[发明专利]具有电绝缘性和热传导特性的聚酯膜

说明书

双轴拉伸的导热且电绝缘的膜，包含形成基质的聚酯和分散于基质中的多个各向异性的导热的颗粒，以及用于制造所述双轴拉伸的聚酯膜的方法，其中具有最高热导率的各向异性填料颗粒的维度在膜平面外取向，因而赋予所述膜在垂直于所述膜平面的方向上的改善的热传导特性。

技术领域

本发明属于拉伸聚酯膜的技术领域，所述拉伸聚酯膜在垂直于膜平面的方向上表现出电绝缘性和热传导特性。本发明也属于通过连续聚合和挤出过程制造这类膜的方法的领域。

背景技术

发动机的持续的尺寸减小以及电子器件和系统的小型化，与功率增加一起，导致产生的热流增加。因此，为了这些器件的效率、性能和可靠性，需要更好的散热。

在机构和系统(如电动机、发电机和和变压器、电动车电池、电子设备、电信、电容器、照明设备、风轮机)的中的热管理的逐渐增加的重要性使得需要改善热传递用于更好的热移除。

需要具有电绝缘性而且还具有改善的热传导特性的聚酯膜，以在组件之间提供热交换路径，并且因此能够更好地散热。非限制性的应用包括：在电动机、发电机、变压器中的槽、层和相绝缘；在电子组件和器件(例如，印刷电路板、LED、热界面材料、导热胶带、焊盘(pads)、热沉、散热器等)中的电容器介质、衬套或衬底。

因此，相对于已知的双轴拉伸的聚酯膜(尤其是相对于双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，例如聚萘二甲酸乙二醇酯膜，如等)，需要提供结合了电绝缘性和改善的热传导特性的双轴拉伸的聚酯膜。更具体地，寻求在垂直于所述膜平面的方向上的热传导特性增加。

添加具有高热传导特性的各向异性的颗粒能够有效增加这类聚酯膜的热传导特性。然而，如US专利7494704B2中所述的，双轴拉伸包含聚合物基质和各向异性的导热的填料颗粒的膜通常导致所述的颗粒在平行于所述膜平面的方向上的取向，从而使得聚酯膜在膜平面的方向上的热导率(thermal conductivity)增加。因此，还需要提供用于制备其中各向异性的导热填料颗粒不在平行于所述膜平面的方向取向的聚酯膜的方法，这种导热颗粒的加入使得所述聚酯膜在垂直于所述膜平面的方向上的热传导特性增加。

文献JP 2011-165792披露了多层双轴拉伸膜，包括：

-包含碳纤维材料的导热层；

-设置在导热层的一个面或各个面上的一个或两个电绝缘层。

碳纤维材料的重量范围优选为该导热层重量的20％至30％。在这类高含量碳材料中，该导热层其自身不能表现出电绝缘特性。因此，将电绝缘层设置在导热层的一个面或各个面上，以使双轴拉伸膜具有电绝缘特性。该电绝缘层可以进一步含有小于1wt％的含量的填料颗粒。

文献JP 2013-038179披露了包含2至20重量％的碳纤维材料的双轴拉伸膜。如文献JP 2011-165792中所述，将一个或两个电绝缘层布置于双轴拉伸膜的一个面或各个面上，以使该膜具有电绝缘特性。该电绝缘层可以进一步含有含量小于1wt％.的填料颗粒。

这两篇文献披露了共挤出的膜，其中导电层通过加入一个或两个电绝缘层来实现绝缘。

文献JP 2011-129759披露了用于增强柔性印刷电路板的膜。据称该膜表现出优异的散热特性。该膜由其中包埋有填料颗粒的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基质制成。该填料颗粒以10至50％的含量范围存在于基质中。该膜通过双轴拉伸获得。

发明内容

本发明涉及表现出高电阻率和改善的热传导特性的双轴拉伸膜。“高电阻率”是指具有高电击穿强度的膜。该击穿强度通过膜样品中40mA的电流以500V/s的速率经历50HzAC电压斜升(voltage ramp)进行确定。该击穿强度取决于样品厚度。通常，根据本发明，厚度为100微米的双轴拉伸的单层膜表现出至少100V/微米，更优选地至少125V/微米的击穿强度。

根据本发明的膜包含：