JP2023539248A - Polyimide film manufacturing method for graphite sheet and graphite sheet manufacturing method - Google Patents

Polyimide film manufacturing method for graphite sheet and graphite sheet manufacturing method Download PDF

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Abstract

ポリアミック酸溶液を用意し、前記ポリアミック酸溶液にゼータ電位が+30mV~+40mVまたは-40mV~-30mVの昇華性無機充填剤溶液を添加してポリイミドフィルム用前駆体組成物を製造し、かつ前記前駆体組成物からポリイミドフィルムを得るステップを含むグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法、およびこれを用いたグラファイトシートの製造方法が開示される。【選択図】なしA polyamic acid solution is prepared, and a sublimable inorganic filler solution having a zeta potential of +30 mV to +40 mV or -40 mV to -30 mV is added to the polyamic acid solution to produce a precursor composition for a polyimide film, and the precursor composition Disclosed are a method for producing a polyimide film for a graphite sheet, which includes the step of obtaining a polyimide film from a composition, and a method for producing a graphite sheet using the same. [Selection diagram] None

Description

グラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法およびグラファイトシートの製造方法に関するものであり、より詳しくは、熱伝導度に優れたグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法およびグラファイトのシート製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a polyimide film for a graphite sheet and a method for producing a graphite sheet, and more specifically, it relates to a method for producing a polyimide film for a graphite sheet and a method for producing a graphite sheet with excellent thermal conductivity.

近年の電子機器は、軽量化、小型化、薄型化、高集積化しており、これによって電子機器には多くの熱が発生している。このような熱は製品の寿命を短くするか、故障や誤動作などを引き起こす可能性がある。そのため、電子機器に対する熱管理が重要な課題となっている。 In recent years, electronic devices have become lighter, smaller, thinner, and more highly integrated, and as a result, electronic devices generate a lot of heat. Such heat can shorten the product's lifespan or cause it to malfunction or malfunction. Therefore, thermal management of electronic devices has become an important issue.

グラファイトシートは、銅やアルミニウムなどの金属シートよりも高い熱伝導率を有しており、電子機器の放熱部材として注目されている。このようなグラファイトシートは様々な方法で製造することができ、例えば、高分子フィルムを炭化および黒鉛化して製造することができる。特に、ポリイミドフィルムは、これらの優れた機械的・熱的寸法安定性、化学的安定性などによって、グラファイトシート製造用高分子フィルムとして脚光を浴びている。 Graphite sheets have higher thermal conductivity than metal sheets such as copper and aluminum, and are attracting attention as heat dissipation members for electronic devices. Such graphite sheets can be produced in various ways, for example by carbonizing and graphitizing a polymer film. In particular, polyimide films are attracting attention as polymer films for producing graphite sheets due to their excellent mechanical and thermal dimensional stability and chemical stability.

ポリイミドフィルムから製造されるグラファイトシートの物性は、ポリイミドフィルムの物性の影響を受けることが知られている。したがって、様々なグラファイトシート用ポリイミドフィルムの開発が行われているが、より高い熱伝導度を有するグラファイトシートを製造できるポリイミドフィルムが依然として必要な実情である。 It is known that the physical properties of a graphite sheet manufactured from a polyimide film are affected by the physical properties of the polyimide film. Therefore, although various polyimide films for graphite sheets have been developed, there is still a need for polyimide films that can produce graphite sheets with higher thermal conductivity.

本発明の目的は、熱伝導率に優れたグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法およびグラファイトシートの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for producing a polyimide film for graphite sheets and a method for producing graphite sheets that have excellent thermal conductivity.

1.一様態によれば、グラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法が提供される。前記方法は、ポリアミック酸溶液を用意し、前記ポリアミック酸溶液にゼータ電位が+30mV~+40mVまたは-40mV~-30mVの昇華性無機充填剤溶液を添加してポリイミドフィルム用前駆体組成物を製造し、かつ前記前駆体組成物からポリイミドフィルムを得るステップを含んでもよい。 1. According to one embodiment, a method for manufacturing a polyimide film for graphite sheets is provided. The method includes preparing a polyamic acid solution, adding a sublimable inorganic filler solution having a zeta potential of +30 mV to +40 mV or -40 mV to -30 mV to the polyamic acid solution to produce a precursor composition for a polyimide film, The method may also include the step of obtaining a polyimide film from the precursor composition.

2.前記1.において、前記ポリアミック酸溶液は、溶媒中にジアミン単量体と二無水物単量体を反応させて製造され、前記ジアミン単量体は、4,4’-オキシジアニリン(4,4’-oxydianiline)、3,4’-オキシジアニリン、p-フェニレンジアミン(p-phenylene diamine)、m-フェニレンジアミン、4,4’-メチレンジアニリン、3,3’-メチレンジアニリン、またはこれらの組み合わせを含み、前記二無水物単量体は、ピロメリット酸二無水物(pyromellitic dianhydride),3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。 2. Said 1. The polyamic acid solution is produced by reacting a diamine monomer and a dianhydride monomer in a solvent, and the diamine monomer is 4,4'-oxydianiline (4,4'- oxydianiline), 3,4'-oxydianiline, p-phenylene diamine, m-phenylene diamine, 4,4'-methylene dianiline, 3,3'-methylene dianiline, or a combination thereof The dianhydride monomer includes pyromellitic dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4- Biphenyltetracarboxylic dianhydride, oxydiphthalic anhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, or a combination thereof May include.

3.前記1.または2.において、前記昇華性無機充填剤溶液中の前記昇華性無機充填剤の平均粒径(D50)は、2μm~10μmであってもよい。 3. Said 1. or 2. In this, the average particle size (D 50 ) of the sublimable inorganic filler in the sublimable inorganic filler solution may be 2 μm to 10 μm.

4.前記1.~3.のいずれかにおいて、前記昇華性無機充填剤は、第2リン酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。 4. Said 1. ~3. In any of these, the sublimable inorganic filler may include dibasic calcium phosphate, barium sulfate, calcium carbonate, or a combination thereof.

5.前記1.~4.のいずれかにおいて、前記ポリアミック酸100重量部を基準として前記昇華性無機充填剤を0.1重量部~0.3重量部で添加してもよい。 5. Said 1. ~4. In any of the above, the sublimable inorganic filler may be added in an amount of 0.1 part by weight to 0.3 part by weight based on 100 parts by weight of the polyamic acid.

6.前記1.~5.のいずれかにおいて、前記前駆体組成物は、脱水剤およびイミド化剤をさらに含み、前記前駆体組成物からポリイミドフィルムを得るステップは、前記前駆体組成物を支持体上に製膜し乾燥してゲルフィルムを製造し、かつ前記ゲルフィルムを熱処理するステップを含んでもよい。 6. Said 1. ~5. In any of the above, the precursor composition further includes a dehydrating agent and an imidizing agent, and the step of obtaining a polyimide film from the precursor composition includes forming a film of the precursor composition on a support and drying it. The method may include the step of manufacturing a gel film by using a method of manufacturing a gel film, and heat-treating the gel film.

7.前記1.~6.のいずれかにおいて、前記ポリイミドフィルムは、ISO 1997基準に基づいて測定した粗さ(Ra)が10nm~15nmであってもよい。 7. Said 1. ~6. In any of the above, the polyimide film may have a roughness (Ra) of 10 nm to 15 nm as measured based on the ISO 1997 standard.

8.他の様態によれば、グラファイトシートの製造方法が提供される。前記方法は、前記1.~7.のいずれかに記載のポリイミドフィルムを製造し、かつ前記ポリイミドフィルムを炭化および黒鉛化してグラファイトシートを得るステップを含んでもよい。 8. According to another aspect, a method of manufacturing a graphite sheet is provided. The method described in 1. ~7. The method may include producing a polyimide film according to any one of the above, and carbonizing and graphitizing the polyimide film to obtain a graphite sheet.

9.前記8.において、前記グラファイトシートは、厚さが20μm~40μmであり、熱伝導度が1,400W/m・K以上であってもよい。 9. Above 8. In the method, the graphite sheet may have a thickness of 20 μm to 40 μm and a thermal conductivity of 1,400 W/m·K or more.

本発明は、熱伝導度に優れたグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法およびグラファイトシートの製造方法を提供する効果を有する。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention has the effect of providing the manufacturing method of the polyimide film for graphite sheets with excellent thermal conductivity, and the manufacturing method of a graphite sheet.

本明細書中の単数の表現は、文脈上明らかに別に意味しない限り、複数の表現を含む。 References to the singular term herein include the plural term unless the context clearly dictates otherwise.

「~上」、「~上部に」、「~下部に」、「~側に」などで2つの部分の位置関係が説明される場合、「直」または「直接」が使用されない限り、2つの部分の間に1つ以上の他の部分が位置してもよい。 When the positional relationship of two parts is described with words such as "on top", "on top", "bottom on", "on the side", etc., unless "directly" or "directly" is used, One or more other parts may be located between the parts.

本明細書中の「含む」または「有する」などの用語は、明細書に記載された特徴または構成要素が存在することを意味するものであり、1つ以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。 The use of terms such as "comprising" or "having" herein refers to the presence of a feature or component described in the specification, and one or more additional features or components. This does not exclude the possibility that this may occur.

構成要素を解釈する際には、別途の明示的な記載がなくても誤差範囲を含むものと解釈する。 When interpreting the constituent elements, they shall be interpreted to include a margin of error even if there is no separate explicit statement.

本明細書中で数値範囲を示す「a~b」において、「~」は、≧aであり、≦bであるものと定義する。 In this specification, "a to b" indicating a numerical range is defined as ≧a and ≦b.

本発明の一様態によれば、グラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法(以下、「ポリイミドフィルム製造方法」)が提供される。前記方法は、ポリアミック酸溶液を用意し、前記ポリアミック酸溶液にゼータ電位が+30mV~+40mVまたは-40mV~-30mVの昇華性無機充填剤溶液を添加してポリイミドフィルム用前駆体組成物を製造し、かつ前記前駆体組成物からポリイミドフィルムを得るステップを含んでもよい。 According to one aspect of the present invention, a method for producing a polyimide film for a graphite sheet (hereinafter referred to as a "method for producing a polyimide film") is provided. The method includes preparing a polyamic acid solution, adding a sublimable inorganic filler solution having a zeta potential of +30 mV to +40 mV or -40 mV to -30 mV to the polyamic acid solution to produce a precursor composition for a polyimide film, The method may also include the step of obtaining a polyimide film from the precursor composition.

以下、各ステップをより詳細に説明する。 Each step will be explained in more detail below.

まず、ポリアミック酸溶液を用意する。 First, a polyamic acid solution is prepared.

ポリアミック酸溶液は、当該技術分野における公知の通常の方法を使用して用意することができる。例えば、ポリアミック酸溶液は、溶媒中にジアミン単量体と二無水物単量体を反応させて製造することができ、このとき、用いられる溶媒、ジアミン単量体および二無水物単量体の種類および数は、特に限定されない。 Polyamic acid solutions can be prepared using conventional methods known in the art. For example, a polyamic acid solution can be produced by reacting a diamine monomer and a dianhydride monomer in a solvent. The type and number are not particularly limited.

溶媒は、ポリアミック酸を溶解できるものであれば、特に限定されない。例えば、溶媒は非プロトン性極性溶媒(aprotic polar solvent)を含んでもよい。非プロトン性極性溶媒の例としては、N,N’-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N’-ジメチルアセトアミド(DMAc)などのアミド系溶媒、p-クロロフェノール、o-クロロフェノールなどのフェノール系溶媒、N-メチル-ピロリドン(NMP)、γ-ブチロラクトン(GBL)、ジグリム(Diglyme)などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上組み合わせて用いられてもよい。場合によっては、トルエン、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メタノール、エタノール、水などの補助的溶媒を用いてポリアミック酸の溶解度を調節してもよい。 The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the polyamic acid. For example, the solvent may include an aprotic polar solvent. Examples of aprotic polar solvents include amide solvents such as N,N'-dimethylformamide (DMF) and N,N'-dimethylacetamide (DMAc), and phenolic solvents such as p-chlorophenol and o-chlorophenol. Solvents include N-methyl-pyrrolidone (NMP), γ-butyrolactone (GBL), Diglyme, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Optionally, auxiliary solvents such as toluene, tetrahydrofuran (THF), acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methanol, ethanol, water, etc. may be used to adjust the solubility of the polyamic acid.

ジアミン単量体としては、本発明の目的を損なわない範囲内で当該技術分野における公知の様々なジアミン単量体が制限なく用いられてもよい。例えば、ジアミン単量体は、4,4’-オキシジアニリン(4,4’-oxydianiline:ODA)、3,4’-オキシジアニリン、p-フェニレンジアミン(p-phenylene diamine:PPD)、m-フェニレンジアミン、4,4’-メチレンジアニリン、3,3’-メチレンジアニリン、またはこれらの組み合わせを含んでもよく、このような場合、分子配向に有利なポリイミドフィルムの形成が可能であり、炭化、黒鉛化時に優れた熱伝導度を有するグラファイトシートを形成することができる。 As the diamine monomer, various diamine monomers known in the art may be used without limitation within a range that does not impair the purpose of the present invention. For example, diamine monomers include 4,4'-oxydianiline (ODA), 3,4'-oxydianiline, p-phenylene diamine (PPD), m - may include phenylene diamine, 4,4'-methylene dianiline, 3,3'-methylene dianiline, or a combination thereof, in which case the formation of a polyimide film that favors molecular orientation is possible; A graphite sheet with excellent thermal conductivity can be formed during carbonization and graphitization.

二無水物単量体としては、本発明の目的を損なわない範囲内で当該技術分野における公知の種々の二無水物単量体を制限なく用いられてもよい。例えば、二無水物単量体は、ピロメリット酸二無水物(pyromellitic dianhydride:PMDA)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、またはこれらの組み合わせを含んでもよく、このような場合、分子配向に有利なポリイミドフィルムの形成が可能であり、炭化、黒鉛化時に優れた熱伝導率を有するグラファイトシートを形成することができる。 As the dianhydride monomer, various dianhydride monomers known in the art may be used without restriction within a range that does not impair the purpose of the present invention. For example, dianhydride monomers include pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4- Biphenyltetracarboxylic dianhydride, oxydiphthalic anhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, or a combination thereof In such a case, it is possible to form a polyimide film that is advantageous for molecular orientation, and it is possible to form a graphite sheet having excellent thermal conductivity upon carbonization and graphitization.

ジアミン単量体と二無水物単量体とは実質的に等モルになるように溶媒中に含まれるが、ここで、「実質的に等モル」とは、ジアミン単量体全体のモル数を基準として二無水物単量体が99.8モル%~100.2モル%で含まれることを意味する。ジアミン単量体と二無水物単量体とを実質的に等モルで反応させることは、例えば、
(a)溶媒中にジアミン単量体(または、二無水物単量体)全部を投入し、実質的に等モル量で二無水物単量体(または、ジアミン単量体)を投入して反応させる方法、
(b)溶媒中にジアミン単量体(または、二無水物単量体)の一部を投入し、ジアミン単量体(または、二無水物単量体)に対して95モル%~105モル%の割合で二無水物単量体(または、ジアミン単量体)を投入した後、実質的に等モル量となるようにジアミン単量体および/または二無水物単量体を投入して反応させる方法、
(c)溶媒中にジアミン単量体(または、二無水物単量体)の一部および二無水物単量体(または、ジアミン単量体)の一部のいずれかが過量になるように投入して第1組成物を形成し、別の溶媒中にジアミン単量体(または、二無水物単量体)の一部および二無水物単量体(または、ジアミン単量体)の一部のいずれかが過量になるように投入して第2の組成物を形成し、第1の組成物と第2の組成物を混合して反応させるが、このとき、第1組成物でジアミン単量体(または、二無水物単量体)が過量である場合、第2の組成物では二無水物単量体(または、ジアミン単量体)を過量にする方法などが挙げられる。前記(a)~(c)において、ジアミン単量体および二無水物単量体は、1種以上(例えば、1種または2種)のジアミン単量体および二無水物単量体を意味する。
The diamine monomer and the dianhydride monomer are contained in the solvent in substantially equimolar amounts; here, "substantially equimolar" refers to the number of moles of the entire diamine monomer. This means that the dianhydride monomer is contained in an amount of 99.8 mol % to 100.2 mol % based on . Reacting the diamine monomer and the dianhydride monomer in substantially equimolar amounts can, for example,
(a) Adding the entire diamine monomer (or dianhydride monomer) to a solvent, and adding dianhydride monomer (or diamine monomer) in a substantially equimolar amount; how to react,
(b) A portion of the diamine monomer (or dianhydride monomer) is added to the solvent, and 95 mol % to 105 mol % based on the diamine monomer (or dianhydride monomer) is added. After adding dianhydride monomer (or diamine monomer) at a ratio of %, diamine monomer and/or dianhydride monomer are added in substantially equimolar amounts. how to react,
(c) Either part of the diamine monomer (or dianhydride monomer) or part of the dianhydride monomer (or diamine monomer) is in excess amount in the solvent. a portion of the diamine monomer (or dianhydride monomer) and a portion of the dianhydride monomer (or diamine monomer) in another solvent to form a first composition. The first composition and the second composition are mixed and reacted, but at this time, the diamine When the monomer (or dianhydride monomer) is in an excessive amount, a method of using an excessive amount of the dianhydride monomer (or diamine monomer) in the second composition can be mentioned. In (a) to (c) above, the diamine monomer and dianhydride monomer mean one or more (for example, one or two) diamine monomer and dianhydride monomer. .

一具現例によれば、ポリアミック酸は、ポリアミック酸溶液100重量部を基準として5重量部~35重量部で含まれてもよい。前記範囲でポリアミック酸溶液は、フィルムを形成するのに適した分子量および粘度を有することができる。例えば、ポリアミック酸は、ポリアミック酸溶液100重量部を基準として5重量部~30重量部、他の例としては、15重量部~20重量部で含まれてもよいが、これに限定されるものではない。 According to one embodiment, the polyamic acid may be included in an amount of 5 parts by weight to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyamic acid solution. Within the above range, the polyamic acid solution may have a molecular weight and viscosity suitable for forming a film. For example, the polyamic acid may be contained in an amount of 5 parts by weight to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyamic acid solution, and as another example, 15 parts by weight to 20 parts by weight, but the content is not limited thereto. isn't it.

一具現例によれば、ポリアミック酸溶液は、23℃、せん断速度1s-1で粘度が100,000cP~500,000cPであってもよい。前記範囲でポリアミック酸が所定の分子量を有するようにしながらも、ポリイミドフィルム製膜時での工程性に優れる。ここで、「粘度」は、HAAKE Mars Rheometerを用いて測定してもよい。例えば、ポリアミック酸溶液の粘度は23℃、せん断速度1s-1で150,000cP~450,000cP、他の例としては、200,000cP~400,000cP、さらに他の例としては、250,000cP~350,000cPであってもよいが、これに限定されるものではない。 According to one embodiment, the polyamic acid solution may have a viscosity of 100,000 cP to 500,000 cP at 23° C. and a shear rate of 1 s -1 . Within the above range, the polyamic acid has a predetermined molecular weight while providing excellent processability when forming a polyimide film. Here, "viscosity" may be measured using a HAAKE Mars Rheometer. For example, the viscosity of a polyamic acid solution is 150,000 cP to 450,000 cP at 23° C. and a shear rate of 1 s -1 , another example is 200,000 cP to 400,000 cP, and still another example is 250,000 cP to 450,000 cP. It may be 350,000 cP, but is not limited to this.

一具現例によれば、ポリアミック酸は、重量平均分子量が100,000g/mol~500,000g/molであってもよい。前記範囲でより優れた熱伝導率を有するグラファイトシートを製造するために有利である。ここで、「重量平均分子量」は、ゲルクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレンを標準試料として用いて測定してもよい。例えば、ポリアミック酸の重量平均分子量は150,000g/mol~500,000g/mol、他の例としては、100,000g/mol~400,000g/molであってもよいが、これに限定されるものではない。 According to one embodiment, the polyamic acid may have a weight average molecular weight of 100,000 g/mol to 500,000 g/mol. This range is advantageous for producing graphite sheets with better thermal conductivity. Here, the "weight average molecular weight" may be measured using gel chromatography (GPC) using polystyrene as a standard sample. For example, the weight average molecular weight of polyamic acid may be 150,000 g/mol to 500,000 g/mol, and as another example, it may be 100,000 g/mol to 400,000 g/mol, but is not limited thereto. It's not a thing.

次いで、ポリアミック酸溶液にゼータ電位が+30mV~+40mVまたは-40mV~-30mVの昇華性無機充填剤溶液を添加してポリイミドフィルム用前駆体組成物を製造する。 Next, a sublimable inorganic filler solution having a zeta potential of +30 mV to +40 mV or -40 mV to -30 mV is added to the polyamic acid solution to prepare a polyimide film precursor composition.

「昇華性無機充填剤」とは、グラファイトシートの製造時に炭化および/または黒鉛化工程中に熱によって昇華する無機充填剤を意味する。ポリイミドフィルムが昇華性無機充填剤を含む場合、グラファイトシート製造時に、昇華性無機充填剤の昇華を通じて発生する気体によってグラファイトシートに空隙を形成されることもある。これは、グラファイトシート製造時に発生する昇華ガスの排気を円滑にして、良質のグラファイトシートが得られるようにするだけでなく、グラファイトシートの柔軟性を向上させ、終局的にグラファイトシートの取り扱い性および成形性を向上させることができる。昇華性無機充填剤の例としては、第2リン酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。 "Sublimable inorganic filler" means an inorganic filler that sublimes by heat during the carbonization and/or graphitization process during the production of graphite sheets. When the polyimide film includes a sublimable inorganic filler, voids may be formed in the graphite sheet due to gas generated through sublimation of the sublimable inorganic filler during manufacture of the graphite sheet. This not only makes it possible to smoothly exhaust the sublimation gas generated during graphite sheet manufacturing to obtain a high-quality graphite sheet, but also improves the flexibility of the graphite sheet, ultimately improving the handling properties of the graphite sheet. Moldability can be improved. Examples of sublimable inorganic fillers include dibasic calcium phosphate, barium sulfate, calcium carbonate, etc., but are not limited thereto.

本発明の発明者は、昇華性無機充填剤溶液のゼータ電位を+30mV~+40mVまたは-40mV~-30mVに制御してポリアミック酸溶液に添加した後、ポリイミドフィルムを製造する場合、昇華性無機充填剤がポリイミドフィルム内で適正な大きさ、均一な粒度分布を有しながら均一に分散することができ、その結果、熱伝導度に優れたグラファイトシートの製造が可能であることを見出し、本発明を完成した。ここで、「ゼータ電位」は、ゼータ電位測定機器を用いて、ISO 13099-2(colloidal systems-methods for zeta-potential determination-part 2:optical methods)に基づいて測定してもよい。一具現例によれば、昇華性無機充填剤溶液のゼータ電位は、+32mV~+40mVまたは-40mV~-32mVであってもよい。他の具現例によれば、昇華性無機充填剤溶液のゼータ電位は、+35mV~+40mVまたは-35mV~-40mVであってもよいが、これらに限定されるものではない。 The inventor of the present invention controlled the zeta potential of the sublimable inorganic filler solution to +30 mV to +40 mV or -40 mV to -30 mV and added it to the polyamic acid solution. They found that they can be uniformly dispersed in a polyimide film with an appropriate size and uniform particle size distribution, and as a result, it is possible to produce a graphite sheet with excellent thermal conductivity, and have developed the present invention. completed. Here, "zeta potential" can be measured using a zeta potential measuring device based on ISO 13099-2 (colloidal systems-methods for zeta-potential determination-part 2: optical methods). Good. According to one embodiment, the zeta potential of the sublimable inorganic filler solution may be between +32 mV and +40 mV or between -40 mV and -32 mV. According to other embodiments, the zeta potential of the sublimable inorganic filler solution may be between +35 mV and +40 mV or between -35 mV and -40 mV, but is not limited thereto.

ゼータ電位制御方法は、特に制限されず、当該技術分野における通常の技術者に公知の様々な方法を使用してもよい。例えば、昇華性無機充填剤溶液のゼータ電位は、昇華性無機充填剤含有溶液に界面活性剤を添加するか、電荷を帯びた高分子を添加するか、昇華性無機充填剤含有溶液のpHを調節するなどの方法で制御することができる。 The zeta potential control method is not particularly limited, and various methods known to those skilled in the art may be used. For example, the zeta potential of a sublimable inorganic filler solution can be determined by adding a surfactant or a charged polymer to the sublimable inorganic filler-containing solution, or by changing the pH of the sublimable inorganic filler-containing solution. It can be controlled by adjusting or other methods.

昇華性無機充填剤溶液は、溶媒および昇華性無機充填剤を含んでもよい。昇華性無機充填剤溶液に含まれる溶媒に関する説明は、ポリアミック酸溶液に含まれる溶媒に関する説明を参照する。 The sublimable inorganic filler solution may include a solvent and a sublimable inorganic filler. For the explanation regarding the solvent contained in the sublimable inorganic filler solution, refer to the explanation regarding the solvent contained in the polyamic acid solution.

一具現例によれば、昇華性無機充填剤溶液中の昇華性無機充填剤の平均粒径(D50)は、2μm~10μmであってもよい。前記範囲で昇華性無機充填剤がポリイミドフィルム内で適正な大きさ、均一な粒度分布を有しながら均一に分散することができ、その結果、熱伝導度に優れたグラファイトシートの製造が可能である。ここで、「平均粒径(D50)」は、昇華性無機充填剤溶液を25℃で5分間超音波分散させた後、粒度分析器(laser diffraction particle size analyzer)(SALD-2201,Shimadzu)を用いて測定されてもよい。例えば、昇華性無機充填剤溶液中の昇華性無機充填剤の平均粒径(D50)は、3μm~8μm、他の例としては、4μm~7μmであってもよいが、これに限定されるものではない。 According to one embodiment, the average particle size (D 50 ) of the sublimable inorganic filler in the sublimable inorganic filler solution may be between 2 μm and 10 μm. Within the above range, the sublimable inorganic filler can be uniformly dispersed within the polyimide film with an appropriate size and uniform particle size distribution, and as a result, it is possible to manufacture a graphite sheet with excellent thermal conductivity. be. Here, the "average particle size (D 50 )" is calculated using a particle size analyzer (SALD-2201, Shimadzu) after ultrasonic dispersing the sublimable inorganic filler solution at 25°C for 5 minutes. It may be measured using For example, the average particle size (D 50 ) of the sublimable inorganic filler in the sublimable inorganic filler solution may be 3 μm to 8 μm, and as another example, may be 4 μm to 7 μm, but is not limited thereto. It's not a thing.

一具現例によれば、昇華性無機充填剤は、ポリアミック酸100重量部を基準として0.05重量部~0.3重量部で添加されてもよい。前記範囲で昇華性無機充填剤がポリイミドフィルム内で適正な大きさ、均一な粒度分布を有しながら均一に分散することができ、その結果、熱伝導度に優れたグラファイトシートの製造が可能である。例えば、昇華性無機充填剤は、ポリアミック酸100重量部を基準として0.10重量部~0.28重量部、他の例としては、0.12重量部~0.26重量部で添加してもよいが、これに限定されるものではない。 According to one embodiment, the sublimable inorganic filler may be added in an amount of 0.05 parts by weight to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of polyamic acid. Within the above range, the sublimable inorganic filler can be uniformly dispersed within the polyimide film with an appropriate size and uniform particle size distribution, and as a result, it is possible to manufacture a graphite sheet with excellent thermal conductivity. be. For example, the sublimable inorganic filler may be added in an amount of 0.10 parts by weight to 0.28 parts by weight, based on 100 parts by weight of polyamic acid, and as another example, 0.12 parts by weight to 0.26 parts by weight. However, it is not limited to this.

その後、前駆体組成物からポリイミドフィルムを得る。 Thereafter, a polyimide film is obtained from the precursor composition.

前駆体組成物からポリイミドフィルムを得る方法は、特に制限されず、当該技術分野における通常の技術者に公知の様々な方法を使用してもよい。例えば、ポリイミドフィルムは、熱イミド化法、化学イミド化法、または熱イミド化法と化学イミド化法とを併用した複合イミド化法を使用して得ても良い。 The method for obtaining the polyimide film from the precursor composition is not particularly limited, and various methods known to those skilled in the art may be used. For example, the polyimide film may be obtained using a thermal imidization method, a chemical imidization method, or a composite imidization method using a combination of a thermal imidization method and a chemical imidization method.

熱イミド化法は、脱水剤、イミド化剤などを用いずに加熱のみでイミド化反応を進行させる方法であり、例えば、前駆体組成物を支持体上に塗布した後、40℃~400℃(例えば、40℃~300℃)の温度範囲で徐々に昇温させ、1時間~8時間熱処理してポリイミドフィルムを得る方法である。 The thermal imidization method is a method in which the imidization reaction proceeds only by heating without using a dehydrating agent or an imidizing agent. For example, after coating a precursor composition on a support, the temperature is heated at 40°C to 400°C. In this method, the temperature is gradually raised in a temperature range of 40° C. to 300° C., and a polyimide film is obtained by heat treatment for 1 hour to 8 hours.

化学イミド化法は、前駆体組成物に脱水剤および/またはイミド化剤を適用してポリアミック酸のイミド化を促進する方法である。 The chemical imidization method is a method of applying a dehydrating agent and/or an imidizing agent to a precursor composition to promote imidization of polyamic acid.

複合イミド化法は、前駆体組成物に脱水剤およびイミド化剤を投入し、支持体上に塗布した後、80℃~200℃(例えば、100℃~180℃)で加熱して脱水剤およびイミド化剤を活性化し、部分的に硬化した後、200℃~400℃で5秒~400秒間加熱することによってポリイミドフィルムを得る方法である。 In the composite imidization method, a dehydrating agent and an imidizing agent are added to a precursor composition, coated on a support, and then heated at 80°C to 200°C (for example, 100°C to 180°C) to remove the dehydrating agent and the imidizing agent. This is a method of obtaining a polyimide film by activating the imidizing agent, partially curing it, and then heating it at 200° C. to 400° C. for 5 seconds to 400 seconds.

一具現例によれば、前駆体組成物は、脱水剤およびイミド化剤をさらに含み、前記前駆体組成物からポリイミドフィルムを得るステップは、前記前駆体組成物を支持体上に塗布(例えば、キャスト)し乾燥してゲルフィルムを製造し、かつ前記ゲルフィルムを熱処理するステップを含んでもよい。昇華性無機充填剤溶液と脱水剤およびイミド化剤の添加順序は、特に限定されず、ポリアミック酸溶液に昇華性無機充填剤溶液、脱水剤およびイミド化剤を同時に添加するか、ポリアミック酸溶液に昇華性無機充填剤溶液を添加した後に、脱水剤およびイミド化剤を添加してもよい。 According to one embodiment, the precursor composition further includes a dehydrating agent and an imidizing agent, and the step of obtaining a polyimide film from the precursor composition includes coating the precursor composition on a support (e.g., The method may include the steps of: casting) and drying to produce a gel film, and heat treating the gel film. The order of addition of the sublimable inorganic filler solution, dehydrating agent, and imidizing agent is not particularly limited, and the sublimable inorganic filler solution, dehydrating agent, and imidizing agent are added to the polyamic acid solution at the same time, or A dehydrating agent and an imidizing agent may be added after adding the sublimable inorganic filler solution.

「脱水剤」とは、ポリアミック酸に対する脱水作用を通じて閉環反応を促進するものである。脱水剤の例としては、脂肪族酸無水物、芳香族酸無水物、N,N’-ジアルキルカルボジイミド、低級脂肪族ハロゲン化物、ハロゲン化低級脂肪族酸無水物、アリールホスホン酸ジハロゲン化物、チオニルハロゲン化物などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上混合して用いてもよい。そのなかでも、入手の容易性およびコストの観点から、酢酸無水物、プロピオン酸無水物、乳酸無水物などの脂肪族酸無水物を用いてもよい。 A "dehydrating agent" is an agent that promotes the ring-closing reaction through a dehydrating action on polyamic acid. Examples of dehydrating agents include aliphatic acid anhydrides, aromatic acid anhydrides, N,N'-dialkylcarbodiimides, lower aliphatic halides, halogenated lower aliphatic acid anhydrides, arylphosphonic acid dihalides, and thionyl halides. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, aliphatic acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and lactic anhydride may be used from the viewpoint of availability and cost.

「イミド化剤」とは、ポリアミック酸に対する閉環反応を促進するものである。イミド化剤の例としては、脂肪族3級アミン、芳香族3級アミン、複素環式3級アミンなどが挙げられる。そのなかでも、触媒としての反応性の観点から、複素環式3級アミンを用いてもよい。複素環式3級アミンの例としては、キノリン、イソキノリン、β-ピコリン、ピリジンなどがあり、これらは単独でまたは2種以上混合して用いられてもよい。 The "imidizing agent" is one that promotes the ring-closing reaction of polyamic acid. Examples of imidizing agents include aliphatic tertiary amines, aromatic tertiary amines, and heterocyclic tertiary amines. Among them, heterocyclic tertiary amines may be used from the viewpoint of reactivity as a catalyst. Examples of the heterocyclic tertiary amine include quinoline, isoquinoline, β-picoline, and pyridine, and these may be used alone or in combination of two or more.

脱水剤およびイミド化剤の添加量は、特に限定されるものではないが、脱水剤は、ポリアミック酸中のアミック酸基1モルに対して0.5モル~7モル(他の例として、1モル~6モル)の割合で用いられてもよく、イミド化剤はポリアミック酸中のアミック酸基1モルに対して、0.05モル~3モル(他の例としては、0.2モル~2モル)の割合で用いられてもよい。前記範囲でイミド化が十分であり、フィルム状にキャストすることが容易である。 The amount of the dehydrating agent and imidizing agent to be added is not particularly limited, but the amount of the dehydrating agent to be added is 0.5 mol to 7 mol (as another example, 1 mol to 1 mol of the amic acid group in the polyamic acid). The imidizing agent may be used in a proportion of 0.05 mol to 3 mol (as another example, 0.2 mol to 3 mol) per 1 mol of amic acid groups in the polyamic acid. 2 mol). Within the above range, imidization is sufficient and it is easy to cast into a film.

ゲルフィルム製造ステップで用いられる支持体としては、ガラス板、アルミニウム箔、無端(endless) ステンレスベルト、ステンレスドラムなどが挙げられ、乾燥温度は40℃~300℃(例えば、80℃~200℃)、乾燥時間は1分~10分(例えば、3分~7分)であってもよいが、これに限定されるものではない。ここで、ゲルフィルムはポリアミック酸からポリイミドへの硬化の中間段階にあり、自己支持性を有する。 Supports used in the gel film manufacturing step include glass plates, aluminum foils, endless stainless steel belts, stainless steel drums, etc., and the drying temperature is 40°C to 300°C (for example, 80°C to 200°C), The drying time may be 1 minute to 10 minutes (eg, 3 minutes to 7 minutes), but is not limited thereto. Here, the gel film is in the intermediate stage of curing from polyamic acid to polyimide and has self-supporting properties.

場合によっては、最終的に得られるポリイミドフィルムの厚さおよび大きさを調節し、配向性を向上させるためにゲルフィルムを延伸するステップをさらに含んでいてもよく、延伸は、MD(machine direction)およびTD(transverse direction)のうち少なくとも1つの方向に行なわれてもよい。 In some cases, the gel film may further include a step of stretching the gel film in order to adjust the thickness and size of the polyimide film finally obtained and improve the orientation, and the stretching may be performed using MD (machine direction). and TD (transverse direction).

ゲルフィルムの熱処理温度は、例えば、50℃~700℃、他の例としては、150℃~600℃、別の例としては、200℃~600℃であってもよく、熱処理時間は、例えば、1分~10分(例えば、3分~7分)であってもよいが、これに限定されるものではない。ゲルフィルムの熱処理によってゲルフィルムに残存する溶媒などが除去され、残っているほとんどのアミック酸基がイミド化してポリイミドフィルムを得ても良い。 The heat treatment temperature of the gel film may be, for example, 50°C to 700°C, another example is 150°C to 600°C, another example is 200°C to 600°C, and the heat treatment time is, for example, The duration may be 1 minute to 10 minutes (for example, 3 minutes to 7 minutes), but is not limited thereto. The solvent remaining in the gel film may be removed by heat treatment of the gel film, and most of the remaining amic acid groups may be imidized to obtain a polyimide film.

場合によっては、このようにして得られたポリイミドフィルムを400℃~650℃の温度で5秒~400秒間加熱仕上げして、ポリイミドフィルムをさらに硬化してもよく、選択的に得られたポリイミドフィルムに残留し得る内部応力を緩和するために、所定の張力下で加熱仕上げを行ってもよい。 In some cases, the polyimide film thus obtained may be heat-finished at a temperature of 400° C. to 650° C. for 5 seconds to 400 seconds to further cure the polyimide film. Heat finishing may be performed under a predetermined tension to relieve internal stresses that may remain in the material.

一具現例によれば、ポリイミドフィルムは、ISO 1997基準に基づいて測定された粗さ(Ra)が10nm~15nmであってもよい。前記範囲でポリイミドフィルムからグラファイトシート製造時に熱伝導度が上昇する効果があり得るが、これに限定されるものではない。 According to one embodiment, the polyimide film may have a roughness (Ra) of 10 nm to 15 nm as measured based on the ISO 1997 standard. Within the above range, there may be an effect of increasing the thermal conductivity when manufacturing a graphite sheet from a polyimide film, but it is not limited thereto.

前述のポリイミドフィルム製造方法で製造されたポリイミドフィルムは、昇華性無機充填剤がポリイミドフィルムに適正な大きさ、均一な粒度分布を有しながら均一に分散することができ、その結果、熱伝導度に優れたグラファイトシートを製造することができる。 In the polyimide film manufactured by the above-mentioned polyimide film manufacturing method, the sublimable inorganic filler can be uniformly dispersed in the polyimide film with an appropriate size and uniform particle size distribution, resulting in a high thermal conductivity. It is possible to produce graphite sheets with excellent quality.

他の態様によれば、前述のポリイミドフィルムからグラファイトシートを製造する方法が提供される。前記方法は、前述の方法によってポリイミドフィルムを製造し、前記ポリイミドフィルムを炭化および黒鉛化してグラファイトシートを得るステップを含んでもよい。 According to another aspect, a method of manufacturing graphite sheets from the aforementioned polyimide films is provided. The method may include manufacturing a polyimide film by the method described above, and carbonizing and graphitizing the polyimide film to obtain a graphite sheet.

「炭化」は、ポリイミドフィルムの高分子鎖を熱分解して非晶質炭素体、非晶質炭素体および/または非晶質炭素体を含むプレグラファイトシートを形成する工程であり、例えば、ポリイミドフィルムを減圧下または非活性気体雰囲気下で常温から最高温度である1,000℃~1,500℃の範囲の温度まで、10時間~20時間にわたって昇温および保持するステップを含んでもよいが、これに限定されるものではない。選択的に、炭素の高配向性のために炭化時にホットプレスなどを用いてポリイミドフィルムに圧力を加えてもよく、このときの圧力は、例えば、5kg/cm以上、他の例としては、15kg/cm以上、別の例としては、25kg/cm以上であってもよいが、これに限定されるものではない。 "Carbonization" is a process of thermally decomposing the polymer chains of a polyimide film to form an amorphous carbon body, an amorphous carbon body, and/or a pre-graphite sheet containing an amorphous carbon body. The film may be heated and held under reduced pressure or an inert gas atmosphere from room temperature to a maximum temperature in the range of 1,000°C to 1,500°C for 10 to 20 hours, It is not limited to this. Optionally, pressure may be applied to the polyimide film using a hot press or the like during carbonization to ensure high orientation of carbon, and the pressure at this time may be, for example, 5 kg/cm 2 or more, or as another example, It may be 15 kg/cm 2 or more, and as another example, it may be 25 kg/cm 2 or more, but is not limited to this.

黒鉛化は、非晶質炭素体、アモルファス炭素体および/または無定形炭素体の炭素を再配列してグラファイトシートを形成する工程であり、例えば、予備グラファイトシートを、選択的に非活性気体雰囲気下で常温から最高温度である2,500℃~3,000℃の範囲の温度まで、20時間~30時間にわたって昇温および保持するステップを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。選択的に、炭素の高配向性のために黒鉛化時にホットプレスなどを用いて予備グラファイトシートに圧力を加えてもよく、このときの圧力は、例えば、100kg/cm以上、他の例としては、200kg/cm以上、別の例としては、300kg/cm以上であってもよいが、これに限定されるものではない。 Graphitization is a process in which the carbon of an amorphous carbon body, an amorphous carbon body, and/or an amorphous carbon body is rearranged to form a graphite sheet. For example, a preliminary graphite sheet is selectively exposed to an inert gas atmosphere. The method may include, but is not limited to, raising and holding the temperature from room temperature to a maximum temperature in the range of 2,500° C. to 3,000° C. for 20 to 30 hours. Optionally, pressure may be applied to the preliminary graphite sheet using a hot press or the like during graphitization to obtain a high degree of orientation of carbon, and the pressure at this time may be, for example, 100 kg/cm 2 or more, as another example. may be 200 kg/cm 2 or more, and as another example, 300 kg/cm 2 or more, but is not limited to this.

一具現例によれば、グラファイトシートは、厚さが20μm~40μm(例えば、22μm~32μm)であり、熱伝導率が1,400W/m・K以上であってもよい。本発明の一具現例によるグラファイトシートは、昇華性無機充填剤が適正な大きさ、均一な粒度分布を有しながら均一に分散しているポリイミドフィルムを用いて製造されるため、優れた熱伝導度を有することができる。例えば、グラファイトシートの熱伝導度は、1,500W/m・K以上、他の例としては1,600W/m・K以上、別の例としては1,700W/m・K以上、さらに別の例としては1,800W/m・K以上であってもよいが、これに限定されるものではない。 According to one embodiment, the graphite sheet may have a thickness of 20 μm to 40 μm (eg, 22 μm to 32 μm) and a thermal conductivity of 1,400 W/m·K or more. The graphite sheet according to an embodiment of the present invention is manufactured using a polyimide film in which the sublimable inorganic filler is uniformly dispersed with an appropriate size and uniform particle size distribution, so it has excellent thermal conductivity. can have a degree. For example, the thermal conductivity of a graphite sheet is 1,500 W/m・K or more, another example is 1,600 W/m・K or more, another example is 1,700 W/m・K or more, and yet another example is 1,600 W/m・K or more. For example, it may be 1,800 W/m·K or more, but is not limited to this.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明することにする。ただし、これは本発明の好ましい例として提示されたものであり、いかなる意味でも本発明が限定されるものと解釈されてはならない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. However, this is presented as a preferred example of the present invention, and should not be construed as limiting the present invention in any way.

実施例1
二無水物単量体として、ピロメリット酸二無水物15g、ジアミン単量体として、4,4’-オキシジアニリン15g、溶媒として、ジメチルホルムアミド100gを混合して反応させ、粘度が300,000cPであるポリアミック酸溶液を用意した。
Example 1
15 g of pyromellitic dianhydride as a dianhydride monomer, 15 g of 4,4'-oxydianiline as a diamine monomer, and 100 g of dimethylformamide as a solvent were mixed and reacted, and the viscosity was 300,000 cP. A polyamic acid solution was prepared.

前記ポリアミック酸溶液にゼータ電位が+40mVに制御され、昇華性無機充填剤として、第2リン酸カルシウム(平均粒径(D50:5μm))10g、溶媒として、ジメチルホルムアミド200gを含む昇華性無機充填剤溶液を添加した後、脱水剤として、酢酸無水物、イミド化剤として、β-ピコリンをポリアミック酸のアミック酸基1モルに対してそれぞれ5モル比、1モル比で添加して前駆体組成物を製造した。このとき、前駆体組成物中のポリアミック酸100重量部当たりの昇華性無機充填剤は0.14重量部であった。ここで、ゼータ電位は、ゼータ電位測定機器(Zeta-potential & Particle size Analyzer ELSZ-2000ZS、Photo OTSUKA ELECTRONICS)を用いて、ISO 13099-2(Colloidal systems-Methods for zeta-potential determination-Part 2:Optical methods)に基づいて測定した。 The polyamic acid solution has a zeta potential controlled to +40 mV, and a sublimable inorganic filler solution containing 10 g of dibasic calcium phosphate (average particle size ( D50 : 5 μm)) as a sublimable inorganic filler and 200 g of dimethylformamide as a solvent. After adding acetic anhydride as a dehydrating agent and β-picoline as an imidizing agent at a 5 molar ratio and a 1 molar ratio, respectively, to 1 mol of amic acid groups of the polyamic acid, the precursor composition was prepared. Manufactured. At this time, the amount of sublimable inorganic filler per 100 parts by weight of polyamic acid in the precursor composition was 0.14 parts by weight. Here, the zeta potential is measured using a zeta potential measurement device (Zeta-potential & Particle size Analyzer ELSZ-2000ZS, Photo OTSUKA ELECTRONICS) according to ISO 13099-2 (Col. loidal systems-Methods for zeta-potential determination-Part 2: Optical It was measured based on the following methods.

前記前駆体組成物は、ドクターブレードを用いてSUS板(100SA、Sandvik社)上に80μm厚さでキャストし、100℃で5分間乾燥してゲルフィルムを製造した。前記ゲルフィルムをSUS板と分離した後、300℃で5分間熱処理して60μm厚さを有するポリイミドフィルムを製造した。 The precursor composition was cast to a thickness of 80 μm on a SUS plate (100SA, Sandvik) using a doctor blade, and dried at 100° C. for 5 minutes to prepare a gel film. After separating the gel film from the SUS plate, the gel film was heat-treated at 300° C. for 5 minutes to produce a polyimide film having a thickness of 60 μm.

実施例2~8および比較例1~4
下記表1に記載のゼータ電位を有する昇華性無機充填剤溶液を用いた点を除いては、実施例1と同一の方法を使用してポリイミドフィルムを製造した。
Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 4
A polyimide film was manufactured using the same method as in Example 1, except that a sublimable inorganic filler solution having a zeta potential listed in Table 1 below was used.

評価例1
実施例および比較例で製造したポリイミドフィルムに対してISO 1997に基づいて表面粗さ測定機器(SE600,Kosaka laboratory Ltd.)を用いて粗さ(Ra)(単位:nm)を測定し、その結果を下記表1に示した。
Evaluation example 1
The roughness (Ra) (unit: nm) of the polyimide films produced in Examples and Comparative Examples was measured based on ISO 1997 using a surface roughness measuring device (SE600, Kosaka laboratory Ltd.), and the results are as follows: are shown in Table 1 below.

Figure 2023539248000001
Figure 2023539248000001

前記表1から、本発明のゼータ電位を有する昇華性無機充填剤溶液を用いて製造された実施例1~8のポリイミドフィルムの粗さが、そうでない比較例1~4の粗さより低いことが分かり、これに基づいて実施例1~8のポリイミドフィルムに昇華性無機充填剤がより均一に分散していることを予測することができる。 From Table 1, it can be seen that the roughness of the polyimide films of Examples 1 to 8 produced using the sublimable inorganic filler solution having a zeta potential of the present invention is lower than that of Comparative Examples 1 to 4. Based on this, it can be predicted that the sublimable inorganic filler is more uniformly dispersed in the polyimide films of Examples 1 to 8.

評価例2
実施例1、2および比較例2で製造したポリイミドフィルムの表面をプラズマ表面エッチング方法でエッチングして試片を作製した。エッチングは、K1050X RF Plasma Etcher(EMITECH社)装備を用いて、100Wで30分間行い、エッチングに用いた気体は空気であった。その後、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて、試片の表面を1,000倍率で互いに重複しない位置10か所を選定して撮影し、前記10か所で撮影された昇華性無機充填剤粒子の粒径を全て測定した。
Evaluation example 2
The surfaces of the polyimide films produced in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 were etched using a plasma surface etching method to prepare specimens. Etching was performed using K1050X RF Plasma Etcher (EMITECH) equipment at 100 W for 30 minutes, and the gas used for etching was air. Then, using a scanning electron microscope (SEM), the surface of the specimen was photographed at 1,000x magnification at 10 non-overlapping positions, and the sublimable inorganic filler particles photographed at the 10 positions. All particle sizes were measured.

測定結果、実施例1の場合、測定された全昇華性無機充填剤のうち、粒径が2μm以下の無機充填剤が54%を占め、5μm以上の無機充填剤が8%を占めた。 As a result of the measurement, in the case of Example 1, of all the sublimable inorganic fillers measured, inorganic fillers with a particle size of 2 μm or less accounted for 54%, and inorganic fillers with a particle size of 5 μm or more accounted for 8%.

実施例2の場合、測定された全昇華性無機充填剤のうち、粒径が2μm以下の無機充填剤が45%を占め、5μm以上の無機充填剤が16%を占めた。 In the case of Example 2, of all the sublimable inorganic fillers measured, inorganic fillers with a particle size of 2 μm or less accounted for 45%, and inorganic fillers with a particle size of 5 μm or more accounted for 16%.

比較例2の場合、測定された全昇華性無機充填剤のうち、粒径が2μm以下の無機充填剤が33%を占め、5μm以上の無機充填剤が52%を占めた。 In the case of Comparative Example 2, of all the sublimable inorganic fillers measured, inorganic fillers with a particle size of 2 μm or less accounted for 33%, and inorganic fillers with a particle size of 5 μm or more accounted for 52%.

これに基づいて、本発明のゼータ電位を有する昇華性無機充填剤溶液を用いて製造された実施例ポリイミドフィルムは、そうでない比較例のポリイミドフィルムよりも均一な昇華性無機充填剤分布を有することが分かる。 Based on this, the example polyimide film produced using the sublimable inorganic filler solution having a zeta potential of the present invention has a more uniform sublimable inorganic filler distribution than the comparative example polyimide film which does not have this. I understand.

実施例9
実施例1で製造したポリイミドフィルムを、電気炉を用いてアルゴン気体下で2.0℃/分の速度で1,500℃まで昇温した後、前記温度で1時間保持して炭化させた。その後、炭化したポリイミドフィルムをアルゴン気体下で2.5℃/分の速度で2,900℃まで昇温した後、前記温度で1時間保持して黒鉛化して30μmの厚さを有するグラファイトシートを製造した。
Example 9
The polyimide film produced in Example 1 was heated to 1,500° C. at a rate of 2.0° C./min using an electric furnace under argon gas, and then maintained at the temperature for 1 hour to carbonize. Thereafter, the temperature of the carbonized polyimide film was increased to 2,900°C at a rate of 2.5°C/min under argon gas, and the temperature was maintained at the same temperature for 1 hour to graphitize it to form a graphite sheet with a thickness of 30 μm. Manufactured.

実施例10~16および比較例5~8
下記表2に記載のポリイミドフィルムを用いた点を除いては、実施例9と同一の方法を使用してグラファイトシートを製造した。
Examples 10 to 16 and Comparative Examples 5 to 8
A graphite sheet was manufactured using the same method as in Example 9, except that the polyimide film listed in Table 2 below was used.

評価例3
実施例および比較例で製造したグラファイトシートに対して熱拡散率測定装置(LFA 467、Netsch社)を用いてレーザーフラッシュ法で平面方向の熱拡散率を測定し、前記熱拡散率測定値に密度(重量/体積)および比熱(DSCを用いた比熱測定値)を掛けて熱伝導度を算出し、その結果を下記表2に示した。
Evaluation example 3
The thermal diffusivity of the graphite sheets manufactured in Examples and Comparative Examples in the planar direction was measured using a laser flash method using a thermal diffusivity measuring device (LFA 467, Netsch), and the density was added to the thermal diffusivity measurement value. (weight/volume) and specific heat (specific heat measurement value using DSC) to calculate the thermal conductivity, and the results are shown in Table 2 below.

Figure 2023539248000002
Figure 2023539248000002

前記表2から、本発明の製造方法を使用して製造されたポリイミドフィルムから製造された実施例9~16のグラファイトシートが、そうでない比較例5~8に比べて熱伝導度に優れたことが分かる。 From Table 2 above, the graphite sheets of Examples 9 to 16 manufactured from polyimide films manufactured using the manufacturing method of the present invention had superior thermal conductivity compared to Comparative Examples 5 to 8, which did not. I understand.

これまで、本発明について実施例を中心に検討した。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明が、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現できることが理解されるだろう。したがって、開示された実施例は限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されるべきである。本発明の範囲は、前述の説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等の範囲内にある全ての相違点は本発明に含まれるものと解釈されるべきである。 Up to now, the present invention has been discussed focusing on Examples. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in various forms without departing from the essential characteristics thereof. Accordingly, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive light. The scope of the invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents are to be construed as included in the invention.

本発明は、熱伝導度に優れたグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法およびグラファイトシートの製造方法を提供する効果を有する。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention has the effect of providing the manufacturing method of the polyimide film for graphite sheets with excellent thermal conductivity, and the manufacturing method of a graphite sheet.

Claims (9)

ポリアミック酸溶液を用意し、
前記ポリアミック酸溶液にゼータ電位が+30mV~+40mVまたは-40mV~-30mVの昇華性無機充填剤溶液を添加してポリイミドフィルム用前駆体組成物を製造し、かつ
前記前駆体組成物からポリイミドフィルムを得るステップを含む、
グラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法。
Prepare a polyamic acid solution,
A sublimable inorganic filler solution having a zeta potential of +30 mV to +40 mV or -40 mV to -30 mV is added to the polyamic acid solution to produce a precursor composition for a polyimide film, and a polyimide film is obtained from the precursor composition. including steps,
Method for producing polyimide film for graphite sheets.
前記ポリアミック酸溶液は、溶媒中にジアミン単量体と二無水物単量体を反応させて製造され、
前記ジアミン単量体は、4,4’-オキシジアニリン(4,4’-oxydianiline)、3,4’-オキシジアニリン、p-フェニレンジアミン(p-phenylene diamine)、m-フェニレンジアミン、4,4’-メチレンジアニリン、3,3’-メチレンジアニリン、またはこれらの組み合わせを含み、
前記二無水物単量体は、ピロメリット酸二無水物(pyromellitic dianhydride)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法。
The polyamic acid solution is produced by reacting a diamine monomer and a dianhydride monomer in a solvent,
The diamine monomers include 4,4'-oxydianiline, 3,4'-oxydianiline, p-phenylene diamine, m-phenylene diamine, and 4,4'-oxydianiline. , 4'-methylene dianiline, 3,3'-methylene dianiline, or a combination thereof;
The dianhydride monomer includes pyromellitic dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,3,3',4-biphenyltetracarboxylic dianhydride. comprising acid dianhydride, oxydiphthalic anhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, or combinations thereof; The method for producing a polyimide film for graphite sheets according to claim 1.
前記昇華性無機充填剤溶液中の前記昇華性無機充填剤の平均粒径(D50)が2μm~10μmである、請求項1に記載のグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法。 The method for producing a polyimide film for a graphite sheet according to claim 1, wherein the sublimable inorganic filler in the sublimable inorganic filler solution has an average particle size (D 50 ) of 2 μm to 10 μm. 前記昇華性無機充填剤は、第2リン酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法。 The method for producing a polyimide film for a graphite sheet according to claim 1, wherein the sublimable inorganic filler includes dibasic calcium phosphate, barium sulfate, calcium carbonate, or a combination thereof. 前記ポリアミック酸100重量部を基準として前記昇華性無機充填剤を0.1重量部~0.3重量部で添加することである、請求項1に記載のグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法。 The method for producing a polyimide film for a graphite sheet according to claim 1, wherein the sublimable inorganic filler is added in an amount of 0.1 part by weight to 0.3 part by weight based on 100 parts by weight of the polyamic acid. 前記前駆体組成物は、脱水剤およびイミド化剤をさらに含み、
前記前駆体組成物からポリイミドフィルムを得るステップは、前記前駆体組成物を支持体上にキャストし乾燥してゲルフィルムを製造し、かつ前記ゲルフィルムを熱処理するステップを含む、請求項1に記載のグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法。
The precursor composition further includes a dehydrating agent and an imidizing agent,
2. Obtaining a polyimide film from the precursor composition comprises casting the precursor composition on a support and drying to produce a gel film, and heat treating the gel film. A method for producing polyimide film for graphite sheets.
前記ポリイミドフィルムは、ISO 1997基準に基づいて測定した粗さ(Ra)が10nm~15nmである、請求項1に記載のグラファイトシート用ポリイミドフィルム製造方法。 The method of manufacturing a polyimide film for a graphite sheet according to claim 1, wherein the polyimide film has a roughness (Ra) of 10 nm to 15 nm as measured based on the ISO 1997 standard. 請求項1~請求項7のいずれかに記載のポリイミドフィルムを製造し、かつ
前記ポリイミドフィルムを炭化および黒鉛化してグラファイトシートを得るステップを含む、グラファイトシートの製造方法。
A method for producing a graphite sheet, comprising the steps of producing the polyimide film according to any one of claims 1 to 7, and carbonizing and graphitizing the polyimide film to obtain a graphite sheet.
前記グラファイトシートは、厚さが20μm~40μmであり、熱伝導度が1,400W/m・K以上である、請求項8に記載のグラファイトシートの製造方法。 The method for producing a graphite sheet according to claim 8, wherein the graphite sheet has a thickness of 20 μm to 40 μm and a thermal conductivity of 1,400 W/m·K or more.
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