本發(fā)明涉及涂覆技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種在聚合物基材表面進(jìn)行化學(xué)鍍的方法。
背景技術(shù)：
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聚合物表面選擇性金屬化具有成本低、易攜帶、可彎曲和生物相容性強(qiáng)等優(yōu)勢，在顯示器，選擇性屏蔽，集成化金屬微器件(微電極，微加熱器，微傳感器等)電路等眾多領(lǐng)域都具有潛在應(yīng)用價(jià)值，引起國內(nèi)外研究者們廣泛關(guān)注。
目前關(guān)于聚合物表面區(qū)域金屬化主要采用沉積-光刻技術(shù)，熱壓技術(shù)和選擇性化學(xué)鍍技術(shù)。其中選擇性化學(xué)鍍技術(shù)因其操作簡單、精度高、成本低和不受基底的表面形態(tài)限制受到廣泛關(guān)注。例如，專利200510110438.6和專利200510110437.1公開了一種激光誘導(dǎo)選擇性化學(xué)鍍的方法，將催化劑粒子膠體涂布在基體上，通過紫外光或激光選擇性輻射，使催化劑粒子被還原成金屬粒子并嵌入基體中，未輻射區(qū)域的膠體離子被清洗掉，然后實(shí)施化學(xué)鍍即可得到基體上微米級圖形化的化學(xué)鍍層。中國專利200810142571.3公開了一種用于塑料基材的選擇性化學(xué)鍍方法，此方法先在基材上涂覆納米金屬漿料，然后激光刻蝕，最后進(jìn)行化學(xué)涂覆。這兩種發(fā)法均采用激光刻蝕制備圖案，不僅成本高，操作難度大，而且對基材要求也比較高，都與本發(fā)明專利有明顯技術(shù)上的差異。再如中國專利201080027204.4公開了金屬在塑料基板上的選擇性沉積方法，此方法包含將塑料制品磺化、活化該磺化的塑料制品以使其上接受鍍覆。此方法只適用于塑料基材，另外涉及到磺化反應(yīng)，不環(huán)保。再如中國專利201410125969.1和201510390594.6公開了一種在聚合物基材表面化學(xué)鍍的方法，此方法是在聚合物基材表面選擇性印制成膜后富含活性基團(tuán)的底涂，活化敏化后化學(xué)施鍍，該方法是通過選擇性印制的底涂表面吸附催化劑粒子，實(shí)現(xiàn)聚合物表面選擇性活化和化學(xué)鍍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有選擇性化學(xué)鍍方法的不足，提供一種聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，它工藝簡單、環(huán)保。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：
一種聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，在基體表面印制底涂，并在底涂表面選擇性印制敏化溶液，將聚合物基材浸入活化液中活化，然后化學(xué)鍍；所述方法包含以下步驟：
(1)采用涂布工藝在清洗后的聚合物基材表面全區(qū)域印制底涂乳液，厚度為5納米～50納米，之后置于80℃～150℃的條件下干燥0.5分鐘～5分鐘；
(2)在步驟(1)所得聚合物基材表面選擇性印制敏化溶液，2分鐘～10分鐘后用去離子水中清洗；
(3)將步驟(2)所得聚合物基材浸入pH為1～4的活化液中進(jìn)行活化，活化液濃度為0.05克/升～0.8克/升，活化溫度為30℃～80℃，活化時(shí)間為1～60分鐘；
(4)將步驟(3)所得基體在去離子水中清洗、化學(xué)鍍后40℃～100℃干燥1分鐘～30分鐘，得到鍍件。
其中，聚合物基材材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、尼龍、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯中的至少一種。
其中，底涂乳液是丙烯酸樹脂乳液、甲基丙烯酸樹脂乳液、甲基丙烯酸甲酯樹脂乳液、丙烯酸丁酯樹脂乳液，丙烯腈和/或苯乙烯的聚丙烯酸酯共聚物乳液，聚碳酸酯樹脂乳液，環(huán)氧樹脂乳液、酚醛樹脂乳液、水性聚氨酯乳液中的至少一種；
敏化液印制方法為噴涂、打印、絲網(wǎng)印刷、刮涂、凹版印刷和旋涂中的至少一種。
上述聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，所述步驟(2)中敏化液為氯化亞錫溶液，敏化液濃度為1克/升～60克/升，敏化液pH為1～3，并采用表面活性劑調(diào)節(jié)敏化液的表面張力。
上述聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，所述步驟(2)中敏化液的表面張力要小于步驟(1)中底涂成膜后的表面張力。
上述聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，所述步驟(3)中活化液包含金屬膠體催化劑，并且其中所述金屬膠體催化劑為鈀、鉑、銀和金中的至少一種。
上述聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，所述步驟(4)中化學(xué)鍍包括化學(xué)鍍銅、化學(xué)鍍鎳和化學(xué)鍍銀中的至少一種。
上述聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，聚合物基材表面只有印制的敏化液的區(qū)域能吸附催化劑粒子，使化學(xué)鍍覆一層金屬。
上述聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍的方法，采用表面活性劑調(diào)節(jié)敏化液的表面張力，表面活性劑是單硬脂酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、蔗糖酯、月桂醇聚氧乙烯醚、12-14碳伯醇聚氧乙烯醚、12-14碳仲醇聚氧乙烯醚、支鏈化13碳格爾伯特醇聚氧乙烯醚、支鏈化10碳格爾伯特醇聚氧乙烯醚、直鏈的10碳醇聚氧乙烯醚、直鏈的8碳辛醇聚氧乙烯醚、直鏈的8碳異辛醇聚氧乙烯醚中的至少一種。
本發(fā)明中，只有印有敏化溶液的部分能吸附還原催化劑離子，在聚合物基材表面選擇性形成催化中心，通過催化劑粒子催化還原鍍液中金屬離子，實(shí)現(xiàn)聚合物基材表面選擇性化學(xué)鍍。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明采用的制備方法，避免了激光刻蝕的繁瑣工序，可以簡化選擇性化學(xué)鍍的工藝；
2、本發(fā)明采用的制備方法可以對不同聚合物基材進(jìn)行選擇性化學(xué)鍍；
3、本發(fā)明制備的金屬化聚合物基材，可用于顯示器，選擇性屏蔽，集成化金屬微器件，等等。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，這些實(shí)施例只用于理解本發(fā)明，并非要對本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的核心技術(shù)所作的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，均應(yīng)視為處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
實(shí)施例1：
采用涂布工藝在清洗后的聚乙烯基材表面全區(qū)域印制丙烯酸丁酯底涂，厚度為5納米，之后置于150℃的條件下干燥5分鐘；將所得聚乙烯基材表面采用噴墨打印工藝選擇性印制敏化溶液，10分鐘后用去離子水清洗，其中敏化溶液是濃度為1克/升，pH為3氯化亞錫溶液，并采用單硬脂酸甘油酯表面活性劑調(diào)節(jié)敏化液的表面張力，使其小于丙烯酸丁酯底涂的表面張力，保證敏化液能潤濕底涂表面；將所得聚乙烯基材浸入活化液中進(jìn)行活化，采用氯化鈀粉末溶于鹽酸溶液以配置活化液，活化液濃度為0.8克/升，并采用鹽酸調(diào)節(jié)活化液pH為1，活化溫度為30℃，活化時(shí)間為60分鐘；取出用去離子水清洗烘干備用。
配制化學(xué)鍍鎳鍍液，鍍液組分為：NiSO4·7H2O(50克/升)、NaH2PO2·H2O(25克/升)、(NH4)2·SO4(11克/升)、C6H8O7(7克/升)。將活化后的基材浸入55℃的化學(xué)鍍鎳鍍液中施鍍5分鐘?；瘜W(xué)鍍鎳后，用去離子水清洗，在烘箱中40℃干燥30分鐘，即得聚乙烯基材上化學(xué)鍍鎳件，其中只有印有敏化液的部分化學(xué)鍍上鎳。
實(shí)施例2：
采用涂布工藝在清洗后的聚乙烯醇基材表面全區(qū)域印制聚碳酸酯樹脂底涂，厚度為50納米，之后置于80℃的條件下干燥0.5分鐘；將所得聚乙烯醇基材表面采用絲網(wǎng)印刷工藝選擇性印制敏化溶液，2分鐘后用去離子水清洗，其中敏化溶液是濃度為60克/升，pH為1氯化亞錫溶液，并采用脂肪酸山梨坦表面活性劑調(diào)節(jié)敏化液的表面張力，使其小于聚碳酸酯樹脂底涂的表面張力，保證敏化液能潤濕底涂表面；將所得聚乙烯醇基材浸入活化液中進(jìn)行活化，采用氯化鉑粉末溶于鹽酸溶液以配置活化液，活化液濃度為0.05克/升，并采用鹽酸調(diào)節(jié)活化液pH為4，活化溫度為80℃，活化時(shí)間為1分鐘；取出用去離子水清洗烘干備用。
配制化學(xué)鍍銀鍍液，鍍液組分為：AgNO3(29克/升)、NH3·H2O(4克/升)、和HCHO(55克/升)。將活化后的基材浸入45℃的化學(xué)鍍銀鍍液中施鍍10分鐘?；瘜W(xué)鍍銀后，用去離子水清洗，在烘箱中100℃干燥1分鐘，即得聚乙烯醇基材上選擇性化學(xué)鍍銀樣品，其中只有印有敏化液的部分化學(xué)鍍上銀。
實(shí)施例3：
采用涂布工藝在清洗后的尼龍基材表面全區(qū)域印制酚醛樹脂底涂，厚度為10納米，之后置于90℃的條件下干燥1分鐘；將所得尼龍基材表面采用凹版印刷工藝選擇性印制敏化溶液，5分鐘后用去離子水清洗，其中敏化溶液是濃度為10克/升，pH為2氯化亞錫溶液，并采用聚山梨酯表面活性劑調(diào)節(jié)敏化液的表面張力，使其小于酚醛樹脂底涂的表面張力，保證敏化液能潤濕底涂表面；將所得尼龍基材浸入pH為2的AgNO3溶液中進(jìn)行活化，活化液濃度為0.06克/升，活化溫度為40℃，活化時(shí)間為20分鐘，取出用去離子水清洗烘干備用。
配制化學(xué)鍍銅鍍液，鍍液組分為：NiSO4·7H2O(1克/升)、CuSO4·5H2O(24克/升)、NaH2PO2·H2O(55克/升)、Na3C6H5O7·2H2O(1.5克/升)、H3BO3(70克/升)。將活化后的基材浸入40℃的化學(xué)鍍銅鍍液中施鍍5分鐘?；瘜W(xué)鍍銅后，用去離子水清洗，在烘箱中50℃干燥10分鐘，其中只有印有敏化液的部分化學(xué)鍍上銅。
實(shí)施例4：
采用涂布工藝在清洗后的聚苯乙烯基材表面全區(qū)域印制環(huán)氧樹脂底涂，厚度為15納米，之后置于100℃的條件下干燥2分鐘；將所得聚苯乙烯基材表面采用滾涂印刷工藝選擇性印制敏化溶液，8分鐘后用去離子水清洗，其中敏化溶液是濃度為50克/升，pH為2氯化亞錫溶液，并采用蔗糖酯表面活性劑調(diào)節(jié)敏化液的表面張力，使其小于環(huán)氧樹脂底涂的表面張力，保證敏化液能潤濕底涂表面；將所得聚苯乙烯基材浸入pH為3的HAuCl4活化液中進(jìn)行活化，活化液濃度為0.1克/升，活化溫度為55℃，活化時(shí)間為10分鐘；將所得基體在去離子水中清洗備用。
配制化學(xué)鍍銅鍍液，鍍液組分為：NiSO4·7H2O(0.5克/升)、CuSO4·5H2O(26克/升)、NaH2PO2·H2O(50克/升)、Na3C6H5O7·2H2O(1.2克/升)、H3BO3(40克/升)。將活化后的基材浸入45℃的化學(xué)鍍銅鍍液中施鍍10分鐘。化學(xué)鍍銅后，用去離子水清洗，在烘箱中60℃干燥10分鐘，其中只有印有敏化液的部分化學(xué)鍍上銅。
實(shí)施例5：
采用刮涂工藝在清洗后的聚對苯二甲酸乙二醇酯基材表面全區(qū)域印制聚氨酯底涂，厚度為6納米，之后置于130℃的條件下干燥3分鐘；將所得聚對苯二甲酸乙二醇酯基材表面采用打印工藝選擇性印制敏化溶液，8分鐘后用去離子水清洗，其中敏化溶液是濃度為1.5克/升，pH為2氯化亞錫溶液，并采用單硬脂酸甘油酯表面活性劑調(diào)節(jié)敏化液的表面張力，使其小于丙烯酸丁酯底涂的表面張力，保證敏化液能潤濕底涂表面；將所得聚對苯二甲酸乙二醇酯基材浸入活化液中進(jìn)行活化，采用氯化鈀粉末溶于鹽酸溶液以配置活化液，活化液濃度為0.8克/升，并采用鹽酸調(diào)節(jié)活化液pH為1，活化溫度為30℃，活化時(shí)間為40分鐘，將所得基體在去離子水中清洗、化學(xué)鍍后60℃干燥10分鐘，取出用去離子水清洗烘干備用。
配制化學(xué)鍍鎳鍍液，鍍液組分為：NiSO4·7H2O(50克/升)、NaH2PO2·H2O(25克/升)、NH4Cl(8克/升)、C6H8O7(7克/升)。將活化后的基材浸入55℃的化學(xué)鍍鎳鍍液中施鍍5分鐘?；瘜W(xué)鍍鎳后，用去離子水清洗，在烘箱中40℃干燥30分鐘，即得聚對苯二甲酸乙二醇酯基材上化學(xué)鍍鎳件，其中只有印有敏化液的部分化學(xué)鍍上鎳。