專利名稱：塑料金屬化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料金屬化的方法。
背景技術(shù)：
塑料具有較高的抗沖擊強度、加工成型性好、耐腐蝕及質(zhì)量輕等特性，對塑料進(jìn)行金屬化處理，使其既保持了塑料原有特性，又具有金屬的導(dǎo)電導(dǎo)磁性、裝飾性及可焊接等性能，并使塑料表面機械強度提高，延長其使用壽命，降低成本。塑料表面金屬化技術(shù)很多，化學(xué)鍍銅以其適應(yīng)基體廣、均鍍和深鍍能力好、生產(chǎn)方便，得到廣泛的應(yīng)用?；瘜W(xué)鍍銅的一個先決條件是沉積銅的基底表面要有催化活性，而塑料不具有催化活性，因此施鍍前要預(yù)先經(jīng)過表面處理，在其表面形成大量活性點。塑料基體化學(xué)鍍銅前處理工藝為粗化-敏化-活化三步法，其中表面活化是前處理工藝中最為關(guān)鍵的步驟，其好壞直接關(guān)系到鍍層的均勻性，以及鍍層與基體的結(jié)合強度等。目前最常用的活化方法為粗化后的塑料基體先用SnCl2敏化，再用PdCl2活化，還原生成的鈀原子即成為銅沉積的活性點。此前處理液中由于含有錫、鈀等重金屬離子，易引起較大的環(huán)境壓力。因此有必要改進(jìn)傳統(tǒng)的粗化-敏化-活化前處理工藝，減少重金屬離子的使用及殘余，簡化工藝，降低污染，節(jié)約資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種減少重金屬離子的使用及殘余，降低污染、節(jié)約資源、操作簡便的塑料金屬化的方法。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種塑料金屬化的方法，它包括以下步驟
A)將塑料基體置入濃度為100-150mL/L的H2O2和濃度為400_450mL/L的H2SO4混合溶液中，在室溫下，粗化處理20-30min ；
B)將通過A)步驟粗化處理后的塑料進(jìn)行超聲波水洗、吹干后，置入濃度為
I.5X 10_4-7. 5X 10_4mol/L的金屬納米粒子溶液中，在室溫下，活化處理15_25min ；
C)將通過B)步驟活化處理后的塑料置入銅鍍液中施鍍；銅鍍液是按10-15g/L硫酸銅+ 10-15mL/L甲醒+ 45-50g/L酒石酸鉀鈉+ l_2g/L氯化鎳+ 5_10mg/L亞鐵氰化鉀+5-10g/L碳酸鈉配制，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13-14，施鍍溫度為45-55° C。所述的塑料基體在置入H2O2和H2SO4溶液粗化處理前，先進(jìn)行機械處理、去內(nèi)應(yīng)力、水洗及化學(xué)除油。所述的金屬納米粒子溶液為金納米粒子溶液，金納米粒子濃度為3. 5 X 10_4mol/L ；活化處理時間為20min。所述的H2O2和H2SO4混合溶液，H2O2濃度為100mL/L，H2SO4濃度為400mL/L ;在H2O2和H2SO4混合溶液中的粗化處理時間為30min。所述的銅鍍液,按15g/L硫酸銅+ 15mL/L甲醒+ 50g/L酒石酸鉀鈉+ I. 7g/L氯化鎳+ 10mg/L亞鐵氰化鉀+ 5g/L碳酸鈉配制，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13. 5，施鍍溫度為50° C。在此條件下，可以得到組織致密均勻，結(jié)合力優(yōu)異的鍍層。所述的去內(nèi)應(yīng)力在室溫下進(jìn)行，去內(nèi)應(yīng)力所用為丙酮溶液，丙酮溶液濃度為250mL/L，去內(nèi)應(yīng)力時間為20min。所述的化學(xué)除油在溫度40-50° C下進(jìn)行，化學(xué)除油所用除油夜配方為
NaOH 16g/L
Na2CO318g/L
Na3PO414 g/Lo本發(fā)明的有益效果是首先，利用金屬納米粒子的催化作用改良傳統(tǒng)的塑料化學(xué)鍍銅前處理工藝，變粗化-敏化-活化三步法為粗化-活化兩步法，操作簡便；其次，避免了重金屬離子的使用及殘余，降低污染，節(jié)約資源。


圖I為實施例I機械處理后塑料表面形貌 圖2為實施例I 11202+4304粗化后塑料表面形貌 圖3為實施例I粗化后經(jīng)金活化塑料表面XPS全譜 圖4為實施例I活化后塑料表面Au 4f高分辨XPS 圖5為實施例I施鍍后所得鍍銅層形貌 圖6為實施例I施鍍后所得鍍銅層EDS分析；
圖7為實施例I施鍍后所得鍍銅層XRD圖。
具體實施例方式實施例I :
前處理基本流程為基體機械處理一水洗一去內(nèi)應(yīng)力一水洗一化學(xué)除油一H202+H2S04化學(xué)粗化一超聲波水洗一吹干一稱重一金納米粒子活化。去內(nèi)應(yīng)力，在室溫下進(jìn)行，去內(nèi)應(yīng)力所用為丙酮溶液，丙酮溶液濃度為250mL/L ；去內(nèi)應(yīng)力時間為20min?；瘜W(xué)除油在40° C下進(jìn)行；所用除油液配方為
NaOH16g/L
Na2CO318g/L
Na3PO414 g/LoH202+H2S04粗化工藝H202濃度為100mL/L，H2SO4濃度為400mL/L，溫度為室溫，時間為30min?；罨に嚱鸺{米粒子濃度為3. 5X 10_4mol/L，溫度為常溫，時間為20min。施鍍工藝為將通過活化工藝處理后的塑料置入銅鍍液中施鍍，按15g/L硫酸銅+ 15mL/L甲醒+ 50g/L酒石酸鉀鈉+ I. 7g/L氯化鎳+ 10mg/L亞鐵氰化鉀+ 5g/L碳酸鈉配制銅鍍液，鍍液PH值調(diào)節(jié)為13. 5，施鍍溫度為50° C。圖I為實施例I塑料機械粗化后的表面形貌圖。用掃描電鏡觀察可以看到經(jīng)過機械處理，塑料表面有大量劃痕，粗糙度明顯提高。圖2為實施例I H202+H2S04粗化后塑料表面形貌圖。經(jīng)過H202+H2S04溶液粗化后，形成了一些空洞，進(jìn)一步增加了表面粗糙度，使活化液與塑料表面可以充分接觸，為活性中心的形成提供了場所；另外，在化學(xué)鍍過程中，生成的銅微粒沉積在這些孔洞中，與鋪展在塑料表面的鍍層形成“錨效應(yīng)”，產(chǎn)生強烈的機械咬合，從而提高鍍層與基體的結(jié)合力。圖3為實施例I粗化后經(jīng)金活化塑料表面XPS全譜圖。由圖可知，經(jīng)過金納米活化后，塑料表面有金元素存在。圖4為實施例I活化后塑料表面Au 4f高分辨XPS圖。在87. 86 eV和84. 35eV處出現(xiàn)吸收峰進(jìn)一步證明了 Au (0)的存在,分別對應(yīng)了 Au 4f5/2和Au 4f7/2的吸收峰。結(jié)果表明，塑料表面吸附有Au (0)，即金納米粒子成功吸附在塑料表面。圖5為實施例I施鍍后所得鍍銅層形貌圖。塑料經(jīng)金納米粒子活化后所得的鍍層用掃描電鏡放大500倍后的微觀形貌如圖5所示，由圖可以看出，制備的化學(xué)鍍銅層，表面呈現(xiàn)致密胞狀物結(jié)構(gòu)，胞狀結(jié)構(gòu)大小均勻，且呈現(xiàn)出一定的方向性，與塑料基體機械粗化時所造成的劃痕方向一致。致密鍍層的形成說明金納米粒子有很強的催化活性，塑料表面吸附的金納米粒子為銅原子的沉積提供了成核中心。圖6為實施例I施鍍后所得鍍銅層的EDS圖。圖中只出現(xiàn)了 Cu元素的峰，沒有其他元素出現(xiàn)。結(jié)果說明鍍層中沒有Cu2O或CuO存在，制備得到了純銅鍍層。圖7為實施例I施鍍后所得鍍銅層的XRD圖。圖中出現(xiàn)了三個強衍射峰，它們均為銅晶體的特征吸收峰。圖中20為43.631°、50.811° >74. 451°的衍射峰，分別對應(yīng)Cu(Ill), (200)和(220)晶面，且(111)晶面產(chǎn)生的衍射峰最強。這進(jìn)一步證明了得到了純銅鍍層并且鍍層是晶體結(jié)構(gòu)。實施例2
前處理基本流程同實施例I?；瘜W(xué)除油在50° C下進(jìn)行；所用除油液配方為
NaOH16g/L
Na2CO318g/L
Na3PO414 g/LoH202+H2S04粗化工藝H202濃度為120mL/L，H2SO4濃度為420mL/L，溫度為室溫，時間為25min?；罨に嚱鸺{米粒子濃度為2. OX 10_4mol/L，溫度為常溫，時間為18min。施鍍工藝為10g/L硫酸銅+ 10mL/L甲醛+ 45g/L酒石酸鉀鈉+ I. 2g/L氯化鎳+5mg/L亞鐵氰化鉀+ 5g/L碳酸鈉配制銅鍍液，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13. 0，施鍍溫度為45° C。實施例3:
前處理基本流程為同實施例I?；瘜W(xué)除油在45° C進(jìn)行；所用除油液配方為
NaOH16g/L
Na2CO318g/L
Na3PO414 g/Lo H202+H2S04粗化工藝H202濃度為130mL/L，H2SO4濃度為450mL/L，溫度為室溫，時間為20min?；罨に嚱鸺{米粒子濃度為5. OX 10_4mol/L，溫度為常溫，時間為15min。
施鍍工藝為12g/L硫酸銅+ 15mL/L甲醛+ 48g/L酒石酸鉀鈉+ I. 5g/L氯化鎳+7mg/L亞鐵氰化鉀+ 7g/L碳酸鈉配制銅鍍液，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13. 2，施鍍溫度為47° C。實施例4
前處理基本流程為同實施例I?；瘜W(xué)除油在40° C進(jìn)行；所用除油液配方為
NaOH16g/L
Na2CO318g/L
Na3PO414g/L。H202+H2S04粗化工藝H202濃度為150mL/L，H2SO4濃度為450mL/L，溫度為室溫，時間為20min?；罨に嚱鸺{米粒子濃度為7. 5X 10_4mol/L，溫度為常溫，時間為17min。施鍍工藝為15g/L硫酸銅+ 10mL/L甲醛+ 50g/L酒石酸鉀鈉+ 2g/L氯化鎳+10mg/L亞鐵氰化鉀+ 10g/L碳酸鈉配制銅鍍液，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13. 9，施鍍溫度為52° C。實施例5:
前處理基本流程為同實施例I?；瘜W(xué)除油在50° C進(jìn)行；所用除油液配方為
NaOH16g/L
Na2CO318g/L
Na3PO414 g/LoH202+H2S04粗化工藝H202濃度為100mL/L，H2SO4濃度為420mL/L，溫度為室溫，時間為25min?；罨に嚱鸺{米粒子濃度為I. 5X 10_4mol/L，溫度為常溫，時間為25min。施鍍工藝為14g/L硫酸銅+ 13mL/L甲醒+ 48g/L酒石酸鉀鈉+ lg/L氯化鎳+5mg/L亞鐵氰化鉀+ 8g/L碳酸鈉配制銅鍍液，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13. 5，施鍍溫度為55° C。實施例6
前處理基本流程為同實施例I?；瘜W(xué)除油在40° C進(jìn)行；所用除油液配方為
NaOH16g/L
Na2CO318g/L
Na3PO414 g/LoH202+H2S04粗化工藝H202濃度為150mL/L，H2SO4濃度為400mL/L，溫度為室溫，時間為30min。活化工藝銀納米粒子濃度為4. 5X 10_4mol/L，溫度為常溫，時間為23min。施鍍工藝為10g/L硫酸銅+ 15mL/L甲醒+ 45g/L酒石酸鉀鈉+ I. 5g/L氯化鎳+8mg/L亞鐵氰化鉀+ 8g/L碳酸鈉配制銅鍍液，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13. 5，施鍍溫度為50° C。
權(quán)利要求
1.一種塑料金屬化的方法，其特征在于，它包括以下步驟 A)將塑料基體置入濃度為100-150mL/L的H2O2和濃度為400_450mL/L的H2SO4混合溶液中，在室溫下，粗化處理20-30min ； B)將通過A)步驟粗化處理后的塑料進(jìn)行超聲波水洗、吹干后，置入濃度為I. 5X 10_4-7. 5X 10_4mol/L的金屬納米粒子溶液中，在室溫下，活化處理15_25min ； C)將通過B)步驟活化處理后的塑料置入銅鍍液中施鍍；銅鍍液是按10-15g/L硫酸銅+ 10-15mL/L甲醒+ 45-50g/L酒石酸鉀鈉+ l_2g/L氯化鎳+ 5_10mg/L亞鐵氰化鉀+5-10g/L碳酸鈉配制，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13-14，施鍍溫度為45-55° C。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的塑料金屬化的方法，其特征在于，所述的塑料基體在置入H2O2和H2SO4溶液粗化處理前，先進(jìn)行機械處理、去內(nèi)應(yīng)力、水洗及化學(xué)除油。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的塑料金屬化的方法，其特征在于，所述的金屬納米粒子溶液為金納米粒子溶液，金納米粒子濃度為3. 5X 10_4mol/L ;活化處理時間為20min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的塑料金屬化的方法，其特征在于，所述的H2O2和H2SO4混合溶液，H2O2濃度為100mL/L，H2SO4濃度為400mL/L ;在H2O2和H2SO4混合溶液中的粗化處理時間為30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的塑料金屬化的方法，其特征在于，所述的銅鍍液，按15g/L硫酸銅+ 15mL/L甲醒+ 50g/L酒石酸鉀鈉+ I. 7g/L氯化鎳+ 10mg/L亞鐵氰化鉀+ 5g/L碳酸鈉配制，鍍液pH值調(diào)節(jié)為13. 5，施鍍溫度為50° C。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塑料金屬化的方法，其特征在于，所述的去內(nèi)應(yīng)力在室溫下進(jìn)行,去內(nèi)應(yīng)力所用為丙酮溶液,丙酮溶液濃度為250mL/L ;去內(nèi)應(yīng)力時間為20min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塑料金屬化的方法，其特征在于，所述的化學(xué)除油在溫度40-50° C下進(jìn)行，化學(xué)除油所用除油夜配方為 NaOH16g/L Na2CO318g/L Na3PO414 g/Lo
全文摘要
本發(fā)明涉及一種塑料金屬化的方法。其目的在于提供一種減少重金屬離子的使用及殘余，降低污染、節(jié)約資源、操作簡便的塑料金屬化的方法。本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的，它包括以下步驟A)將塑料基體置入H2O2和H2SO4溶液中粗化處理；B)將粗化處理后的塑料進(jìn)行超聲波水洗、吹干后，置入金屬納米粒子溶液中活化處理；C)將通過活化處理后的塑料置入銅鍍液中施鍍。本發(fā)明的有益效果是首先，利用金屬納米粒子的催化作用改良傳統(tǒng)的塑料化學(xué)鍍銅前處理工藝，變粗化-敏化-活化三步法為粗化-活化兩步法，操作簡便；其次，避免了重金屬離子的使用及殘余，降低污染，節(jié)約資源。
文檔編號C23C18/40GK102644065SQ20121008923
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者王藝涵, 馬洪芳 申請人:山東建筑大學(xué)