等离子体引发接枝紫罗碱和化学镀制备聚酰亚胺/银复合薄膜的研究

论文摘要

聚酰亚胺（PI）和银（Ag）的复合薄膜以其表面银层的高反射性和高电导率,再加上聚酰亚胺基体本身优异的热稳定性和物理机械性能,以及聚酰亚胺基体柔软、轻质的优点,在航空航天和微电子等许多领域具有广阔的应用前景,成为近年来广泛研究的功能薄膜之一。紫罗碱（Viologen）是一类N,N’-二取代-4,4’-联吡啶结构的物质,具有从贵金属盐中还原出金属的特性。本研究合成了N-hexyl-N-（4-vinylbenzyl）-4,4-bipyridinium dinitrate（HVVN）和1,1’.bis（4-vinylbenzyl）-4,4’-bipyridinium dinitrate（VBVN）两种不同结构的含乙烯基viologen,并对其化学结构进行了分析。利用氩等离子体处理PI薄膜并通过紫外光照引发实现PI与viologen的接枝共聚,最后通过紫外引发从AgNO3溶液中还原出银纳米粒子并沉积在薄膜表面,制备了聚酰亚胺/银复合薄膜。研究了氩等离子体处理PI薄膜过程中,等离子体的射频功率和处理时间对表面活性基团的影响,优化了最佳等离子体处理条件。采用XPS、SEM、AFM等手段表征了等离子体引发、紫外接枝、银离子还原等过程PI薄膜的元素成分及表面形貌的变化。同时考察了紫外光照时间与沉积到薄膜表面的银的量和粒径大小之间的关系。结果表明,通过本研究采用的方法可以制备PI和Ag的复合薄膜,银纳米粒子在PI薄膜表面分布均匀,银的量和粒径大小随着紫外光照时间的改变而变化,从而可以实现薄膜表面结构和性能的可控。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚酰亚胺概述
• 1.2 聚酰亚胺的制备方法
• 1.3 聚酰亚胺的性能及应用
• 1.3.1 聚酰亚胺优异的性能
• 1.3.2 聚酰亚胺的用途
• 1.4 聚酰亚胺的发展趋势
• 1.5 聚酰亚胺/银复合薄膜
• 1.5.1 聚合物薄膜表面金属化方法
• 1.5.1.1 物理气相沉积法（PVD）
• 1.5.1.2 化学气相沉积法（CVD）
• 1.5.1.3 辐射合成法
• 1.5.1.4 超临界法
• 1.5.2 聚酰亚胺/银复合薄膜的制备方法
• 1.5.2.1 原位一步自金属化法
• 1.5.2.2 表面改性自金属化法
• 1.5.2.3 表面改性化学镀法
• 1.6 Viologen的性能及应用
• 1.7 本论文的研究内容和意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验流程
• 2.4 实验具体步骤
• 2.4.1 HVVN与PI薄膜表面接枝共聚制备PI/Ag复合薄膜
• 2.4.1.1 HVVN的合成
• 2.4.1.2 氩等离子体处理PI薄膜表面
• 2.4.1.3 HVVN与PI薄膜紫外引发表面接枝共聚
• 2.4.1.4 银在PI-g-HVVN薄膜表面的沉积
• 2.4.2 VBVN与PI薄膜表面接枝共聚制备PI/Ag复合薄膜
• 2.4.2.1 VBVN的合成
• 2.4.2.2 氩等离子体处理PI薄膜表面
• 2.4.3.3 VBVN与PI薄膜紫外引发表面接枝共聚
• 2.4.3.4 银在PI-g-VBVN薄膜表面的沉积
• 2.5 表征方法
• 2.5.1 接触角测定
• 2.5.2 X射线光电子能谱（XPS）
• 2.5.3 扫描电镜（SEM）
• 2.5.4 原子力显微镜（AFM）
• 2.5.5 称重
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 等离子体处理对PI薄膜表面的影响
• 3.2 PI薄膜与HVVN表面接枝共聚制备PI/Ag复合薄膜过程的分析
• 3.2.1 HVVN的结构分析
• 3.2.2 PI薄膜与HVVN紫外引发表面接枝共聚的研究
• 3.2.3 PI-g-HVVN薄膜表面沉积银的研究
• 3.3 PI薄膜与VBVN表面接枝共聚制备PI/Ag复合薄膜过程的分析
• 3.3.1 VBVN的结构分析
• 3.3.2 PI薄膜与VBVN紫外引发表面接枝共聚的研究
• 3.3.3 PI-g-VBVN薄膜表面沉积银的研究
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书