專利名稱：環氧樹脂表面制備復合導電層的方法
技術領域：
本發明屬于新材料表面涂層技術領域，具體涉及到利用化學鍍銀和電鍍鎳的方法在環氧樹脂表面形成銀鎳復合導電層的方法。
背景技術：
隨著現代科學技術的發展，塑料、玻璃、陶瓷等非金屬材料在生產生活中的應用越來越廣。使用這些材料，可以節約金屬、降低生產成本、提高勞動生產率。但是由于非金屬材料存在不導電、導熱性差、耐磨性差、易變形以及不美觀等缺陷，導致其無法滿足一些特殊的使用要求，限制了它們的使用范圍。有時為滿足某些產品特殊要求，可在非金屬材料表面上鍍覆金屬。通過這樣的方法，可得到兼具非金屬和金屬特點的材料，自上世紀六十年代 以來，在非金屬材料表面上沉積金屬的工藝得到了很大發展，并且在生產中取得了很好的成果。對于聚合物表面的導電化處理，目前大多采用化學鍍和塑料電鍍等方法，化學鍍即在聚合物表面沉積一層導電金屬鍍層。一般化學鍍可分為預處理階段和鍍覆階段。預處理的主要作用是提高制件表面的粗糙度，增強基體與鍍層的結合力，同時在制件表面形成催化活性中心，促使化學鍍反應的進行。聚合物化學鍍的預處理過程主要包括除油、粗化、敏化、活化等步驟。鍍覆階段即是利用氧化還原反應，將金屬陽離子還原成金屬沉積在聚合物表面形成導電層。塑料電鍍是把化學鍍和傳統的電鍍技術結合起來應用于塑料表面的導電化處理。一般是通過化學鍍方法，在聚合物表面形成初期的導電薄層，然后再利用電鍍的方法增厚導電層，以達到外觀和使用的要求。目前，對于化學鍍一般采用化學鍍鎳和化學鍍銅，并且基體一般是ABS樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯等等。而對于在環氧樹脂表面化學鍍銀，并且在此基礎上電鍍鎳的研究幾乎未見報道。另外化學鍍銅液中含有致癌物甲醛，污染環境；化學鍍鎳液易老化，壽命短，需要經常更換溶液。CN1311369A公開了一種有機纖維的化學鍍銀方法，其中介紹了利用AgN03、NH3H2O溶液為鍍銀液，以C6H12O6為還原液，在有機纖維基材上化學鍍銀的方法。敏化劑為SnCl2溶液，催化劑為PdCl2溶液。PdCl2雖然催化活性強，但是價格昂貴。CN102296322A公開了一種聚乙烯表面直接鍍導電金屬的方法，其中介紹了利用化學鍍的方法在聚乙烯表面置換出金屬，然后再在其表面電鍍銅。其基材采用的是聚乙烯，但是聚乙烯耐老化性差，耐熱性低。

發明內容
本發明提供了一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，本發明的目的是為了在環氧樹脂表面得到結合力強、電阻率低、外觀平整光亮和使用性能優異的復合導電層，同時克服了傳統技術下耗時長、污染大、費用昂貴、鍍層質量不理想的弊端。
本發明之方法是利用化學鍍銀和電鍍鎳的方法在環氧樹脂表面形成銀鎳復合導電層；化學鍍銀是在環氧樹脂表面鍍覆導電性優異的導電薄層，在此基礎上電鍍一層相對較厚的鎳層，由于鎳耐腐蝕且導電性好，最終得到的復合導電層具有優異的使用性能。本發明之基材使用的是環氧樹脂。由于環氧樹脂力學性能高、工藝性好、抗化學藥品性優良，因而環氧樹脂表面導電化的實際應用價值非常大。所述的化學鍍銀是利用銀鏡反應的原理，具體步驟包括除應力、除油、粗化、中和、還原、敏化和化學鍍銀，采用銀活化，使得活化和化學鍍一步完成。其中除油劑的配方為碳酸鈉10-20g/L、磷酸鈉10_20g/L、硅酸鈉10-20g/L、2_3g/L乳化劑0P-10;粗化液的配方為鉻酐250-400g/L、濃硫酸200-300ml/L ;敏化液的配方為氯化亞錫10_20g/L、濃度為37% 的鹽酸 40-50ml/L。所述電鍍鎳步驟的鍍液的配方及工藝參數為氨基磺酸鎳320g/L，氯化鎳24g/L，硼酸36g/L，pH值4-5，溫度50°C，電流密度3A/dm2。
本發明相對現有技術的有益效果本發明利用化學鍍銀和電鍍鎳的方法，在環氧樹脂表面形成銀鎳復合導電層，其外觀平整，使用性能優異。由于一般的化學鍍得到的只是一層很薄的金屬，不能滿足很多常規的使用要求，因而在化學鍍的基礎上，通過電鍍增厚金屬鎳層，增強導電性，同時使得光潔度增強，并且結合性能優異。本發明中在環氧樹脂表面化學鍍銀，活化和后續的化學鍍一步完成，減少了單獨活化的步驟。化學鍍銀只要能滿足后續的電鍍即可，因而化學鍍的時間相比一般情況要大大縮短。雖然環氧樹脂表面沉積的銀是非晶態，呈現灰色而不是金屬銀的光澤。但銀的導電性能優異，能使得后續的電鍍順利完成，從而在其表面形成一層相對較厚的電鍍鎳層，既滿足導電性要求又能完美地呈現出金屬光澤。本發明基材采用的是環氧樹脂，最終電鍍表層是鎳。由于環氧樹脂力學性能高、工藝性好、抗化學藥品性優良，而鎳耐腐蝕，并且導電性好，這樣在環氧樹脂表面得到的銀鎳復合導電層具有優異的使用性能。
具體實施例方式本發明之方法的步驟如下(I)、除應力試件存在應力會影響基體與鍍層之間的結合力，塑料件應力檢測的方法采用醋酸沉浸法，即將試件完全浸入24°C左右的冰醋酸中30s，取出后立即清洗、晾干，檢查試件表面；仔細檢查外觀，若在某處發現細小致密的裂紋，則說明試件在該處存在應力；本發明中將環氧樹脂在體積比25%的丙酮水溶液中浸泡30分鐘，以去除試件表面應力；(2)、除油除油劑的配方為碳酸鈉10_20g/L，、磷酸鈉10_20g/L，硅酸鈉10_20g/L，2-3g/L乳化劑0P-10，使用除油劑除油；為除凈試件表面的堿液，需在50°C以下的熱水中進行清洗；為延長粗化液的使用壽命，環氧樹脂經除油水洗后在90ml/L的硫酸中進行酸洗；(3)、粗化粗化是通過提高制件表面的親水性并使其產生適當的粗糙度來保證鍍層與基體之間的結合力的。將除油后的環氧樹脂置于粗化液中，溫度50-65°C，時間10-30分鐘，粗化液的配方為鉻酐250-400g/L，濃硫酸200_300ml/L ；(4)、中和室溫下,將環氧樹脂在50_100g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡一分鐘，進行中和處理；(5)、還原為了將殘留在試件表面的Cr6+還原為Cr3+，防止污染隨后的敏化、活化溶液，需對試件進行還原處理。還原液的配方為水合肼5-10ml/L(水合肼(80%))，濃度為37%鹽酸15-20ml/L，在室溫下進行三分鐘的還原處理；(6)、敏化室溫下將環氧樹脂浸泡于敏化液中5-10 分鐘，敏化液的配方為氯化亞錫10-20g/L，濃度為37%的鹽酸40-50ml/L ；(7)、化學鍍銀將敏化后的環氧樹脂放入硝酸銀溶液中，并滴入少量質量濃度為5%的氫氧化鈉溶液，隨后緩慢加入質量濃度為2%的氨水，褐色沉淀完全溶解時停加氨水；溶液澄清并達到預定溫度后，加入葡萄糖溶液開始反應；達到設定時間后，取出環氧樹脂，置于50°C的烘箱中干燥處理；硝酸銀溶液的配方為硝酸銀2-5g/L，質量濃度為2%的氨水6— 8ml/L0(8)、電鍍鎳將化學鍍銀后的環氧樹脂置于電鍍液中，在電流密度Dk=3A/dm2，溫度為50°C，pH值4-5下電鍍5分鐘；電鍍液的配方為氨基磺酸鎳320 g/L、氯化鎳24g/L、硼酸36g/L。
權利要求
1.一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，該方法是利用化學鍍銀和電鍍鎳的方法在環氧樹脂表面形成銀鎳復合導電層。
2.根據權利要求I所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述的化學鍍銀的原理是銀鏡反應，具體步驟包括除應力、除油、粗化、中和、還原、敏化和化學鍍銀。
3.根據權利要求I所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述的電鍍鎳是在鍍覆銀的環氧樹脂上進行，電鍍鎳的鍍液配方及工藝參數為氨基磺酸鎳320 g/L，氯化鎳 24g/L，硼酸 36g/L ;pH 值 4-5，溫度 50°C，電流密度 3A/dm2。
4.根據權利要求2所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層地方法，其特征在于除應力是將環氧樹脂浸泡于體積比25%丙酮水溶液中30分鐘。
5.根據權利要求2所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述除油所用的除油劑的配方為碳酸鈉10-20g/L，磷酸鈉10-20g/L，硅酸鈉10_20g/L，2-3g/L乳化劑OP-IO ;利用除油劑除油后，在50°C以下的熱水中清洗，之后在硫酸中進行酸洗。
6.根據權利要求2所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述的粗化是將除油后的環氧樹脂置于粗化液中，溫度50-65°C，時間10-30分鐘，所述粗化液的配方為鉻酐250-400g/L、濃硫酸200-300ml/L。
7.根據權利要求2所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述的中和是將環氧樹脂在50-100g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡一分鐘。
8.根據權利要求2所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述的還原是在室溫下將環氧樹脂浸泡于還原液中三分鐘，所述還原液的配方為水合肼5-10ml/L、鹽酸 15-20ml/L。
9.根據權利要求2所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述的敏化是在室溫下將環氧樹脂浸泡于敏化液中5-10分鐘，所述敏化液的配方為氯化亞錫 10-20g/L、濃度為 37% 的鹽酸 40-50ml/L。
10.根據權利要求2所述的一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，其特征在于所述化學鍍銀中硝酸銀溶液的配方為硝酸銀2-5g/L、氨水6-8ml/L，還原劑為葡萄糖溶液。
全文摘要
本發明公開了一種環氧樹脂表面制備復合導電層的方法，方法是利用化學鍍銀和電鍍鎳的方法在環氧樹脂表面形成銀鎳復合導電層；第一步，化學鍍銀，具體步驟包括除應力、除油、粗化、中和、還原、敏化和化學鍍銀，在環氧樹脂表面形成導電銀層；第二步，在具有導電銀層的環氧樹脂上進行電鍍鎳，最終在環氧樹脂表面得到銀鎳的復合導電層；通過以上方法得到的復合導電層相比于傳統的化學鍍所用的時間大大縮短，并且得到的復合導電層具有表面光亮平整、結合力強的特點；另外鎳耐腐蝕、導電性好、基材環氧樹脂力學性能高、工藝性好、抗化學藥品性優良，使得整個材料的使用性能大大提升。
文檔編號C23C18/44GK102808177SQ20121029691
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者孫軍, 王守軍, 安慧, 董娟, 姚衛國, 方程, 管東波, 付濤 申請人:長春富維—江森自控汽車飾件系統有限公司