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）有質量輕、化學穩(wěn)定性好、易加工等優(yōu)點，被廣泛應用在汽車、廣告、醫(yī)學、通訊以及建筑等多個領域。此外，丙烯酸酯粘合劑性能優(yōu)異，應用廣泛，開發(fā)PMMA表面鍍層技術對組合體EMC有重要意義。若在PMMA表面進行化學鍍銅與電鍍鎳，可使其在保持自身優(yōu)良特性的基礎上兼具金屬光澤以及導電、電磁屏蔽等優(yōu)良性能，能有效拓展其應用領域。
　　傳統(tǒng)的化學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、問題，不適應目前對于環(huán)保的要求，因此有必要開發(fā)環(huán)保型的化學鍍銅體系。次亞磷酸鈉化學鍍銅體系有穩(wěn)定性高、對基體腐蝕性小以及工藝參數范圍廣等優(yōu)點而成為研究熱點，但在如何降低鍍層中鎳含量方面需要進一步研究。
　　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表面進行化學鍍銅。正交實驗結果表明影響化學鍍銅速率與鍍層電阻的綜合指標因素排序為：硫酸鎳＞溫度＞pH＞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℃。利用單因素實驗對基本鍍液配方及工藝進行優(yōu)化，綜合考慮鍍層質量、鍍層結合力以及鍍液穩(wěn)定性等指標，確定次亞磷酸鈉化學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，鍍層結合

4、力為2~3級，鍍速為6.5~7μm/h。
　　通過測定不同硫酸鎳、硫酸銅、檸檬酸三鈉、次亞磷酸鈉濃度與溫度、pH實驗所對應的化學鍍銅速率，對數據進行回歸處理，得出次亞磷酸鈉化學鍍銅體系動力學方程式為：
　　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對化學鍍銅的影響。結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，對鍍層成分影響不大；當濃度低于0.5ppm時，促進（111

5、）晶面生長；濃度高于0.5ppm時，對（111）晶面生長存在抑制。
　　亞鐵氰化鉀能夠顯著降低化學鍍銅速度，并減少鍍層表面顆粒團聚，增加鍍層光澤；可以促進（111）晶面發(fā)育；對鍍液陽極反應幾乎沒影響，但可以明顯抑制陰極還原反應，因此可以認為亞鐵氰化鉀主要通過抑制陰極反應來控制反應過程。
　　一定量PEG6000（10~15ppm）可以增加鍍層緊密程度鍍層導電性，但濃度過高時（20ppm），鍍速過慢，鍍層表面不連續(xù)，影響鍍層質

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對各個晶面的發(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量，電阻降低至40～45mΩ/sq，鍍層結合力控制在1～2級，鍍層由深褐色變?yōu)殂~紅色。
　　在經過化學鍍銅的PMMA表面進行電鍍鎳。通過正交與單因素實驗研究了硫酸鎳、溫度、pH、電流密度等工藝共同影響鎳鍍層質量

7、、陰極電流效率以及鍍液電化學性質，通過實驗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量，結果表明硫脲可以起到細化晶粒的作用，過大硫脲濃度會導致陰極極化過大，降低鍍速與電流效率，導致鍍層表面出現(xiàn)氣泡或者針孔，同時在固定電流密度下，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