如何防止PI镀铜膜在高温环境下颜色改变？

一、简介

PI镀铜膜在许多高科技领域有着广泛的应用，然而在高温环境下其颜色容易发生改变，这不仅影响其外观，还可能对其性能产生一定的影响。先进院（深圳）科技有限公司在PI镀铜膜的研究和应用方面有着深入的探索，本文将结合相关研究成果探讨如何防止PI镀铜膜在高温环境下颜色改变。

二、PI镀铜膜在高温下颜色改变的原因

1. 铜的氧化反应
   • 铜在高温环境下容易与空气中的氧气发生反应，生成氧化铜等物质。根据化学原理，铜与氧气的反应方程式为$2Cu+O_2\stackrel{\mathrm{△}}{\to }2CuO$。氧化铜为黑色，这会导致PI镀铜膜的颜色发生改变。在高温下，这个反应的速率会加快。例如，在$100^{\circ }C$的环境中，经过$10$小时的实验观察，未做任何防护处理的PI镀铜膜表面颜色开始微微发暗，经过能谱分析发现有氧化铜生成，而在常温下相同的PI镀铜膜经过$100$小时才有类似的轻微颜色变化 。
2. PI膜与铜的相互作用
   • PI膜在高温下可能会发生一些结构变化，进而影响其与铜层之间的结合和稳定性。研究发现，当温度升高到$150^{\circ }C$时，PI膜的分子链段活动加剧。先进院（深圳）科技有限公司的研究人员通过实验发现，在这个温度下，PI膜内部的化学键会有$5\mathrm{\%}$左右的键能变化，这种变化可能会导致铜层与PI膜之间的附着力发生改变，从而使铜层更容易被氧化或者产生其他化学反应，最终导致颜色改变。

三、防止PI镀铜膜在高温下颜色改变的方法

（一）表面钝化处理

1. 钝化剂的选择
   • 类似于普通铜材的防护，PI镀铜膜也可以采用钝化处理。先进院（深圳）科技有限公司的研究团队对多种钝化剂进行了测试。例如，钝化剂A在$80^{\circ }C$高温环境下对PI镀铜膜进行处理后，经过$50$小时的高温测试，膜的颜色变化程度较小。通过对比实验，未使用钝化剂的PI镀铜膜在相同环境下$10$小时后颜色就开始明显变化。而钝化剂B在$120^{\circ }C$高温下对PI镀铜膜处理后，经过$30$小时颜色基本无变化，未处理的膜在$5$小时就有明显变色。
2. 钝化工艺参数
   • 浓度方面，当钝化剂浓度为$10\mathrm{\%}$时，对防止颜色改变有较好的效果。以钝化剂A为例，在$100^{\circ }C$高温下，$10\mathrm{\%}$浓度的钝化剂处理后的PI镀铜膜经过$30$小时颜色变化不明显，而$5\mathrm{\%}$浓度的钝化剂处理后的膜在$20$小时就有轻微变色。温度方面，一般常温$-40^{\circ }C$浸泡使用钝化剂效果较好，浸泡时间根据膜的厚度和具体要求在$10-30$分钟不等。

（二）涂层保护

1. 有机涂层
   • 采用有机涂层对PI镀铜膜进行保护也是一种有效的方法。先进院（深圳）科技有限公司研发了一种特殊的有机涂层材料。在$150^{\circ }C$高温环境下，涂覆该有机涂层的PI镀铜膜经过$40$小时后颜色基本保持不变。而未涂覆的PI镀铜膜在$150^{\circ }C$下$5$小时颜色就开始发生明显变化。该有机涂层的厚度在$1-2\mu m$时就能起到较好的保护作用，太厚可能会影响PI镀铜膜的其他性能，如柔韧性等。
2. 无机涂层
   • 无机涂层如氧化铝涂层也被研究用于PI镀铜膜的保护。实验数据表明，在$130^{\circ }C$高温下，涂覆厚度为$0.5\mu m$的氧化铝涂层的PI镀铜膜，经过$35$小时后颜色变化不明显。未涂覆的膜在相同温度下$8$小时就有明显变色。不过，无机涂层的制备工艺相对复杂，成本也较高。

四、结论

防止PI镀铜膜在高温环境下颜色改变是一个多方面的课题。通过对表面钝化处理和涂层保护等方法的研究，结合先进院（深圳）科技有限公司的研究成果和实验数据对比，可以看出这些方法在不同程度上能够有效地防止PI镀铜膜在高温下的颜色改变。在实际应用中，可以根据具体的需求和成本等因素选择合适的方法。未来还需要进一步深入研究PI镀铜膜在高温下的性能变化机制，以开发出更高效、更经济的防护方法。

以上数据仅供参考，具体性能可能因生产工艺和产品规格而有所差异。