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    高導熱石墨膜(PI膜)生產工藝解決方案

    PI膜作為全世界性能最好的薄膜類絕緣材料,被譽為薄膜家族的黃金膜,它具有優良的耐高低溫性、電氣絕緣性、粘結性、 耐輻射性、耐介質性,這種呈淡黃透明的材料,可在-269℃-208℃溫度范圍長期使用。

    在消費電子產品面臨局部過熱、需快速導熱、空間限制等問題時,PI高導熱石墨膜提供了很好的散熱解決方案。因此近年來高導熱石墨膜在智能手機、 超薄筆記本電腦、平板電腦和LED電視等消費電子產品領域均有應用。

    中國科學院山西煤炭化學研究所于2011 年發表論文:《聚酰亞胺薄膜制備高定向石墨材料的研究》。

    1、將雙向拉伸聚酰亞胺( PI) 薄膜疊層、壓制炭化、高溫熱處理后制得了高定向石墨材料。

    2、借助TG、元素分析、XRD 等測試手段分析了PI 薄膜層疊成型體在熱處理過程中質量、尺寸、化學組成、微觀結構的變化。 結果表明成型體炭化期間薄膜面向收縮較大,層疊方向尺寸變化不大,對材料進一步加壓石墨化后,發現材料沿層疊方向有較大收縮, 沿徑向收縮較小。

    3、XRD 分析表明PI 薄膜熱處理過程中會發生從高分子定向膜到無定型炭,再到高有序石墨結構的轉變。經2800 ℃處理后的材料 具有高的取向性和傳導性能,四探針法測得樣品的電阻率為0. 79μΩ ·m ,根據電阻率與熱導率的相關公式推得其熱導率為1000~160 0W/m·K。

    4、碳元素是非金屬元素,但是卻有金屬材料的導電,導熱性能,還具有象有機塑料一樣的可塑性,并且還有特殊的熱性能,化學穩定 性,潤滑和能涂敷在固體表面的等等一些良好的工藝性能。

    5、導熱石墨在電子,通信,照明,航空及國防軍工等許多領域都得到了廣泛的應用。日本松下公司首先量產、graphite tech、宇部興產、鐘淵化學。

    6、最早在iphone4這款手機上得到了驗證。

    7、國產手機最早是小米先使用由碳元公司供貨

    8、碳元公司最先拿到的第一片石墨膜是由晨昕公司實驗爐里取得。Cxinduction對PI導熱膜的燒結工藝有獨到的研究,其基礎裝 備碳化爐、石墨化爐也針對燒結工藝做了升級和改進。
    制備PI高導熱石墨膜工序大致分為如下:
    分條、PI原膜復卷、碳化、石墨化、壓延、貼合、模切、成品。

    (分條)

    (PI原膜復卷)

    碳化和石墨化是高導熱石墨膜的核心工藝,其中碳化是石墨化的前置工藝,PI膜在碳化過程中裂解,分子重組,裂解過程中會產生大量焦油。

    為此,晨昕也專門設計了三級焦油過濾器,以及真空+冷凝機組,此設計很好地解決了焦油收集、卡泵問題,方便維護,大大提高了使用效率。

    CX-CF系列碳化爐是專為PI膜碳化設計,碳化過程中 PI膜結構分子徑向排列被打亂,羰基斷裂,經化學變化最后形成芳雜環多環化合物,最高 操作溫度1600℃可以滿足碳化過程的所有要求。

    CX-GF系列高溫石墨化爐,設計溫度3000°C,碳化后的PI膜置于石墨化爐經過高溫石墨化處理,通過在特制的石墨化爐內加入氬氣 作為介質對碳化后的PI膜進一步升溫,高溫下多環化合物分子重整,伴隨多次周期性升溫的振蕩操作,經化學變化,最后形成高結 晶度的大面積高導熱石墨膜。

    上述碳化石墨化過程中,原料的選擇、碳化和石墨化爐的制造、升溫速率的選取、碳化和石墨化溫度的控制、石墨化中升溫 和降溫的控制方式、參照溫度和閾值的擬定以及周期性振蕩的調控都影響著高導熱石墨原膜的質量乃至制備的成功性,Cxinduction 經過了長時間的實驗和調整,并且經過工業化量產實踐后總結的核心生產工藝藝。

    經過前幾道工序,還需進行壓延、貼合、模切,石墨膜在制作過程中,想要達到熱導系數高,滿足日常所需,就要進行壓延處理,通過擠壓得到延伸,最后制成薄片。

    需要保護的石墨膜,要對其表面進行貼合工藝,這一工藝需要特定的機器進行一系列相向旋轉的水平輥筒間隙使得石墨膜與丙烯酸類膠帶復合,工藝在涂膠層均勻且厚度有要求,這會影響后續產品的品質。

    想要用于手機、平板、超薄筆記本上,石墨膜的形狀就會有要求,這就需要模切的存在,使用機器,根據客戶的要求通過精密加工和切割將壓延后的高導熱石墨膜制備成形狀大小的成品。

    PI多孔隔膜的制備流程圖及其在不同溫度加熱下的圖片

    這一成品用于電子設備中,會在產品運行局部加熱的情況下,將熱量迅速均勻地傳導到手機殼、框架、屏幕等部件,減少部分熱量, 在提高產品運行速度的同時,所散發的熱量,將會控制在人體可以接受的適宜溫度,讓用戶有更好地體驗。

    產品關鍵詞:碳化爐   立式高溫石墨化爐  PI膜高溫石墨化爐
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