聚合物纤维及粉体化学镀金属研究
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摘要
现代电子仪器、仪表、通讯及办公设备正朝着微型化、轻型化方面发展,在需要进行导电性连接的部件已由原来的焊、铆等工艺方法逐渐地用导电粘接所代替。最为常用的是非导电聚合物中填充导电粒子制成复合导电胶,其导电填料主要采用金、银、铜、镍等金属导电粉末。目前市场上主要用银粉作为导电填料来制备导电胶。一方面银粉的价格比较昂贵,一般都要添加质量分数为60%以上才能达到良好的导电性,因此目前市场上的导电胶价格很高,另一方面银粉与聚合物树脂密度相差很大,在聚合物基体中容易产生沉降,给导电胶的储存和运输带来极大的不便。
本论文采用化学镀的方法,制备了两种密度小、导电性好的镀铜聚酯微粉和镀银PAN电纺纤维,详细探讨了化学镀液配方及各种工艺条件等影响因素,并对其表面形态、热性能、导电性能进行了研究。
1.通过化学镀的方法制备了微米级镀铜聚酯粉体,其导电性好、密度小,但其在空气中容易氧化,要进行表面处理以改善其耐氧化性能。利用激光粒度仪,X-射线衍射仪、扫描电镜和热台光学显微镜对其表面形貌进行研究。结果表明,该微粉粒径范围在0.1-2.8μm之间,具有一定的分散性;在25℃-300℃内具有较好的热稳定性。将镀铜聚酯微粉与环氧树脂共混制备导电胶,其导电性能测试结果表明,用表面处理剂包覆处理的镀铜聚酯粉体制备的导电胶的导电性能得到提高,添加质量分数为50%的镀铜聚酯微粉制备的导电胶体积电阻率为1.6×10~(-3)Ω·cm,在25oC-120oC之内其体积电阻率变化在20%以下,在存放三个月后其导电性能没有明显下降。
2.通过化学镀的方法制备了亚微米级的镀银电纺PAN纤维,其比重小,导电性好,添加量少,耐氧化性好。采用SEM和热台光学显微镜对其表面形貌进行研究,结果表明其具有一定的长径比,在25℃-300℃内具有较好的热稳定性;将其与环氧树脂等聚合物基体进行共混制备导电胶,导电性能测试结果表明添加质量分数为30%的镀银PAN电纺纤维制备的导电胶体积电阻率达到10~(-3)Ω·cm,在25℃-150℃之内其体积电阻率变化在20%以下。导电胶的剪切强度随聚合物基体的不同而改变。
Modern electronic instrument,apparatus,communicational equipment and handle official business equipment are developing in subminiature and light-duty direction.The electric linked parts which were used by welding method are replaced by conductive adhensive.The compound electrical conductive adhensive was usually made by filling electric conductive particles in the polymer,the electrical conductive particles are aurum,silver, copper, nickel metallic particles etc. It is high cost because silver is noble metal, and a volume resistivity of 10~(-3)Ω·cm was obtained until 60 wt% silver powder filled into polymer matrix. So the electrical conductive adhensive is costliness at the present market. On the other hand, the silver particles were easy sinking down in the polymer matrix because it’s density are more bigger than the polymer matrix which made the transportation and preservation of the conductive adhensive being very discommodiousness. In this work, we prepared two kinds of low density and high electrical conductive metal/polymer materials by electroless plating technique: Cu-coated polyester powder and Ag-coated PAN electrospun fiber, the optimal plating solution and influence factors were studied. The size, surface morphology and electrical conductive property are also studied in this paper.
1. A Cu-coated polyester micro-powder with low density and good electrical conductive was prepared by electroless plating technique, but it can be easy oxidation in the atmosphere so we have to improve its oxidation resistivity through surface disposal. The size and surface morphology of the powder were studied by laser particle size analyzer, XRD and microscopy with a hot stage. The results show that the size of the Cu-coated polyester powder is between 0.1-2.8μm. The Cu-coated polymester powder possess a good heat resistances between 25-300℃. A electrical conductive adhesive was obtained by blending epoxy resin and Cu-coated polyester powder. The electrical conductive property of the adhesive was improved by using surface treated on Cu-coated polyester powder. The volume resistivity of 1.6×10~(-3)Ω·cm was obtained by blending 50wt% Cu-coated polyester and epoxy resin. The change of volume resistivity is under 20% in the range of 20℃-120℃, and the ability of conductivity was not reduced after conserved three months.
2. An Ag-coated PAN electrospun fiber with low density and good electrical conductive was prepared by electroless plating technique. The surface morphology of the fiber was studied by SEM and microscopy with a hot stage. The results show that the fiber has suitable length- diameter ratio. The Ag-coated PAN electrospun fiber possess a good heat resistances between 25-300℃. The electrical conductive adhesive was prepared by blending the Ag-coated PAN electrospun fiber and polymer matrix. The volume resistivity of 2.0×10~(-3)Ω·cm was obtained by blending 30wt% Ag-coated PAN electrospun fiber and epoxy resin. The change of volume resistivity is under 20% in the range of 20oC-150oC. The shear strength of the conductive adhensive changed with the change of different polymer.
本论文采用化学镀的方法,制备了两种密度小、导电性好的镀铜聚酯微粉和镀银PAN电纺纤维,详细探讨了化学镀液配方及各种工艺条件等影响因素,并对其表面形态、热性能、导电性能进行了研究。
1.通过化学镀的方法制备了微米级镀铜聚酯粉体,其导电性好、密度小,但其在空气中容易氧化,要进行表面处理以改善其耐氧化性能。利用激光粒度仪,X-射线衍射仪、扫描电镜和热台光学显微镜对其表面形貌进行研究。结果表明,该微粉粒径范围在0.1-2.8μm之间,具有一定的分散性;在25℃-300℃内具有较好的热稳定性。将镀铜聚酯微粉与环氧树脂共混制备导电胶,其导电性能测试结果表明,用表面处理剂包覆处理的镀铜聚酯粉体制备的导电胶的导电性能得到提高,添加质量分数为50%的镀铜聚酯微粉制备的导电胶体积电阻率为1.6×10~(-3)Ω·cm,在25oC-120oC之内其体积电阻率变化在20%以下,在存放三个月后其导电性能没有明显下降。
2.通过化学镀的方法制备了亚微米级的镀银电纺PAN纤维,其比重小,导电性好,添加量少,耐氧化性好。采用SEM和热台光学显微镜对其表面形貌进行研究,结果表明其具有一定的长径比,在25℃-300℃内具有较好的热稳定性;将其与环氧树脂等聚合物基体进行共混制备导电胶,导电性能测试结果表明添加质量分数为30%的镀银PAN电纺纤维制备的导电胶体积电阻率达到10~(-3)Ω·cm,在25℃-150℃之内其体积电阻率变化在20%以下。导电胶的剪切强度随聚合物基体的不同而改变。
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1. A Cu-coated polyester micro-powder with low density and good electrical conductive was prepared by electroless plating technique, but it can be easy oxidation in the atmosphere so we have to improve its oxidation resistivity through surface disposal. The size and surface morphology of the powder were studied by laser particle size analyzer, XRD and microscopy with a hot stage. The results show that the size of the Cu-coated polyester powder is between 0.1-2.8μm. The Cu-coated polymester powder possess a good heat resistances between 25-300℃. A electrical conductive adhesive was obtained by blending epoxy resin and Cu-coated polyester powder. The electrical conductive property of the adhesive was improved by using surface treated on Cu-coated polyester powder. The volume resistivity of 1.6×10~(-3)Ω·cm was obtained by blending 50wt% Cu-coated polyester and epoxy resin. The change of volume resistivity is under 20% in the range of 20℃-120℃, and the ability of conductivity was not reduced after conserved three months.
2. An Ag-coated PAN electrospun fiber with low density and good electrical conductive was prepared by electroless plating technique. The surface morphology of the fiber was studied by SEM and microscopy with a hot stage. The results show that the fiber has suitable length- diameter ratio. The Ag-coated PAN electrospun fiber possess a good heat resistances between 25-300℃. The electrical conductive adhesive was prepared by blending the Ag-coated PAN electrospun fiber and polymer matrix. The volume resistivity of 2.0×10~(-3)Ω·cm was obtained by blending 30wt% Ag-coated PAN electrospun fiber and epoxy resin. The change of volume resistivity is under 20% in the range of 20oC-150oC. The shear strength of the conductive adhensive changed with the change of different polymer.
引文
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