一種單面導電的聚酰亞胺復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種單面導電的聚酰亞胺復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] PI薄膜具有優良的耐高低溫性、電氣絕緣性、粘結性、耐輻射性、耐介質性，利用 這種薄膜材料的特性再在其表面鍍上金屬材料后即可得到一種集導電和電磁屏蔽功能于 一體的復合材料，這種復合材料是一種超薄薄膜結構，還具有導電性強、柔軟度高、超薄、可 焊性較好，并具有導電有效期長、屏蔽效果好、且不受溫度和濕度的影響、表面電阻值可按 實際用途設定等特點，可廣泛應用于計算機、LCD顯示器、液晶電視、激光打印機、高速復印 機、通訊設備、移動電話、衛星通信、醫療設備、高壓機測試、儀表儀器、墊片/隔板、插板電 子產品、防震導電的包裝等。但現有這類復合材料焊接性能尚欠理想，尤其是目前制備這種 復合材料的工藝比較復雜，設備投入高，運行維護成本較高，還會浪費一些貴重金屬，導致 制造成本較高，一直未得到推廣。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種具備優良 導電性和可焊性，制造成本低，使用壽命長的單面導電的聚酰亞胺復合材料及其制備方法。
[0004] 本發明解決其技術問題采用的技術方案是： 本發明之單面導電的聚酰亞胺復合材料，包括聚酰亞胺薄膜基材，在聚酰亞胺薄膜基 材的一面從里到外依次覆有鍍鎳層、鍍銅層、鍍錫層。
[0005] 進一步，所述聚酰亞胺薄膜基材的厚度優選0. 5~100 μπι。所述鍍鎳層的厚度 優選0. 1~10 ym ;所述鍍銅層的厚度優選0. 1~20 μπι ;所述鍍錫層的厚度優選0. 1~ 50 μ m〇
[0006] 本發明單面導電的聚酰亞胺復合材料的制備方法，包括以下步驟，將聚酰亞胺薄 膜基材的同一面依次進行：I化學堿化，II酸洗除膜，III化學粗化，IV化學敏化，V化學活 化，VI鍍鎳、鍍銅、鍍錫，然后進行VII烘干，即成；所述化學堿化、酸洗除膜、化學粗化、化學 敏化、化學活化步驟均采用噴淋方式，所述烘干步驟采用在烘干爐內使用干燥氮氣吹掃方 式。
[0007] 進一步，所述各步驟的具體操作方式及參數如下： I化學堿化：將聚酰亞胺薄膜基材的一面經過堿液噴淋10~25min后，用去離子水清 洗；堿液溫度為30~80°C、濃度為30~60g/L，噴淋壓力為0· 1~0· 5MPa，液體流量為1~ 5m3/h ； Π 酸洗除膜：將經步驟I處理的材料的同一面經過濃度為10~20%的酸性溶液噴淋 5~IOmin后，用去離子水清洗；噴淋壓力為0. 1~0. 5MPa，液體流量為1~5m3/h ; III化學粗化：將經步驟II處理的材料的同一面經過增孔液噴淋10~20min后，用去 離子水清洗；增孔液的溫度為30~80°C，濃度為30~60%，噴淋壓力為0. 1~0. 5MPa，液 體流量為1~5m3/h ;增孔液由N, N-二甲基乙酰胺、納米二氧化硅、聚乙二醇、水組成，各組 分的質量配比為：N, N-二甲基乙酰胺：納米二氧化硅：聚乙二醇：水=(1~10) : (5~ 10) : (1 ~5) : (75 ~93); IV化學敏化：將經步驟III處理的材料的同一面經過氯化亞錫液噴淋10~20min后，用 去離子水清洗；噴淋壓力為〇. 1~〇. 5MPa，液體流量為1~5m3/h，氯化亞錫液的濃度為5~ 10g/L，pH 值為 I. 0 ~3. 0,溫度為 30 ~50°C ; V化學活化：將經步驟IV處理的材料的同一面經過活化液噴淋10~20min后，經去 離子水清洗；噴淋壓力為〇. 1~〇. 5MPa，液體流量為1~5m3/h ;活化液選用氯化鈀活化液 或氯化銀活化液；優選氯化鈕活化液，其中氯化鈕濃度為0. 05~0. 22g/L，氯化鈉濃度為 40 ~100g/L，pH 值為 I. 0 ~3. 0,溫度為 30 ~50°C ; VI鍍鎳、鍍銅、鍍錫：將經步驟V處理的材料的同一面依次進行鍍鎳、鍍銅、鍍錫；鍍 鎳、鍍銅、鍍錫工藝按現有常規技術進行；鍍鎳的厚度控制為〇. 1~10 μm ;鍍銅的厚度控制 為0. 1~20 μ m ;鍍錫的厚度控制為0. 1~50 μ m ; VII烘干：將經步驟VI處理的材料，置于溫度為80~300°C的烘干爐內采用干燥氮氣 吹掃5~IOmin后，即制得聚酰亞胺復合材料，氮氣吹掃壓力為0. 05~0. 2MPa。
[0008] 進一步，所述步驟I中，所述堿性溶液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液中的一種或 它們的混合溶液。
[0009] 進一步，為獲得更好的堿化效果，提高堿化效率，堿液噴淋時間優選15~20min， 堿液溫度優選60~70°C，噴淋壓力優選0. 12~0. 25MPa，液體流量優選為1. 2~2. 5m3/h。
[0010] 進一步，所述步驟II中，所述酸性溶液為鹽酸、硫酸中的一種或它們的混合溶液。
[0011] 進一步，為得到更好的酸洗除膜效果，提高酸洗效率，酸性溶液的質量濃度優選 10~15%，噴淋壓力優選0· 12~0· 25MPa，液體流量優選為L 2~2. 5m3/h。
[0012] 進一步，所述步驟III中，為得到更好的粗化效果，提高粗化效率，增孔液的溫度優 選50~65°C，噴淋壓力優選0· 12~0· 25MPa，液體流量優選為L 2~2. 5m3/h。
[0013] 進一步，所述步驟III中，所述納米二氧化娃的粒徑為1~20nm。
[0014] 進一步，所述步驟IV中，淋壓力優選0· 12~0· 25MPa，液體流量優選為L 2~ 2. 5m3/h〇
[0015] 進一步，所述步驟V中，為提高活化效率，噴淋壓力優選0· 12~0· 25MPa，液體流 量優選為1. 2~2. 5m3/h ;氯化鈕濃度的更優范圍為0. 1~0. 2g/L，氯化鈉濃度的更優選范 圍為50~65g/L。
[0016] 進一步，所述步驟VI中，鍍鎳的厚度控制為0. 5~2 μ m ;鍍銅的厚度控制為0. 5~ 3 μ m ;鍍錫的厚度控制為0. 5~5 μ m。
[0017] 進一步，所述步驟VII中，烘干爐內的溫度優選100~250°C。
[0018] 為了達到噴淋壓力及流量要求，噴淋管的切口長度一般與聚酰亞胺基材的寬度相 同，切口寬度為〇· 1~1. 〇臟。
[0019] 本發明之單面導電的聚酰亞胺復合材料，具有較高的導電性的同時，還具有較理 想的焊接性能，且使用鎳層在聚酰亞胺薄膜基材上導電，有效避免了因銅離子的迀移而造 成對聚酰亞胺復合材料的腐蝕，延長使用壽命，能較好的應用于高端電子產品領域。
[0020] 本發明之單面導電的聚酰亞胺復合材料的制備方法，操作步驟簡單，可連續化生 產，可減少貴重金屬不必要的浪費，降低生產成本。
【具體實施方式】
[0021] 以下結合實施例對本發明作進一步詳細說明，但這些實施例不得用于解釋對本 發明保護范圍的限制。
[0022] 實施例1 本實施例單面導電的聚酰亞胺復合材料，聚酰亞胺薄膜基材厚度〇. 5 μ m，其一面從里 到外依次覆有鍍鎳層、鍍銅層、鍍錫層，鍍鎳層的厚度為〇. 1 μ m，鍍銅層的厚度為0. 1 μ m， 鍍錫層的厚度為0.2 μ m。
[0023] 所述單面導電的聚酰亞胺復合材料，按照以下方法制成： I化學堿化：將厚度為〇. 5 μm的聚酰亞胺薄膜基材的一面經過溫度為30°C、濃度為 60g/L的氫氧化鈉溶液噴淋IOmin后，經去離子水清洗；噴淋壓力為0.1 MPa，液體流量為 1.0 mVh ； Π 酸洗除膜：將經步驟I處理的材料的同一面經過濃度為10%的鹽酸溶液噴淋5min 后，經去離子水清洗；噴淋壓力為0.1 MPa，液體流量為I. 0m3/h ; III化學粗化：將經步驟II處理的材料的同一面經過溫度為30°C、濃度為30%的增孔 液噴淋IOmin后，經去離子水清洗；噴淋壓力為0.1 MPa，液體流量為I. 0m3/h ;增孔液由 N, N-二甲基乙酰胺、納米二氧化硅、聚乙二醇、水組成，各組分的質量占比為：N, N-二甲基 乙酰胺：納米二氧化硅：聚乙二醇：水=I : 5 : 1 : 93,其中納米二氧化硅粒徑為2nm; IV化學敏化：將經步驟III處理的材料的同一面經過氯化亞錫液的噴淋IOmin后，經去 離子水清洗；噴淋壓力為〇. IMPa，液體流量為I. 0m3/h，氯化亞錫液的配制工藝采用現有技 術，氯化亞錫液的濃度為5g/L，pH值為1. 5,溫度為30°C ; V化學活化：將經步驟IV處理的材料的同一面經過氯化鈀活化液噴淋IOmin后，經去 離子水清洗；噴淋壓力為〇. IMPa，液體流量為I. 0m3/h，氯化鈀活化液的工藝采用現有技術， 其中氯化鈀濃度為0. 05g/L，氯化鈉濃度為50g/L，pH值為1. 0,溫度為30°C ; VI鍍鎳、鍍銅、鍍錫：將經步驟V處理的材料的同一面依次進行鍍鎳、鍍銅、鍍錫，鍍 鎳、鍍銅、鍍錫工藝按現有常規技術進行；鍍鎳的厚度控制為〇. 1 μπι ;鍍銅的厚度控制為 O. 1 μπι ;鍍錫的厚度控制為0. 2 μπι。
[0024] VII烘干：將經步驟VI處理的材料，置于溫度為100°C的烘干爐內采用干燥氮氣 吹掃6min后即制得聚酰亞胺復合材料，氮氣吹掃壓力為0. 07MPa。
[0025] 為了達到噴淋壓力及流量要求，噴淋管的切口長度與聚酰亞胺基材的寬度相同， 切口寬度為〇. lmrn。
[0026] 將實施例1中的復合材料和市場上現有常規材料進行對比檢測，按ASTM F390-98(2003)用共線四探針法測定金屬薄膜的薄膜電阻的標準試驗方法，進行表面電阻 的檢測；按ASTM D4935-10平面材料的電磁屏蔽效果測定的標準試驗方法，進行材料電磁 屏蔽性能的測定；采用電化學工作站進行材料整體腐蝕速率的測定。具體檢測結果見表1。 從表1中可看出，實施例1中的材料的屏蔽性能、表面電阻、腐蝕速率、焊接強度等結果均優 于現有常規材料。
[0027] 表1實施例1中的復合材料與市場上現有常規材料性能對比
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[0028] 實施例2 本實施例單面導電的聚酰亞胺復合材料，聚酰亞胺薄膜基材厚度10 μ m，其一面從里到 外依次覆有鍍鎳層、鍍銅層、鍍錫層，鍍鎳層的厚度為1.0 μ m，鍍銅層的厚度為1.5 μ m，鍍 錫層的厚度為2.0 μ m。
[0029] 本實施例單面導電的聚酰亞胺復合材料的制備方法，與實施例1中的聚酰亞胺復 合材料的制備方法相類似，其不同之處在于： 1、 步驟I中采用的堿液為氫氧化鉀溶液，其溫度為45°C、濃度為45g/L，噴淋時間為 15min，噴淋壓力為0· 3MPa，液體流量為3. 0m3/h