本發(fā)明涉及聚酰亞胺材料領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)熱耐熱性能優(yōu)異的聚酰亞胺基覆銅板及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是智能手機(jī)的功能越來越強(qiáng)，電子線路板行業(yè)對線路板基材提出了更高的耐熱性和散熱性要求。廣泛應(yīng)用于撓性線路板中的聚酰亞胺薄膜不僅具有優(yōu)良的電絕緣性，且具有優(yōu)異的柔韌性和耐熱性。高導(dǎo)熱聚酰亞胺兼具高導(dǎo)熱性和高耐熱性，制備的高導(dǎo)熱聚酰亞胺基覆銅板成為高導(dǎo)熱覆銅板行業(yè)的研究熱點(diǎn)。
氮化鋁材料與al2o3、sic等基片材料相比具有良好的電絕緣性、低的介電常數(shù)和介電損耗、與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)，并且化學(xué)性能穩(wěn)定、無毒。目前工業(yè)上提高樹脂基體熱導(dǎo)率的常用方法是在樹脂中添加高導(dǎo)熱填料，在商業(yè)化的高導(dǎo)熱填料中，氮化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較高。
然而氮化鋁粉末的表面極為活潑，在潮濕的環(huán)境極易與空氣中的水蒸氣發(fā)生水解反應(yīng)，在氮化鋁粉末表面形成氧化鋁層，氮化鋁晶格溶入大量的氧，降低其熱導(dǎo)率，給氮化鋁的儲存、運(yùn)輸及后續(xù)的工藝過程帶來很大困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱耐熱性能優(yōu)異的聚酰亞胺基覆銅板及其制備方法，聚酰亞胺基覆銅板不僅具有優(yōu)良的電絕緣性，且兼具高導(dǎo)熱性和高耐熱性。
一種導(dǎo)熱耐熱性能優(yōu)異的聚酰亞胺基覆銅板，其制備首先將氮化鋁進(jìn)行表面氧化熱處理，提高其抗水化性能；之后與4,4’-二氨基二苯醚混合分散均勻，通過室溫球磨-攪拌處理后，加入均苯四甲酸酐，與氮化鋁表面附著的4,4’-二氨基二苯醚反應(yīng)，使氮化鋁均勻分散在聚酰胺酸溶液中，再將混合液涂布在銅箔上，干燥后進(jìn)行熱酰亞胺化處理即得。
具體步驟如下：
（1）氮化鋁的熱處理：
取35-55份粒徑在200-400nm的氮化鋁粉末，置于干燥箱內(nèi)過夜去除水分，然后放在真空管式爐中，通入氧氣排盡空氣，以加熱速率為5℃/min條件，由室溫加熱至先加熱到200℃保溫10分鐘，再加熱到300℃保溫10分鐘，之后以6-10℃/min的加熱速率加熱到850-950℃，保溫50-70分鐘后自然冷卻，將樣品取出；
（2）球磨混合：
①、將上述經(jīng)熱處理后的氮化鋁加到100-180份n’n-二甲基甲酰胺中，超聲2-3小時(shí)，得到均勻的分散液，備用；
②、稱取45-60份4,4’-二氨基二苯醚加入到三口瓶中，先稱取80-160份n’n-二甲基甲酰胺溶劑加入三口瓶中，再使用20-40份n’n-二甲基甲酰胺溶劑沖刷瓶壁所粘附的原料，通入n2進(jìn)行空氣置換，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌至原料完全溶解，加入上述氮化鋁分散液，將混合液置于帶有攪拌功能的球磨罐中混合，球磨時(shí)間3-10小時(shí)，每球磨10-40分鐘停機(jī)進(jìn)行間歇攪拌，得到4,4’-二氨基二苯醚/氮化鋁混合預(yù)分散液；
（3）聚酰胺酸/氮化鋁混合前驅(qū)液的制備：
然后將48-63份均苯四甲酸酐分三批加入到步驟（2）混合預(yù)分散液中，并保持劇烈攪拌，每批間隔25-35分鐘，待其全部溶解后繼續(xù)攪拌3-8小時(shí)，得到粘稠狀聚酰胺酸/氮化鋁混合前驅(qū)液；
（4）用小型涂布機(jī)在12μm銅箔上用刮刀均勻涂布一層聚酰胺酸/氮化鋁混合前驅(qū)液，控制濕膜厚度為160μm，放入160-180℃真空烘箱中烘烤4-15分鐘，取出單面板，放入高溫氮?dú)夂嫦渲羞M(jìn)行梯度升溫?zé)狨啺坊幚?，然后降至室溫，即得聚酰亞胺基覆銅板。
其中，所述步驟（2）中球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為200-400轉(zhuǎn)/分鐘。
其中，所述步驟（4）中熱酰亞胺化處理工藝具體如下：分別于80℃、100℃、200℃保溫1小時(shí)，300℃保溫2小時(shí)進(jìn)行梯度升溫處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明使用氧化氣氛下熱處理氮化鋁粉末，使其表面形成致密的al2o3膜，有效地阻止了氮化鋁的水解反應(yīng)，然后與4,4’-二氨基二苯醚混合分散，之后加入均苯四甲酸酐與二胺發(fā)生聚合反應(yīng)，聚酰胺酸高聚物的分子鏈接枝到納米粒子的表面，可以進(jìn)一步阻隔氮化鋁粉末表面與空氣的接觸而消除納米氮化鋁的水解反應(yīng)，保證長效高導(dǎo)熱性能。
（2）本發(fā)明在聚酰胺酸聚合之前先加入無機(jī)納米粒子與4,4’-二氨基二苯醚混合，此時(shí)體系的粘度還很小，便于填料充分分散，同時(shí)通過球磨-攪拌工藝處理，相較于傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌法，氮化鋁粉末可以更均勻地分散在聚酰亞胺基料中，有利于氮化鋁與聚酰亞胺形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有比機(jī)械攪拌法更高的熱分解溫度，提高了材料的耐熱性能。
具體實(shí)施方式
一種導(dǎo)熱耐熱性能優(yōu)異的聚酰亞胺基覆銅板，其制備首先將氮化鋁進(jìn)行表面氧化熱處理，提高其抗水化性能；之后與4,4’-二氨基二苯醚混合分散均勻，通過室溫球磨-攪拌處理后，加入均苯四甲酸酐，與氮化鋁表面附著的4,4’-二氨基二苯醚反應(yīng)，使氮化鋁均勻分散在聚酰胺酸溶液中，再將混合液涂布在銅箔上，干燥后進(jìn)行熱酰亞胺化處理即得。
具體步驟如下：
（1）氮化鋁的熱處理：
取45份粒徑在200-400nm的氮化鋁粉末，置于干燥箱內(nèi)過夜去除水分，然后放在真空管式爐中，通入氧氣排盡空氣，以加熱速率為5℃/min條件，由室溫加熱至先加熱到200℃保溫10分鐘，再加熱到300℃保溫10分鐘，之后以8℃/min的加熱速率加熱到900℃，保溫60分鐘后自然冷卻，將樣品取出；
（2）球磨混合：
①、將上述經(jīng)熱處理后的氮化鋁加到180份n’n-二甲基甲酰胺中，超聲3小時(shí)，得到均勻的分散液，備用；
②、稱取60份4,4’-二氨基二苯醚加入到三口瓶中，先稱取160份n’n-二甲基甲酰胺溶劑加入三口瓶中，再使用30份n’n-二甲基甲酰胺溶劑沖刷瓶壁所粘附的原料，通入n2進(jìn)行空氣置換，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌至原料完全溶解，加入上述氮化鋁分散液，將混合液置于帶有攪拌功能的球磨罐中混合，球磨時(shí)間8小時(shí)，每球磨30分鐘停機(jī)進(jìn)行間歇攪拌，得到4,4’-二氨基二苯醚/氮化鋁混合預(yù)分散液；
（3）聚酰胺酸/氮化鋁混合前驅(qū)液的制備：
然后將63份均苯四甲酸酐分三批加入到步驟（2）混合預(yù)分散液中，并保持劇烈攪拌，每批間隔30分鐘，待其全部溶解后繼續(xù)攪拌6小時(shí)，得到粘稠狀聚酰胺酸/氮化鋁混合前驅(qū)液；
（4）用小型涂布機(jī)在12μm銅箔上用刮刀均勻涂布一層聚酰胺酸/氮化鋁混合前驅(qū)液，控制濕膜厚度為160μm，放入180℃真空烘箱中烘烤8分鐘，取出單面板，放入高溫氮?dú)夂嫦渲羞M(jìn)行梯度升溫?zé)狨啺坊幚?，然后降至室溫，即得聚酰亞胺基覆銅板。
其中，所述步驟（2）中球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘。
其中，所述步驟（4）中熱酰亞胺化處理工藝具體如下：分別于80℃、100℃、200℃保溫1小時(shí)，300℃保溫2小時(shí)進(jìn)行梯度升溫處理。