一种在塑料表面制备可擦写金属电极的方法技术

本发明专利技术公开了一种在塑料表面制备可擦写金属电极的方法，所述方法包括：利用表面引发原子转移自由基聚合方法在塑料基底表面修饰一层聚合物薄膜，该聚合物薄膜用于吸附化学镀的催化剂，进而利用化学镀技术在塑料表面沉积金属铜薄层。金属铜薄层被氯化铁溶液擦除后，由于塑料表面致密的聚合物薄膜具有良好的稳定性，使得塑料表面维持了吸附催化剂的功能，进而可以再次沉积金属铜薄层，实现了在塑料表面反复沉积金属铜薄层，制备出可擦写金属电极。本发明专利技术有望在柔性电子器件、瞬态电子、印制电路板等领域取得重要应用。电路板等领域取得重要应用。电路板等领域取得重要应用。

【技术实现步骤摘要】
一种在塑料表面制备可擦写金属电极的方法


[0001]本专利技术属于金属沉积领域，具体涉及一种在塑料表面制备可擦写金属 电极的方法。

技术介绍

[0002]印制电路板是电子电器产品中的核心部件，其应用几乎渗透于电子产 业的各个终端领域中，促使电子工业的快速发展，并深刻影响人类的生活。 随着科学技术的迅猛发展，印制电路板的用途和市场还将不断扩展。然而， 由于电子电器产品更新迭代速度的加快，导致大量的印制电路板被淘汰，随 之而来的是环境污染。虽然废旧印制电路板中蕴藏了大量的能够回收利用 的金属和非金属材料，但其中包含的许多有毒有害物质也对人类健康、生态 环境存在严重影响。典型的废旧印制电路板约含50％的有机聚合物、20％ 的玻璃纤维和30％的金属。目前，废旧印制电路板的处理方式多为焚烧或 填埋，燃烧时，印制电路板中的溴化阻燃剂会释放大量致癌物质，如二噁英、 呋喃等。而填埋时，废旧印制电路板中的重金属滞留于土壤中，严重污染环 境并毒害人们的健康。因此，如何实现印制电路板的可重复利用是一个亟需 解决的问题。此外，柔性电子器件对于可擦写金属电极的需求同样迫切。在 瞬态电子领域，电子器件以可控的方式逐渐消失，但是对于如何恢复原来的 功能一直是研究的难点。因此，研发一种可反复擦写的金属电极制备方法对 于印制电路板的循环利用和瞬态电子器件的恢复将起到关键作用。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种在塑料表面 制备可擦写金属电极的方法，该方法可在柔性塑料表面反复利用化学镀沉 积金属电极，从而提出了一种可循环利用的柔性金属电极制备方法。
[0004]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]一种在塑料表面制备可擦写金属电极的方法，包括以下几个步骤：A. 将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料基底用食人鱼溶液(浓硫酸和30％过氧 化氢的混合物)处理后放入真空干燥器，利用气相沉积方法在PET表面组装 一种表面引发原子转移自由基聚合的引发剂；B.在修饰了引发剂的PET塑 料表面平铺一层聚合反应溶液，该聚合反应溶液包括甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化铵(METAC)、去离子水、甲醇、N,N,N
′
,N
″
,N
″‑
五甲基二乙烯三胺 (PMDETA)；然后将市售铜箔放置在聚合反应溶液上，进行单质铜调节的原 子转移自由基聚合反应，从而在PET塑料表面修饰了一层聚合物薄膜，该 聚合物薄膜为聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PMETAC)；C.将修饰了 聚合物薄膜的PET塑料浸泡在一定浓度的四氯钯酸铵溶液中一段时间，该 四氯钯酸铵作为化学镀的催化剂；或者，将修饰了聚合物薄膜的PET塑料 膜装载于家用打印机中，并通过改造墨盒装载一定浓度的四氯钯酸铵溶液， 使得打印机以图案化的形式将四氯钯酸铵打印在PET塑料膜上；D.将吸附 了化学镀催化剂的PET塑料浸入化学镀铜液中，反应一段时间后，金属铜 逐渐沉积在PET塑料表面，形成了致
密的金属铜薄层；E.将沉积了金属铜 的PET塑料浸入一定浓度的氯化铁溶液中，发生氧化还原反应，从而对沉 积在PET塑料表面的金属铜溶解擦除；F.将擦除金属铜薄层后的PET塑 料重复C
‑
D的步骤，可在PET塑料表面第二次沉积金属铜薄层；G.按照 步骤E(擦除)——C(吸附催化剂)——D(沉积金属铜)至少可重复5次。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，步骤A中，表面引发原子转移自由基聚合 的引发剂为2
‑
溴
‑2‑
甲基丙酸3
‑
(三氯硅基)丙酯，化学式如下：
[0007][0008]在本专利技术的一个实施例中，步骤A中，气相沉积是指在压力为10～100 kPa，温度20～35℃条件下，沉积引发剂时间为1～3小时。
[0009]本专利技术的有益效果：
[0010]本专利技术通过对PET塑料表面修饰了一层聚合物薄膜，结合化学镀技术， 实现了在塑料表面可重复沉积金属铜，制备出可擦写金属电极。本专利技术丰富 了塑料的表面金属化工艺，有望在柔性电子器件、瞬态电子、印制电路板等 领域取得重要应用。具体如下：
[0011](1)本专利技术只需在PET塑料表面一次性修饰一种聚合物薄膜，就可以 重复沉积金属铜，制备可擦写金属电极。本专利技术可制备一般柔性电路板，并 且可多次重复利用，减少了电子垃圾带来的污染。
[0012](2)本专利技术中化学镀的催化剂可图案化吸附，从而制备可擦写的图案化 金属电极。所沉积的金属铜层电导率达到5
×
106S m
‑1，并且与PET塑料表 面有极强的粘附性，不容易脱落。经过反复沉积的铜层，其电导率、粘附性 没有发生明显变化。
[0013]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例一中由电子显微镜扫描得到的第一次沉积的铜颗 粒示意图；
[0015]图2是本专利技术实施例一中由电子显微镜扫描得到的第二次沉积的铜颗 粒示意图；
[0016]图3是本专利技术实施例二中第一次沉积的金属铜电极示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施 方式不限于此。
[0018]实施例一
[0019]本专利技术实施例一提供一种在塑料表面制备可擦写金属电极的方法，所 述方法包括以下几个步骤：
[0020]A.将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料基底用食人鱼溶液(浓硫酸和 30％过氧化氢的混合物)处理后放入真空干燥器，利用气相沉积方法在PET 表面组装一种表面引发原子转移自由基聚合的引发剂。
[0021]可选的，所述步骤A中，表面引发原子转移自由基聚合的引发剂为2
‑ꢀ
溴
‑2‑
甲基丙酸3
‑
(三氯硅基)丙酯，化学式如下：
[0022][0023]可选的，所述步骤A中，气相沉积是指在压力为10～100kPa，温度 20～35℃条件下，沉积引发剂时间为1～3小时。
[0024]B.在修饰了引发剂的PET塑料表面平铺一层聚合反应溶液，该聚合反 应溶液包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(METAC)、去离子水、甲醇、 N,N,N
′
,N
″
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五甲基二乙烯三胺(PMDETA)；然后将市售铜箔放置在聚合反 应溶液上，进行单质铜调节的原子转移自由基聚合反应，从而在PET塑料 表面修饰了一层聚合物薄膜，该聚合物薄膜为聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化铵(PMETAC)。
[0025]可选的，所述步骤B中，聚合反应温度为30～60℃，反应时间为1～6 小时；所修饰的聚合物薄膜(PEMTAC)厚度为50～200nm。
[0026]C.将修饰了聚合物薄膜的PET塑料浸泡在一定浓度的四氯钯酸铵溶 液中一段时间，该四氯钯酸铵作为化学镀的催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在塑料表面制备可擦写金属电极的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：A.将聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料基底用食人鱼溶液处理后放入真空干燥器，利用气相沉积方法在聚对苯二甲酸乙二醇酯表面组装一种表面引发原子转移自由基聚合的引发剂；B.在修饰了引发剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料表面平铺一层聚合反应溶液，该聚合反应溶液包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、去离子水、甲醇、N,N,N
′
,N
″
,N
″‑
五甲基二乙烯三胺；然后将市售铜箔放置在聚合反应溶液上，进行单质铜调节的原子转移自由基聚合反应，从而在聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料表面修饰了一层聚合物薄膜，该聚合物薄膜为聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；C.将修饰了聚合物薄膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料浸泡在一定浓度的四氯钯酸铵溶液中一段时间，该四氯钯酸铵作为化学镀的催化剂；或者，将修饰了聚合物薄膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料膜装载于家用打印机中，并通过改造墨盒装载一定浓度的四氯钯酸铵溶液，使得打印机以图案化的形式将四氯钯酸铵打印在聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料膜上；D.将吸附了化学镀催化剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料浸入化学镀铜液中，反应一段时间后，金属铜逐渐沉积在聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料表面，形成了致密的金属铜薄层；E.将沉积了金属铜的聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料浸入一定浓度的氯化铁溶液中，发生氧化还原反...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜韬，张思瑞，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：