[发明专利]一种表面具有还原性的聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种表面具有还原性的聚酰亚胺薄膜的制备方法，在无任何还原剂的条件下，聚酰亚胺薄膜表面化学镀银。通过接枝改性和无电沉积得到具有还原性的聚酰亚胺薄膜。在酸性条件下，通过含碳二亚胺结构的偶联剂将具有还原性的酚羟基接枝到聚酰亚胺薄膜表面。本发明的制备工艺在室温下进行，操作简便易控制，不使用任何有毒有害还原剂，即节约了成本也更加绿色环保，安全。有望用于医疗、可穿戴设备和电子工业等领域。

技术领域

本发明涉及一种表面具有还原性的聚酰亚胺薄膜的制备方法，在不使用任何还原剂的条件下，在聚酰亚胺薄膜表面无电沉积Ag颗粒的方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)最初报道于20世纪初，但是由于难加工性并没有得到广泛的关注。直到20世纪60年代，PI薄膜才开始推向市场。PI薄膜和其它树脂薄膜相比具有优异的介电性能、阻燃性能、力学性能、耐高温和耐辐射性能等，这种高性能绝缘材料通常应用于航空航天工业和电子电气工业等领域。PI薄膜也是目前制备挠性覆铜板(FCCL)最重要的高性能绝缘材料之一，它在FCCL所用绝缘基膜中的使用量占85％以上。

FCCL的生产工艺有三层挠性覆铜板(3L—FCCL)和两层挠性覆铜板(2L—FCCL)。3L—FCCL中导体材料与PI薄膜之间需要胶黏剂粘附层，导致厚度增加，并且大部分胶黏剂耐热性差无法满足发展的需求。2L—FCCL的生产工艺有涂布法、层压法、溅镀法和化学镀。涂布法所用的铜箔较厚，层压法需要高要求的设备及符合要求的热塑性PI，这两种方法属于减成法，需要使用刻蚀剂去除大部分铜箔，极大的浪费了资源和污染环境。溅镀法需要精密的设备及复杂的工艺，化学镀具有操作简便、节能环保和可直接图案化等优点，这两种工艺由传统的刻蚀铜箔形成导电图案的减成法工艺转变成了直接根据模板形成导电电路的加成法工艺，减少了资源的浪费和环境的污染。但是，PI薄膜因表面光滑和亲水性差，导致导体材料与薄膜表面粘结性能低。

多巴胺由于具有还原性的酚羟基和伯氨基活性基团，被广泛用于表面改性和化学镀。但近十多年来，大部分研究是将多巴胺置于碱性(pH＝8.5)溶液中，通过溶液中溶解的O₂氧化并经历亲核分子内环化反应形成聚多巴胺涂层进行表面改性。这种氧化诱导自发性反应，消耗了多巴胺大部分酚羟基和伯氨基活性基团且不受控制。在较高的pH诱导下多巴胺酚羟基去质子化，降低了氧化还原的电势，并促进氧化成酚醌及氨基环化聚合反应。通过调节pH可有效地抑制多巴胺的氧化自聚合反应，保留大部分具有还原性的酚羟基。

北京大学廖园、王文才等将聚酰亚胺薄膜简单置于碱性条件下的多巴胺溶液中，通过多巴胺的氧化自聚合反应形成聚多巴胺，即可用聚多巴胺对聚酰亚胺膜进行功能化。聚(多巴胺)涂层不仅用作化学镀银过程中银颗粒的化学吸附位点，而且还可以用作化学镀银的粘合促进层。聚(多巴胺)涂层中存在的邻苯二酚和含氮基团的金属结合能力可用于在PI薄膜上沉积附着均匀的金属涂层。但是仍然用到了还原剂，因为碱性条件下形成的多巴胺严重削弱了自身的还原性能。

Jose等以菠菜中的提取物为生物催化剂在聚酰亚胺上光催化合成银纳米颗粒，它作为选择性化学镀铜的导电微径的种子层。菠菜提取物通过提高光还原速率来辅助Ag纳米颗粒的合成，使用低毒性可再生光敏剂的化学方法，可以成功地在多种聚酰亚胺基材料上进行微光图案化。高选择性地在光致图案化的基板上形成高导电性化学镀沉积物，突出了微电子制造应用。但是需要光照用于还原Ag纳米颗粒，增加了成本。

Marian等通过原始和简单方法柔性PI膜上制作银图案。这些过程基于表面水解处理，然后进行离子交换机理和等离子体还原处理以形成活化层(催化银化学沉积)。这种表面活化不需要使用常规的锡和钯物质，与用于化学沉积的传统聚合物表面活化相比，它对环境友好，可用于从毫米级到亚微米级模式的不同规模的各种应用。但是需要使用射频(RF)反应器，增加了成本。