具有高反射和高導電特性聚酰亞胺銀復合薄膜的制備及其形成機理研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)/銀(Ag)復合薄膜具有質(zhì)量輕、高反射性、高導電、耐高低溫、良好的力學性能、耐老化和可折疊等特點，它在電工、電子、信息、軍事、航空和航天等方面具有廣闊的應用前景。 本文采用原位一步自金屬化法制備了具有高反射、高導電性能的PI/Ag復合薄膜，并系統(tǒng)研究了影響PI/Ag復合薄膜的反射和導電性能的因素。結(jié)果表明，提高銀含量、選擇適當?shù)牧滥r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、高導電性能的PI/Ag復合薄膜。其中使用BTDA-ODA型芳香型PI，可以制得絕對反射率大于90％、電阻小于0.2Ω的PI/Ag復合薄膜，該復合薄膜保持了母體PI的大部分力學性能。 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電性的PI/Ag復合薄膜。該方法通過使用KOH水溶液對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金屬銀

3、離子與鉀離子進行交換，得到聚酰胺酸與金屬銀的絡合物；通過加熱使表面聚酰胺酸環(huán)化為聚酰亞胺，同時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、高導電的PI/Ag復合薄膜，并通過PI薄膜的選擇、堿液處理時間、洗滌時間、銀鹽溶液的濃度以及處理時間的控制，可以實現(xiàn)對PI/Ag復合薄膜結(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

4、單、成本低、易于大規(guī)模生產(chǎn)。 通過研究幾種制備PI/Ag復合薄膜所使用的原材料對銀離子還原作用發(fā)現(xiàn)，ODA對銀離子的還原具有促進作用，尤其是含水的ODA的堿性條件對銀離子的還原的促進作用更為明顯；BTDA對銀的還原作用不明顯，甚至含有水的BTDA由于形成四酸對銀離子的還原有一定的延緩作用；而有機溶劑的存在促進了銀離子的還原。 初生態(tài)銀粒子在PI/Ag復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，它會自動聚集以減小其表面的自由能，當聚集到一定尺寸后達到穩(wěn)定。在PI/Ag復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”擴散過程和銀粒子的平面“島狀”穿峰突起過程。 在第四統(tǒng)計力學—JRG群子統(tǒng)計理論為指導思想下，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，并在此基礎上提出了銀粒子凝聚遷移的兩個模型——“初生態(tài)銀原子成核體的獨立隨機成長模型”和