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基于离子交换技术的聚酰亚胺表层无机功能化复合薄膜的制备及其微结构与性能研究

作　者: 于倩倩
导　师: 吴战鹏
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 聚酰亚胺离子交换化学沉积化学镀镍铜硫化钴
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
引　用: 1次
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内容摘要

芳香族聚酰亚胺(PI)薄膜以其具有高强度、高模量、高耐热性和机械性能,优良的电性能和耐久性,突出的介电性能与抗辐射性能,可被广泛应用于柔性电子材料,微电子封装和太阳能电池等领域。在PI薄膜表面制备无机功能化材料使其同时拥有有机和无机材料的优异性能,并达到协同优化的效应,也因此具有了广泛的应用前景。金属镍的导电性,磁性能和热力学性能,金属铜的高导电性,硫化钴的半导体性能再加上PI的轻质、高强、耐高温,以及其他方面的物理性能,聚酰亚胺／金属和金属硫化物复合材料被研究者看成是最有研究前途和应用价值的多功能材料之一。本论文以PMDA-4,4’-ODA型PI基体薄膜,通过碱液对其表层水解并在相应的离子水溶液中离子交换载入金属离子,随后通过界面反应制备了高性能的聚酰亚胺／金属(主要为Ni、Cu)和金属硫化物复合材料。首次采用乙二醇加热还原的方法制备出了PI/Ni的复合薄膜,采用在常温和还原性溶液中还原制备了PI/Ni的复合薄膜；以银纳米晶种和催化剂,采用化学镀的方法制备了PI/Cu纳米复合薄膜；首次采用“固-液”界面反应的方法在PI薄膜表面制备了PI/CoS复合薄膜。在论文中通过X射线衍射(XRD)对复合薄膜表层金属形成进行了表征,通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),电感耦合等离子体(ICP)及万能材料试验机对复合薄膜的制备过程,表面形貌,金属粒子的生长状态,机械性能以及复合薄膜形成过程中的影响因素都进行了研究及讨论。复合薄膜在具备了金属及金属硫化物的优良性能的同时也保持了母体自身聚酰亚胺的优异性能,并且具有良好的粘结性能。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-30
  1.1 引言  14
  1.2 聚酰亚胺的概述  14-21
    1.2.1 聚酰亚胺的性能  14-16
    1.2.2 聚酰亚胺的应用  16-19
    1.2.3 聚酰亚胺的合成与制备  19-21
  1.3 聚酰亚胺/金属及金属硫化物复合薄膜概述  21-23
    1.3.1 聚酰亚胺/金属及金属硫化物复合薄膜的现状  21-22
    1.3.2 聚酰亚胺/金属及金属硫化物复合薄膜的制备  22-23
  1.4 化学镀铜法制备聚酰亚胺/铜复合薄膜  23-26
    1.4.1 化学镀铜的原理  24
    1.4.2 化学镀铜溶液的配方组成  24-25
    1.4.3 化学镀的工艺因素控制  25-26
    1.4.4 化学镀的特点  26
  1.5 本论文选题的意义  26-27
  1.6 本论文主要研究内容和创新之处  27-30
第二章硼氢化钠常温法制备聚酰亚胺/镍复合薄膜及其性能研究  30-48
  2.1 引言  30
  2.2 实验部分  30-34
    2.2.1 实验原料  30-31
    2.2.2 实验设备  31
    2.2.3 聚酰亚胺/镍复合薄膜的制备  31-33
    2.2.4 性能表征和测试方法  33-34
  2.3 结果与讨论  34-45
    2.3.1 复合薄膜制备过程中表面结构的变化  34-35
    2.3.2 复合薄膜制备过程中表面镍层结构的确定  35
    2.3.3 水解时间和改性层载镍量之间的关系  35-37
    2.3.4 KOH水解不同时间对复合薄膜表面深度的影响  37-38
    2.3.5 复合薄膜表面形态和断面形态的研究  38-43
    2.3.6 在反应条件下复合薄膜的三维立体形貌  43
    2.3.7 对复合薄膜导电性能和力学性能的研究  43-44
    2.3.8 聚酰亚胺/镍复合薄膜的磁性能  44-45
  2.4 小结  45-48
第三章化学镀制备聚酰亚胺/铜复合薄膜及其性能研究  48-58
  3.1 引言  48
  3.2 实验部分  48-51
    3.2.1 实验原料  48
    3.2.2 实验设备  48-49
    3.2.3 聚酰亚胺/铜复合薄膜的制备  49-51
  3.3 结果与讨论  51-56
    3.3.1 复合薄膜制备过程中表面结构变化  51-52
    3.3.2 复合薄膜表面形态和断面形态的研究  52-55
    3.3.3 复合薄膜导电性的研究  55-56
  3.4 小结  56-58
第四章离子交换法制备聚酰亚胺/硫化钴复合薄膜  58-66
  4.1 引言  58
  4.2 实验部分  58-59
    4.2.1 实验原料  58
    4.2.2 实验设备  58
    4.2.3 聚酰亚胺/硫化钻复合薄膜的制备  58-59
  4.3 结果与讨论  59-65
    4.3.1 聚酰亚胺薄膜表面金属化的确定  59
    4.3.2 水解时间和改性层载钴量之间的关系  59-60
    4.3.3 KOH水解不同时间对薄膜表面深度的影响  60-61
    4.3.4 反应不同时间复合薄膜表面的形貌特征  61-62
    4.3.5 薄膜经一系列改性后表面特征的红外表征  62-64
    4.3.6 表面改性的聚酰亚胺薄膜的力学性能  64-65
  4.4 小结  65-66
第五章乙二醇热还原制备聚酰亚胺/镍复合薄膜及其性能研究  66-72
  5.1 引言  66
  5.2 实验部分  66-67
    5.2.1 实验原料  66
    5.2.2 实验设备  66-67
    5.2.3 乙二醇热还原聚酰亚胺/镍复合薄膜  67
  5.3 结果与讨论  67-69
    5.3.1 聚酰亚胺复合薄膜制备过程中表面结构的变化  67-68
    5.3.2 PI薄膜表层镍的形成  68-69
    5.3.3 PI/Ni复合薄膜表层的微观形貌  69
  5.4 小结  69-72
参考文献  72-78
致谢  78-80
研究成果及发表的学术论文  80-82
导师和作者简介  82-83
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  83-84

基于离子交换技术的聚酰亚胺表层无机功能化复合薄膜的制备及其微结构与性能研究

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