金屬化PMMA材料的制備及其性能研究.pdf

1、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有質(zhì)量輕、化學(xué)穩(wěn)定性好、易加工等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在汽車(chē)、廣告、醫(yī)學(xué)、通訊以及建筑等多個(gè)領(lǐng)域。此外，丙烯酸酯粘合劑性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛，開(kāi)發(fā)PMMA表面鍍層技術(shù)對(duì)組合體EMC有重要意義。若在PMMA表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅與電鍍鎳，可使其在保持自身優(yōu)良特性的基礎(chǔ)上兼具金屬光澤以及導(dǎo)電、電磁屏蔽等優(yōu)良性能，能有效拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　傳統(tǒng)的化學(xué)鍍銅采用甲醛為還原劑能制備性能優(yōu)異的銅鍍層，但是存在鍍液不穩(wěn)定、甲醛揮發(fā)等

2、問(wèn)題，不適應(yīng)目前對(duì)于環(huán)保的要求，因此有必要開(kāi)發(fā)環(huán)保型的化學(xué)鍍銅體系。次亞磷酸鈉化學(xué)鍍銅體系有穩(wěn)定性高、對(duì)基體腐蝕性小以及工藝參數(shù)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)，但在如何降低鍍層中鎳含量方面需要進(jìn)一步研究。
　　本文先采用次亞磷酸鈉為還原劑、檸檬酸三鈉為穩(wěn)定劑在PMMA表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明影響化學(xué)鍍銅速率與鍍層電阻的綜合指標(biāo)因素排序?yàn)椋毫蛩徭嚕緶囟龋緋H＞硫酸銅＞檸檬酸三鈉＞次亞磷酸鈉，基本鍍液配方與工藝條件為：硫酸銅8g

3、/L，檸檬酸三鈉12g/L，硼酸30g/L，硫酸鎳1.6g/L，次亞磷酸鈉36g/L， pH8.5，溫度70℃。利用單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)基本鍍液配方及工藝進(jìn)行優(yōu)化，綜合考慮鍍層質(zhì)量、鍍層結(jié)合力以及鍍液穩(wěn)定性等指標(biāo)，確定次亞磷酸鈉化學(xué)鍍銅體系最佳配方及工藝為：硫酸鎳1.4g/L，硫酸銅/檸檬酸三鈉11:19.25，次亞磷酸鈉36g/L，H3BO330g/L，pH9.0，溫度70℃。在該最佳工藝條件下制備的銅鍍層電阻在50~60mΩ/sq，鍍層結(jié)合

4、力為2~3級(jí)，鍍速為6.5~7μm/h。
　　通過(guò)測(cè)定不同硫酸鎳、硫酸銅、檸檬酸三鈉、次亞磷酸鈉濃度與溫度、pH實(shí)驗(yàn)所對(duì)應(yīng)的化學(xué)鍍銅速率，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理，得出次亞磷酸鈉化學(xué)鍍銅體系動(dòng)力學(xué)方程式為：
　　在確定基本鍍液組成前提下，研究了硫脲、亞鐵氰化鉀以及PEG6000對(duì)化學(xué)鍍銅的影響。結(jié)果表明硫脲加入使鍍銅速率先減小后增大，可以明顯改善微觀形貌，增加表面球狀顆粒，對(duì)鍍層成分影響不大；當(dāng)濃度低于0.5ppm時(shí)，促進(jìn)（111

5、）晶面生長(zhǎng)；濃度高于0.5ppm時(shí)，對(duì)（111）晶面生長(zhǎng)存在抑制。
　　亞鐵氰化鉀能夠顯著降低化學(xué)鍍銅速度，并減少鍍層表面顆粒團(tuán)聚，增加鍍層光澤；可以促進(jìn)（111）晶面發(fā)育；對(duì)鍍液陽(yáng)極反應(yīng)幾乎沒(méi)影響，但可以明顯抑制陰極還原反應(yīng)，因此可以認(rèn)為亞鐵氰化鉀主要通過(guò)抑制陰極反應(yīng)來(lái)控制反應(yīng)過(guò)程。
　　一定量PEG6000（10~15ppm）可以增加鍍層緊密程度鍍層導(dǎo)電性，但濃度過(guò)高時(shí)（20ppm），鍍速過(guò)慢，鍍層表面不連續(xù)，影響鍍層質(zhì)

6、量；控制一定濃度PEG可以用于改善鍍層微觀形貌，增加鍍層中鎳含量；PEG對(duì)各個(gè)晶面的發(fā)育情況影響不大。
　　綜合選擇不同添加劑濃度（硫脲0.5ppm，亞鐵氰化鉀4ppm， PEG600010ppm），可以明顯改善鍍層質(zhì)量，電阻降低至40～45mΩ/sq，鍍層結(jié)合力控制在1～2級(jí)，鍍層由深褐色變?yōu)殂~紅色。
　　在經(jīng)過(guò)化學(xué)鍍銅的PMMA表面進(jìn)行電鍍鎳。通過(guò)正交與單因素實(shí)驗(yàn)研究了硫酸鎳、溫度、pH、電流密度等工藝共同影響鎳鍍層質(zhì)量

7、、陰極電流效率以及鍍液電化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出最佳工藝配方為硫酸鎳180g/L，氯化鎳60g/L，硼酸60g/L，pH5～5.5，溫度60℃，電流密度選擇3~4A/dm2。
　　在電鍍液中加入硫脲與香豆素用于改善鍍層質(zhì)量，結(jié)果表明硫脲可以起到細(xì)化晶粒的作用，過(guò)大硫脲濃度會(huì)導(dǎo)致陰極極化過(guò)大，降低鍍速與電流效率，導(dǎo)致鍍層表面出現(xiàn)氣泡或者針孔，同時(shí)在固定電流密度下，燒焦區(qū)域增加，一般硫脲濃度選擇2～3mg/L。
　　較低濃度香豆素