[发明专利]一种柔性有机聚合物基材的表面改性方法

说明书

本发明涉及一种柔性有机聚合物基材的表面改性方法，在富氧气氛和适当处理温度下用波长100~280nm超短波紫外光阶梯处理对有机聚合物基材进行表面改性预处理，之后利用真空蒸发法沉积硅烷类表面修饰剂，并经水解反应、红外热处理完成基材表面的修饰改性。本发明的方法对有机聚合物基材表面的深度处理可达100~200nm，其处理条件温和且不会对基材主体性能造成破坏，赋予基材表面丰富的极性功能基团，有效改善了聚合物基材的表面粗糙度和表面能，显著提高了基材表面对其他材质的结合性和附着力。

技术领域

本发明属于材料改性处理领域，涉及一种柔性有机聚合物基材的表面改性方法。

背景技术

随着柔性电子技术的飞速发展，柔性基板材料面临巨大的需求。轻质、超薄、柔性的有机聚合物基板材料因具有优异的耐弯折、良好综合性能和可加工性等特点，在柔性电子器件、柔性印刷电路、柔性封装基板等有着广泛应用。在实际应用中，有机聚合物基材通常需要与无机、有机或金属材料进行覆合、粘接或在其表面直接金属化，然而通常有机聚合物基材的表面粗糙度低，表面缺乏与其他材质相互作用的极性功能基团，导致绝大多数柔性有机聚合物基材与其他材质的结合附着力差。因此，柔性有机聚合物基材的表面需要进行修饰改性处理。

目前，对柔性基材表面改性常用的方法包括物理改性方法和化学改性方法，例如激光烧蚀、机械打磨、等离子体处理、碱解处理、表面吸附自组装等。以机械打磨为代表的物理改性法，处理后的基材表面粗糙均匀性差，且难以实现批量化、大规模的制备。以等离子体、碱解等为代表的化学改性法中，等离子体处理法的基材表面处理深度较浅，对处理环境要求较高，且对柔性基材的损伤大，处理后表面产生的活性基团容易失效；碱解处理法容易对柔性聚合物基材本身造成破坏，影响基材的主体性能，且处理条件不易控制基材的表面处理特性。现有技术的处理方法限制了柔性有机聚合物基材在柔性电子领域的应用。

针对上述问题，本发明提供了一种用于柔性有机聚合物基材表面改性的方法，该方法对于柔性聚合物基材主体性能无影响，并可显著改善基材表面的结合性与附着力、灵活调控基材表面特性。

发明内容

本发明针对柔性电子应用领域的柔性有机聚合物基材，提供了一种柔性有机聚合物基材的表面改性方法，经过该表面改性处理，使得所述基材与其他有机、无机或金属材料具有良好结合性和附着力。

本发明的目的在于提供一种柔性有机聚合物基材的表面改性方法，其特征在于：在富氧气氛和一定处理温度下利用波长为100~280nm的超短波紫外光，对有机聚合物基材进行阶梯式辐照预处理，接着采用真空蒸发法沉积硅烷类表面修饰剂，并经水解反应、红外热处理，完成对基材表面的改性。该方法包括如下步骤：

（1）、在富氧气氛和一定处理温度下，利用波长为100~280nm的超短波紫外光，对柔性有机聚合物基材进行阶梯式辐照预处理；

（2）、采用真空蒸发法将硅烷类表面修饰剂沉积到步骤（1）预处理所得的柔性有机聚合物基材表面；

（3）、经水解反应、红外热处理，完成聚合物基材表面的修饰改性。

在步骤（1）中，所述富氧气氛的氧气浓度为30体积%，所述处理温度为45~80℃；

所述超短波紫外光阶梯辐照预处理条件为：先采用波长190~280nm紫外光辐照1~10分钟，优选200~260nm紫外光辐照3~6分钟；之后采用波长100~190nm紫外光辐照1~6分钟，优选130~190nm紫外光辐照2~4分钟。

所述超短波紫外光阶梯辐照预处理对柔性有机聚合物基材表面的处理深度可达100~200nm。

在步骤（2）中，所述真空蒸发法的蒸发温度为45~120℃，处理时间为0.5~3小时；所述硅烷类表面修饰剂可为氨丙基类硅烷、巯丙基类硅烷，例如氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三丙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三丁氧基硅烷等。