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聚酰亚胺/银(PI/Ag)复合薄膜以其表面银层无与伦比的反射性和电导率,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,以及其它各方面的优异性能(柔软、轻质、高强),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多功能材料之一。本文采用离子交换-化学还原的方法制备了具有反射性和导电性能的聚酰亚胺/银复合薄膜,并对PI/Ag复合薄膜的表面性能和机械性能进行表征,探索了多种因素对复合薄膜性能的影响。最后对实验过程中聚酰亚胺薄膜表面水解的动力学做了初步探索研究。 该方法通过使用KOH水溶液对聚酰亚胺薄膜表面进行处理,使其表面的一层聚酰亚胺结构开环形成聚酰胺酸(此处以盐的形式存在),然后通过离子交换使目标金属银离子与钾离子进行交换,得到聚酰胺酸与金属银的络合物;通过在NaBH4溶液中还原的方法使得金属银离子还原为银原子,并迁移至表面形成银层,从而制得具有反射性和导电性能的PI/Ag复合薄膜。文中对PI/Ag复合薄膜表面银层微结构与反射性和导电性能的关系进行了研究,探索了碱处理时间、还原时间等因素对复合薄膜性能的影响。结果表明:水解时间的增长导致载银量增大,所制得的PI/Ag复合薄膜表面银层厚度增加,从而反射率及导电性能越好;通过观察复合薄膜表面银层微观形貌可知,随着还原时间的增加,薄膜表面有大量银被还原出来,且颗粒逐渐增大,银层逐渐连续密实,整个过程反射率均较高,而导电性能逐渐增强;KOH溶液的处理时间过长会使PI薄膜完全水解掉,因此实验中确定KOH溶液最佳处理时间为1.5小时,还原时间为2h,在此条件下制得的PI/Ag复合薄膜表面银层约为230nm,反射率为70.15%,表面方块电阻可达到1.6Ω/□;同时制得的PI/Ag复合薄膜具备了金属优秀性能的同时也保持了母体聚酰亚胺优异的机械性能,并且具有良好的界面粘结性能;该制备方法简单、成本低、易于大规模生产。 为了更好的控制复合薄膜的银层厚度及性能,采用红外透射法确定了聚酰亚胺薄膜水解动力学参数。水解过程分为初期快速阶段和后期慢速阶段;在水解初始阶段,聚酰亚胺薄膜表面完全与KOH溶液充分接触,水解反应较快,随着反应时间的延长,聚酰亚胺薄膜表面附着一层聚酰胺酸,反应较慢;根据相对水解程度α计算出聚酰亚胺薄膜水解深度与处理时间,处理温度的关系;采用两步、一级反应动力学模型得出两个阶段的水解速率常数。