂混合，研磨后得到改性导热填料复合浆料；
步骤2）将二胺和二酐在有机溶剂中反应，得到聚酰胺酸树脂；
步骤3）将步骤1）制得的改性导热填料复合浆料和步骤2）制得的聚酰胺酸树脂混合、脱泡、流延得到聚酰胺酸导热薄膜；
步骤4）将聚酰胺酸导热薄膜亚胺化得到聚酰亚胺导热膜；
步骤5）将聚酰亚胺导热膜进行网格化划分为聚酰亚胺导热膜网格线和聚酰亚胺导热膜网格区域，再通过模切的方式将聚酰亚胺导热膜网格区域移除，保留聚酰亚胺导热膜网格线，得到聚酰亚胺导热网格膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，改性导热填料是将硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液和导热填料一起混合，然后干燥后，得到改性的导热填料；
所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中的硅烷偶联剂和导热填料的质量比为(1～5):100；
所述的导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、石墨烯、碳纳米管、铝粉、铜粉和银粉中的一种或几种的混合物；
导热填料总质量占所述改性导热填料复合浆料质量的5～40％。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂的无水乙醇混合溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1:(2～10)；硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、钛酸盐和烷基硫醇中的一种或几种的混合物。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，二胺和二酐的摩尔比为0.95～1.05；
所述的二胺为4,4'-二氨基二苯醚、二氨基二苯甲烷、4,6-二甲基-间苯二胺、2,5-二甲基对苯二胺、2,4-二胺三甲苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二苯甲烷、4-(4-氨基-3,5-二甲基苄基)-2,6-二甲基苯胺、4,4'-亚甲基-2,6-二乙基苯胺、2,4-甲苯二胺、4,4'-二氨基二苯基丙烷、4,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯基丙烷和对苯二胺中的一种或两种以上的混合物；
所述二酐为均苯四甲酸二酐、3,3-4,4＇联苯四甲酸二酐、6,4’-二氨基-2’-三氟甲基-2-苯基苯并咪唑、双酚A型二醚二酐、2,2'-双[4-(3,4-二羧苯氧基)苯基]丙烷四酸二酐和二苯甲酮四酸二酐中的一种或两种以上的混合物；
所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺中的一种。
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