表面处理工艺对PEDT抗静电薄膜强度的影响

在９０＂Ｃ甲苯中处理可以使附着强度达到８０／１００。）
关键词：抗静电； 薄膜；强度；表面处理
中图法分类号：ＴＱｌ７４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２—１８５Ｘ（２００４）￥３—０１９·０４
１引言
随着电子工业和半导体工业的迅猛发展，电子线 路板集成度越来越高，主机板上电子元器件的高密度、 布线的紧凑、甚至表面贴面式元件的广泛采用，都使 得静电容易损伤线路板卡…。抗静电功能的包装材料 是解决这一类问题的重要方法。
聚丙烯是１种典型的非极性材料，和表面的镀膜 物质之间的附着力主要靠涂膜物质的分散力，通过加 热可以获得较高的附着力。在聚丙烯表面往往存在弱 界面层，会明显降低界面的粘附性。这主要是聚丙烯 在加工过程中，加入的润滑剂和稳定剂等低分子物质 渗出表面，模塑成型过程中使用的脱模剂附着在塑料 件表面而造成的。通过加热可以使这些小分子物质分 解挥发，从而降低弱界面层的影响，提高薄膜的粘附 力。同时，温度升高提高了基片表面的活性，有利于 防静电溶胶与基片间的浸润。
甲苯是１种常用的有机溶剂，对聚丙烯有一定的 腐蚀作用，同时也可以溶解聚丙烯表面的小分子润滑 剂和脱模剂等。从图４的实验结果可见，本实验中甲 苯的主要作用是溶解表面的小分子物质，以及形成粗
４结论
１）基片的表面温度提高对提高抗静电薄膜的强度 有利，膜强度从０／１００～９５／１００提高，温度提高到１２０＂Ｃ 以上，基片的表面温度对防静电膜强度的影响趋于平 缓。
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图４ 甲苯处理时间对膜强度的影响
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图５ 甲苯处理温度对膜强度的影响
薄膜与基片的结合强度是影响抗静电包装材料应 用的重要环节，聚丙烯是１种非极性表面能低的结晶 性聚合物，其表面附着力差，很难在表面成膜【５】。采 用加热、表面极性处理可以改善其表面的润湿性、涂
装性和粘结性。本实验通过改变涂膜时基片的表面温 度，以及分别采用铬酸、甲苯对基片极化处理后，测 试了薄膜与基片的结合强度。
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图１基片温度对膜强度的影响
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从图１可知，上膜时基片的表面温度对防静电膜 成膜后的膜强度有很大影响。当上膜时基片的表面温 度从２５℃上升至１４０℃时，用方格法测试的膜强度数 据从０／１００～９５／１００变化较大。
参考文献
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防静电膜的膜强度随着试样在铬酸溶液中浸渍温 度的增加而明显增大。当浸渍温度处于６０℃－８０℃阶 段时，防静电膜的膜强度受试样在铬酸溶液中浸渍温 度的影响趋于平缓。这可能是与铬酸的反应温度有关， 在达到６０℃后，已经比较适宜铬酸与塑料表面小分子 有机物的反应，能够获得洁净表面，同时在聚丙烯表
采用甲苯处理表面获得的膜强度最高可以达到 ８０／１００，明显小于采用铬酸处理后的样品（９８／１００），这 主要是因为，甲苯不能改变聚丙烯表面的极性，而是 依靠表面的不平整，增大了薄膜与之的结合力，其结 合主要是物理结合。采用铬酸处理后，聚丙烯表面被 氧化产生极性基团，如羰基，羧基等，因而与薄膜的 结合有一定的化学结合，提高了界面的结合强度。
但当基片的表面温度高于１２０℃时，基片的表面 温度对防静电膜强度的影响趋于平缓，变化不是很大。 这可能是因为大部分的小分子物质均在１２０℃以下分 解，加热到更高的温度对附着力增加不大。 ３．２铬酸处理时间与温度对膜强度的影响
加热基片的工艺在涂膜时实现比较困难，实验通 过对基片在铬酸中进行表面处理，改变基片的表面状 态，考察薄膜与基片的结合。分别改变基片在铬酸中 浸渍的时间长短与铬酸溶液温度，测试方格法膜层强 度，分别见图２，图３。
从图３可知，铬酸溶液的温度对防静电膜试样的
膜强度有一定影响。当试样在铬酸溶液中浸渍的温度 从３０℃至８０℃不等时，用方格法测试的膜强度数据从 ０／１００－９８／１００变化较大。
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图３铬酸处理温度对膜强度的影响
第３３卷 ２００４年
增刊３ １２月
稀有金属材料与工程
ＲＡＲＥ ＭＥＴＡＬ ＭＷｒＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＥＮＧｒＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖ０１．３３，Ｓｕｐｐｌ．３
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００４
表面处理工艺对ＰＥＤＴ抗静电薄膜强度的影响
丁新更，陈良辅，吴春春
（浙江大学纳米技术工程中心，硅材料国家重点实验室，浙江杭州３１００２７）
早期的抗静电包装材料采用填充法，即把石墨或 金属纤维掺入塑料中，在塑料内部形成导电金属网【２１。 这种绝缘塑料上形成的金属纤维网在低频（＜１００ ＭＩ－Ｉｚ） 时能提供相当好的屏蔽，而在频率较高（１００ ＭＨｚ ～１０００ ＭＨｚ）时，由于纤维网构成的回电流通路的感应 效应，其屏蔽效率逐渐降低。因此，在材料外部涂敷 和内部添加抗静电剂，通过化学工艺来达到静电耗散 和屏蔽目的的包装材料越来越受到重视。
２）铬酸溶液的表面处理对膜强度影响很大，当铬 酸温度为８０℃，浸泡３ ｈ，防静电膜的膜强度可以达 到９８／１００，这是由于铬酸不仅可洗去基片表面的小分 子有机物得到洁净表面，而且能够在表面形成初生态 氧，有利于薄膜表面极性的改善。
３）甲苯处理基片表面，可在一定程度上改善薄膜 的附着强度。甲苯温度升高到８０℃，薄膜的附着强度 可以达到８０／１００，与铬酸处理样品相比较，其表面附 着以物理结合为主。
涂层强度：采用自制的方格法附着力试验测试装 置，在已经镀膜的塑料基片上，于１ ｃｍ２的面积内用 刀片均匀地划出１００个小方格，然后贴上透明胶带， 再以４５０角用力将胶带拉起，观察胶带粘掉多少个小
收稿日期：２００４．０５．２９ 基金项目：“８６３”项目：纳米电子陶瓷材料及其器件工业性制备技术（２００３ＡＡ３０２７６０） 作者简介：丁新更，女，１９７７年生，博士，浙江大学纳米技术工程中心，浙江大学硅材料国家重点实验室，浙江杭州３１００２７，
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图２铬酸处理时间对膜强度的影响
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采用铬酸溶液对聚丙烯塑料的表面进行化学腐蚀 是１种常用的处理方法。主要是利用生成的初生态氧 对聚丙烯表面的强氧化作用，使表面粗糙，并生成羰 基、羟基和羧基等极性基团，提高聚丙烯的表面极性， 从而提高表面的附着力。
２实验
２．１ 原料 制备防眩液的原材料主要有：ＰＥＤＴ（商品名：
ＢＡＹＴＲＯＮ＠Ｐｈ）、Ｎ，Ｎ．二甲基乙醇胺（ＤＥＭＡ，５０％，体 积分数，ｉｎｗａｔｅｒ）、聚氨酯（商品名：ＡＢ Ｕ７１０）、缩水 甘油醚氧基丙基三甲基硅烷（Ｎ—Ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｉ— ｎｏｎｅ，商品名：Ｓｉｌｑｕｅｓｔ＠Ａ １８７ＴＭ）、乙醇和非离子表面 活性剂（商品名：Ｄｙｎｏｌａ眦６０４）。 ２．２样品制备
从图２可以看出，当试样在铬酸溶液中浸渍的时 间从１ ｈ至３ ｈ不等时，防静电膜的膜强度呈现出增大 的趋势，尤其是在１ ｈ至３ ｈ阶段，防静电膜的膜强度
受试样在铬酸溶液中浸渍的时间的影响较大，防静电 膜的膜强度随着试样在铬酸溶液中浸渍的时间的增加 而明显增大。但在３ ｈ至４ ｈ阶段，防静电膜的膜强度 受试样在铬酸溶液中浸渍的时间的影响不大。
掺杂聚苯乙烯磺酸盐的聚乙烯二氧噻吩（ＰＥＤＴ） 是一种性能优良的有机导电聚合物，其电性能介于半 导体和金属之间。涂层表面电阻最低可达２００ Ｄ．／Ｄ【３ Ｊ， 非常适于作为抗静电薄膜。ＰＥＤＴ本身无法在塑料表 面成膜，因此实验中采用聚氨酯为主要成膜物质在包 装材料（ＰＰ）表面制备抗静电薄膜。通过适当调整ＰＥＤＴ 和聚氨酯的含量可以制得表面电阻小于１０８Ｄ．／Ｄ的抗静 电薄膜‘４１。
图５。
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糙表面，因而浸泡时间增加，对表面的腐蚀溶解作用 不会加强，因而不会进一步提高界面的结合强度。从 图５可以看出，甲苯的温度越高，薄膜的附着力越强。 由图４可见，温度升高有利于甲苯对表面的腐蚀作用， 可以提高界面的结合强度，温度升高到９０＂Ｃ后，进一 步升高温度对结合强度的影响不大。
电话／传真：０５７１－８７９５１４０８／８７９５３０５４：Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｓｅｄｘｇ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃａ
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稀有金属材料与工程
３３卷
方格以确定附着力的大小。例如，有２个小方格被粘 掉，则附着力表示为９８／１００［４１。
３结果与讨论
３．１ 基片表面温度对膜强度的影响 图１是基片温度对防静电膜强度的影响。
摘要”采用ＰＥＤＴ为导电物质，聚氨酯为主要成膜物质在包装材料聚丙烯（ＰＰ）表面制备电子元件包装用抗静电薄膜。
研究了聚丙烯基片的表面温度，以及采用铬酸、甲苯对基片表面极化处理后，对薄膜结合强度的影响。实验结果表明：
基片温度升高可以改善薄膜的附着性能；基片表面在６０＂Ｃ铬酸中处理３ ｈ可以得到较好的附着强度（９８／１００）；基片表面
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从图４可知，当用甲苯对试样进行表面处理的时 间长于０．５ ｍｉｎ时，表面处理时间对防静电膜试样的 膜强度的影响不大。
从图５可知，甲苯对防静电膜样品的表面处理的 温度对防静电膜试样的膜强度有很大影响。当对防静 电样品表面处理的甲苯的温度从４０℃升至１１０℃不 等时，用方格法测试的膜强度数据从０／１００～８０／１００变 化较大。
增刊３
丁新更等：表面处理工艺对ＰＥＤＴ抗静电薄膜强度的影响
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面形成有机基团促进膜层与基片的结合。 ３．３ 甲苯处理时间与温度对膜强度的影响
在对基片（ＰＰ）进行表面处理时，如用甲苯对基片 （ＰＰ）进行表面化学处理时，’甲苯对基片（ＰＰ）化学处理 的时间长短与甲苯的温度将可能影响涂膜的性能。因 此，我们对用甲苯进行表面处理不同时间的样品和在 不同温度下进行表面处理的样品进行考察，见图４和
按照ＰＥＤＴ含量为１２％（质量分数，下同），聚氨 酯含量为３２．８％的比例配制涂膜溶液。
包装用塑料基片（ＰＰ）分别经过去离子水洗，乙醇 洗，铬酸和硫酸浓溶液（该处理液的组成和配比为：铬 酸钾４．４％，浓硫酸８８．３％，水７．３％）清洗处理，最后 烘干备用。把抗静电溶胶通过旋转均匀的喷涂在塑料 基片上，样品在室温中放置一段时间后，放入一定温 度的烘箱中，并保温６０ ｍｉｎ。热处理结束后，随炉冷 却至室温，在基片（ＰＰ）表面得到涂敷均匀的抗静电膜。 ２．３性能测试