柔性塑料基板光催化表面改性方法的研究

发布时间：2018-04-16 03:39

本文选题：PET表面改性 + PI表面改性　；参考：《陕西师范大学》2015年硕士论文

【摘要】：聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料(PET)和聚酰亚胺基板(PI)是两种常用的工程塑料,它们已经被广泛应用于微电子、柔性电路基板、多媒体设备、机械设备和日常生活用品等领域。通过对PET和PI这两种聚酯塑料进行表面金属化处理,PET和PI基板的许多特性得到增强,应用领域大幅扩展。然而,未经过处理的PET基板和PI基板与金属镀膜之间的粘结强度非常弱,因此,为了增强基板表面的亲水性能以及PET和PI基板与金属镀膜之间的粘结强度,化学镀之前的表面改性过程是非常必要的。目前国内外对PET和PI基板的表面改性方法主要有：化学微蚀法、表面接枝法、等离子体处理法等方法。其中,化学微蚀法会带来一系列的环境污染问题,表面接枝法的接枝率不高,等离子体处理法对仪器设备的要求较高,考虑到简化基本操作和降低生产成本这两个方面,光催化处理法可用作PET和PI基板表面改性的最佳处理方法。光催化处理法由于具有高稳定性、高催化活性、环境友好等特点近年来受到了广泛的关注,因此,本文使用光催化处理法对PET和PI基板进性化学镀前的表面改性。在本论文中,一个环境友好的表面改性体系被用作PET和PI基板的表面改性处理方法,当这两种塑料基板在合适的处理条件下使用光催化处理法进行表面改性后,能够获得理想的处理效果。本论文的主要工作如下：1.本文研究了使用光催化处理法对PET进行表面改性,为了增强PET与金属镀铜膜之间的粘结强度,本文设计了二甲亚砜(DMSO)和乙醇组成的温和膨润体系,并用该体系对光催化前的PET基板进行膨润处理,然后在固定膨润条件下,对膨润后的基板进行光催化处理,研究了Ti02晶型和粒径、悬浮液中的Ti02含量、紫外灯辐射功率以及光催化处理时间对PET表面接触角、表面化学性质以及粘结强度的影响。研究结果表明,粒径为5 nm的锐钛型TiO2纳米粒子在水溶液中具有高分散性,因此对PET基板的表面改性具有更好的光催化处理效果。当紫外灯功率为500 W,锐钛型TiO2 (5nm)含量为0.5g/L,光催化处理40 min,此时光催化体系的处理效果最佳,PET基板的表面接触角从未处理时的84.4°降低到19.8°,PET基板表面形成大量均匀致密的凹坑,表面粗糙度达到最大值,由未处理时的36 nm升高到117 nm,金属镀铜膜与PET基板之间的粘接强度达到最大值0.89 KN·m-1。红外光谱分析表明,PET基板经过光催化处理后,HO-C=O基团形成在PET基板表面上。XPS分析结果进一步证实,光催化处理后,PET中的一部分醚键被氧化成羰基,羰基的形成,使PET基板表面含氧量增大,基板表面亲水性能大幅增强。因此,光催化处理法是一种环境友好且高效的对PET基板的表面改性方法。2.由于PI结构中含有稳定的酰亚胺环,不利于紫外光催化的处理效果。因此,直接使用光催化法处理并不能较好的完成对PI基板的表面改性。为了提高PI基板的光催化改性效果,加入膨润过程是非常必要的。因此本文研究了不同膨润体系、TiO2含量以及光催化处理时间对PI基板表面改性的影响。本文设计了N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、水、二甲亚砜(DMSO)和四甲基氢氧化铵(TMAH)组成的膨润体系,并用该膨润体系对光催化处理前的PI基板进行膨润处理,然后在固定膨润条件下对PI进行光催化处理。研究结果表明,当膨润液中各组分的体积比为DMF:H2O:DMSO=1:2:1,TMAH含量为5 g/L,40℃下膨润15 min后再经光催化处理30 min,基板表面接触角达到最低值28.7°,与此同时PI基板表面形貌的变化不大表面依然平整。XPS分析结果表明,PI基板经过光催化处理后,-COOH基团形成在PI表面上,基板表面亲水性能大幅增强,PI基板与金属镀铜膜之间的粘结性能也随之增强。
[Abstract]:Polyethylene terephthalate ( PET ) and polyimide substrate ( PI ) are two kinds of commonly used engineering plastics , which have been widely used in the fields of microelectronics , flexible circuit board , multimedia equipment , mechanical equipment and daily necessities . In order to improve the photocatalytic modification of the PI substrate , the surface contact angle of the substrate is increased to a maximum of 0.89 KN 路 m - 1 .

【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB306

【参考文献】