具有高反射和高導(dǎo)電特性聚酰亞胺銀復(fù)合薄膜的制備及其形成機(jī)理研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)/銀(Ag)復(fù)合薄膜具有質(zhì)量輕、高反射性、高導(dǎo)電、耐高低溫、良好的力學(xué)性能、耐老化和可折疊等特點(diǎn)，它在電工、電子、信息、軍事、航空和航天等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文采用原位一步自金屬化法制備了具有高反射、高導(dǎo)電性能的PI/Ag復(fù)合薄膜，并系統(tǒng)研究了影響PI/Ag復(fù)合薄膜的反射和導(dǎo)電性能的因素。結(jié)果表明，提高銀含量、選擇適當(dāng)?shù)牧滥r(shí)間、選擇鏈段柔韌性較好芳香型PI、合適的固化升溫程序和合適的固化環(huán)境等都有利于制

2、備出具有高反射、高導(dǎo)電性能的PI/Ag復(fù)合薄膜。其中使用BTDA-ODA型芳香型PI，可以制得絕對(duì)反射率大于90％、電阻小于0.2Ω的PI/Ag復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜保持了母體PI的大部分力學(xué)性能。 首次采用PI薄膜改性和原位自金屬化法制備出雙面具有高反射率和高導(dǎo)電性的PI/Ag復(fù)合薄膜。該方法通過使用KOH水溶液對(duì)聚酰亞胺薄膜表面處理，使其表面的一層聚酰亞胺結(jié)構(gòu)開環(huán)形成聚酰胺酸(此處以鹽的形式存在)，然后通過離子交換使目標(biāo)金屬銀

3、離子與鉀離子進(jìn)行交換，得到聚酰胺酸與金屬銀的絡(luò)合物；通過加熱使表面聚酰胺酸環(huán)化為聚酰亞胺，同時(shí)金屬銀離子等還原為銀原子，并遷移至表面形成銀層，從而制得雙面具有高反射、高導(dǎo)電的PI/Ag復(fù)合薄膜，并通過PI薄膜的選擇、堿液處理時(shí)間、洗滌時(shí)間、銀鹽溶液的濃度以及處理時(shí)間的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PI/Ag復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)和性能的控制。其雙面的反射率均大于97％、表面電阻小于0.1歐姆，電磁屏蔽性能大于100分貝(10～10000kMHz)；該制備方法簡(jiǎn)

4、單、成本低、易于大規(guī)模生產(chǎn)。 通過研究幾種制備PI/Ag復(fù)合薄膜所使用的原材料對(duì)銀離子還原作用發(fā)現(xiàn)，ODA對(duì)銀離子的還原具有促進(jìn)作用，尤其是含水的ODA的堿性條件對(duì)銀離子的還原的促進(jìn)作用更為明顯；BTDA對(duì)銀的還原作用不明顯，甚至含有水的BTDA由于形成四酸對(duì)銀離子的還原有一定的延緩作用；而有機(jī)溶劑的存在促進(jìn)了銀離子的還原。 初生態(tài)銀粒子在PI/Ag復(fù)合薄膜的聚集及遷移原因是：初生態(tài)銀粒子由于具有較大的表面自由能，極不穩(wěn)

5、定，它會(huì)自動(dòng)聚集以減小其表面的自由能，當(dāng)聚集到一定尺寸后達(dá)到穩(wěn)定。在PI/Ag復(fù)合薄膜的形成過程中，初生態(tài)銀粒子經(jīng)歷了凝聚、銀粒子亞微態(tài)凝聚體的遷移過程、納米銀粒子的“流動(dòng)”擴(kuò)散過程和銀粒子的平面“島狀”穿峰突起過程。 在第四統(tǒng)計(jì)力學(xué)—JRG群子統(tǒng)計(jì)理論為指導(dǎo)思想下，首次提出采用群子參數(shù)R1及R2分別代表銀粒子在聚集和遷移中的小粒子和大粒子，并在此基礎(chǔ)上提出了銀粒子凝聚遷移的兩個(gè)模型——“初生態(tài)銀原子成核體的獨(dú)立隨機(jī)成長(zhǎng)模型”和