有机基板表面覆膜接枝技术研究

摘要

有机聚合物材料表面金属化后拥有导电、导热、易成型等优异性能，被广泛应用于生产与生活的各个方面。然而有机聚合物材料与其表面金属覆盖层之间的键合力较弱，研究有机聚合物材料表面金属化的前处理技术和金属化工艺就成为获得性能优良的表面金属层的关键。本论文以柔性聚酰亚胺（PI）薄膜及刚性聚苯醚（PPE）板材作为基板，围绕以上两种有机基板表面改性及表面金属化开展基础研究工作。论文主要研究内容如下：
　　采用A碱溶液对PI薄膜进行表面预处理，研究预处理对PI薄膜表面粗糙度、浸润性以及官能团的影响。结果表明，经预处理后PI薄膜表面粗糙度增加，酰亚胺环结构因水解反应而打开，薄膜表面极性基团增加，浸润性提升。选取硫代硫酸钠、硫氰化钾以及硫脲为接枝单体对PI薄膜表面接枝改性，红外光谱分析表明三种接枝单体均能与PI薄膜形成化学键合，实现对PI薄膜的接枝改性。以硫代硫酸钠作为接枝单体，研究接枝率随单体浓度、接枝时间以及接枝温度的变化规律，获得优化的单体浓度为5 g/L，接枝时间为12 min，接枝温度为60℃。
　　采用M氧化剂溶液对PPE板进行表面预处理，PPE板经预处理后，主链苯环上的甲基被氧化为羧基，表面极性基团增加，浸润性明显提升。采用氨丙基三乙氧基硅烷及巯丙基三乙氧基硅烷混合硅烷偶联剂对PPE板进行接枝改性，发现改性后基板S-H的伸缩振动峰、N-H的伸缩振动峰以及Si-O-H的伸缩振动峰强度均有所增强，偶联剂与PPE板形成化学键合。研究了固化时间及固化温度对接枝率的影响，发现适宜的固化时间为15 min，固化温度为50℃。
　　通过化学镀法实现PI薄膜及PPE板的表面金属化。采用SEM、EDS及XRD对表面金属层的形貌、成分以及结构进行分析，结果表明所制备金属层均匀致密，可实现完整覆盖，不含杂质且结晶性好；对金属层的导电性、热稳定性以及金属层与基板间的结合性能进行研究，结果表明所制备金属层具有优良的导电性及热稳定性；结合力测试表明，金属层与PI薄膜间剥离强度达到6.0 N/cm，金属层与PPE板间结合力可达5B级标准。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 有机基板表面改性研究现状

1.3 有机基板表面金属化方法

1.4 论文主要研究内容

第二章 实验及检测分析方法

2.1 实验仪器及试剂

2.2 实验方法

2.3 实验检测及分析方法

2.4 本章小结

第三章 有机柔性基板表面改性及金属化

3.1 聚酰亚胺特性及应用

3.2 聚酰亚胺薄膜表面预处理

3.3 聚酰亚胺薄膜表面接枝研究

3.4 聚酰亚胺薄膜表面金属化

3.5 铜层性能测试及分析

3.6 本章小结

第四章 有机刚性基板表面改性及金属化

4.1 聚苯醚特性及应用

4.2 聚苯醚基板表面预处理

4.3 聚苯醚基板表面接枝研究

4.4 聚苯醚基板表面金属化

4.5 铜层性能测试及分析

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果