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高导热石墨膜(PI膜)生产工艺解决方案

PI膜作为全世界性能最好的薄膜类绝缘材料,被誉为薄膜家族的黄金膜,它具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、 耐辐射性、耐介质性,这种呈淡黄透明的材料,可在-269℃-208℃温度范围长期使用。

在消费电子产品面临局部过热、需快速导热、空间限制等问题时,PI高导热石墨膜提供了很好的散热解决方案。因此近年来高导热石墨膜在智能手机、 超薄笔记本电脑、平板电脑和LED电视等消费电子产品领域均有应用。

中国科学院山西煤炭化学研究所于2011 年发表论文:《聚酰亚胺薄膜制备高定向石墨材料的研究》。

1、将双向拉伸聚酰亚胺( PI) 薄膜叠层、压制炭化、高温热处理后制得了高定向石墨材料。

2、借助TG、元素分析、XRD 等测试手段分析了PI 薄膜层叠成型体在热处理过程中质量、尺寸、化学组成、微观结构的变化。 结果表明成型体炭化期间薄膜面向收缩较大,层叠方向尺寸变化不大,对材料进一步加压石墨化后,发现材料沿层叠方向有较大收缩, 沿径向收缩较小。

3、XRD 分析表明PI 薄膜热处理过程中会发生从高分子定向膜到无定型炭,再到高有序石墨结构的转变。经2800 ℃处理后的材料 具有高的取向性和传导性能,四探针法测得样品的电阻率为0. 79μΩ ·m ,根据电阻率与热导率的相关公式推得其热导率为1000~160 0W/m·K。

4、碳元素是非金属元素,但是却有金属材料的导电,导热性能,还具有象有机塑料一样的可塑性,并且还有特殊的热性能,化学稳定 性,润滑和能涂敷在固体表面的等等一些良好的工艺性能。

5、导热石墨在电子,通信,照明,航空及国防军工等许多领域都得到了广泛的应用。日本松下公司首先量产、graphite tech、宇部兴产、钟渊化学。

6、最早在iphone4这款手机上得到了验证。

7、国产手机最早是小米先使用由碳元公司供货

8、碳元公司最先拿到的第一片石墨膜是由晨昕公司实验炉里取得。Cxinduction对PI导热膜的烧结工艺有独到的研究,其基础装 备碳化炉、石墨化炉也针对烧结工艺做了升级和改进。
制备PI高导热石墨膜工序大致分为如下:
分条、PI原膜复卷、碳化、石墨化、压延、贴合、模切、成品。

(分条)

(PI原膜复卷)

碳化和石墨化是高导热石墨膜的核心工艺,其中碳化是石墨化的前置工艺,PI膜在碳化过程中裂解,分子重组,裂解过程中会产生大量焦油。

彩神ix 为此,晨昕也专门设计了三级焦油过滤器,以及真空+冷凝机组,此设计很好地解决了焦油收集、卡泵问题,方便维护,大大提高了使用效率。

CX-CF系列碳化炉是专为PI膜碳化设计,碳化过程中 PI膜结构分子径向排列被打乱,羰基断裂,经化学变化最后形成芳杂环多环化合物,最高 操作温度1600℃可以满足碳化过程的所有要求。

彩神ix CX-GF系列高温石墨化炉,设计温度3000°C,碳化后的PI膜置于石墨化炉经过高温石墨化处理,通过在特制的石墨化炉内加入氩气 作为介质对碳化后的PI膜进一步升温,高温下多环化合物分子重整,伴随多次周期性升温的振荡操作,经化学变化,最后形成高结 晶度的大面积高导热石墨膜。

上述碳化石墨化过程中,原料的选择、碳化和石墨化炉的制造、升温速率的选取、碳化和石墨化温度的控制、石墨化中升温 和降温的控制方式、参照温度和阈值的拟定以及周期性振荡的调控都影响着高导热石墨原膜的质量乃至制备的成功性,Cxinduction 经过了长时间的实验和调整,并且经过工业化量产实践后总结的核心生产工艺艺。

经过前几道工序,还需进行压延、贴合、模切,石墨膜在制作过程中,想要达到热导系数高,满足日常所需,就要进行压延处理,通过挤压得到延伸,最后制成薄片。

需要保护的石墨膜,要对其表面进行贴合工艺,这一工艺需要特定的机器进行一系列相向旋转的水平辊筒间隙使得石墨膜与丙烯酸类胶带复合,工艺在涂胶层均匀且厚度有要求,这会影响后续产品的品质。

想要用于手机、平板、超薄笔记本上,石墨膜的形状就会有要求,这就需要模切的存在,使用机器,根据客户的要求通过精密加工和切割将压延后的高导热石墨膜制备成形状大小的成品。

PI多孔隔膜的制备流程图及其在不同温度加热下的图片

这一成品用于电子设备中,会在产品运行局部加热的情况下,将热量迅速均匀地传导到手机壳、框架、屏幕等部件,减少部分热量, 在提高产品运行速度的同时,所散发的热量,将会控制在人体可以接受的适宜温度,让用户有更好地体验。

产品关键词:碳化炉   立式高温石墨化炉  PI膜高温石墨化炉