聚合物柔性基材表面金屬化研究.pdf

1、聚合物表面金屬化在表面保護、微電路和裝飾等領域受到了廣泛關注?；瘜W鍍制備表面金屬化聚合物材料具有工藝簡單、受基材表面形貌影響小、易于大面積制備等優(yōu)點。制備流程主要包括改性聚合物表面、活化和化學施鍍；改性聚合物是提高聚合物表面和催化劑粒子間的附著力，目前采用的激光、火焰等改性技術能耗較高、工藝復雜，且易惡化聚合物基材表面特性，從而制約了這些技術在撓性線路板和金屬微器件等領域的廣泛應用。因此，對聚合物基材表面無損傷、低成本區(qū)域選擇性改性是亟

2、待解決的問題。本文開展無損傷改性-化學鍍技術在聚合物柔性基材表面區(qū)域金屬化研究。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)采用化學鍍鎳工藝制備了表面金屬化植物纖維無紡布；研究表明，植物纖維無紡布表面含有大量氨基，能同Pd2+發(fā)生螯合，形成催化中心，從而有利于金屬沉積；化學鍍后鎳的沉積量為無紡布質(zhì)量的33％，電磁屏蔽效能在0.1~1.6 GHz頻率范圍介于30~35 dB之間；無紡布表面對Pd2+吸附過程符合二階動力學方程，其中飽和吸附量qe為

3、7.99×10-4 mg/g，二階動力學常數(shù)k2為2.02×10-7 g/(h·mg)，鈀離子在無紡布表面上的吸附符合Freundlich模型，屬于多層分子吸附過程；
　　(2)采用褐藻酸鈉改性牛皮紙表面結(jié)合化學鍍銅工藝制備了表面金屬化牛皮紙；研究表明，牛皮紙表面形成的褐藻酸鈉改性膜在浸入二價金屬離子溶液(Sn2+和 Pd2+)后，與二價金屬離子相互作用，形成凝膠，從而使二價金屬離子固定在牛皮紙表面；經(jīng)過化學鍍銅后，牛皮紙表面形成

4、了一層致密、均勻、連續(xù)的銅鍍層；表面鍍銅牛皮紙在0.5~18 GHz頻率范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能均高于30 dB；
　　(3)采用印刷工藝在聚對苯二甲酸乙二酯(PET)基材表面全區(qū)域印制普通底涂，干燥成膜后浸泡在KH550溶液中，化學施鍍后制備了表面金屬化PET基材；研究表明，普通底涂結(jié)合KH550改性在PET基材表面形成大量的氨基，有利于PET基材表面吸附催化劑離子進而促進化學施鍍；化學鍍活化能為0.18 eV；隨化學鍍時間由1 m

5、in增加到30 min，鎳鍍層晶粒由沿(200)晶面取向轉(zhuǎn)變成沿(111)晶面取向，鍍層電阻率由12.4Ω·cm降低到0.2Ω·cm，鍍層厚度由0.61μm增加到2.58μm；隨化學鍍液pH值由7增加到11，鍍層表面平均鎳顆粒尺寸由0.23μm增加到0.92μm，鍍層沉積速率由0.073μm/min增加到0.132μm/min，電阻率由6235Ω?cm降低到0.63Ω?cm；隨化學鍍液溫度由20℃增加到100℃，鍍層表面平均鎳顆粒尺寸由

6、0.24μm增加到1.05μm，鍍層電阻率由1110.3Ω?cm降低到0.13Ω?cm；
　　(4)鍍層中鎳顆粒長大主要包括橫向生長和縱向生長，其中橫向生長是化學鍍反應在鎳顆粒表面橫向沉積鎳原子，顆粒之間伴隨著擠壓進而合并，鎳顆粒長大，鎳顆粒橫向生長導致鍍層致密性提高；縱向生長是化學鍍反應在鎳顆粒表面縱向沉積鎳原子導致顆粒縱向長大，并在鎳顆粒表面形成新的鎳顆粒，鎳顆粒的縱向生長主要引起鍍層厚度增加。同時因顆粒間的擠壓、大顆粒和大量

7、的顆粒間界，鍍層中形成應力，當應力增加到一定程度時，鍍層表面形成大量的裂紋；當鍍層厚度高于2.6μm時，PET表面的鍍鎳層因應力導致鍍層脫落；提高后處理溫度和延長活化時間有利于降低鍍層中應力；
　　(5)采用丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺等單體通過乳液聚合技術制備的化學鍍用底涂乳液成膜后表面含有氨基和羧基，只有底涂改性的聚合物基材表面能吸附Pd2+，從而實現(xiàn)基材表面區(qū)域和空洞表面化學鍍鎳，導電性滿足電路要求，再結(jié)合光