專利名稱：一種塑料表面化學(xué)鍍銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料表面化學(xué)鍍金屬的制備方法，特別涉及一種塑料表面化學(xué)鍍銅的方法。
背景技術(shù)：
金屬化可使塑料表面具有所鍍金屬的物理性能，如導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)磁等。因此，塑料的金屬化被廣泛應(yīng)用于電子信息產(chǎn)業(yè)、航空工業(yè)、建筑裝飾、家庭用品、文具等領(lǐng)域。塑料表面金屬化的方法分為干法和濕法兩種。干法主要包括真空蒸鍍、氣相噴涂、涂敷導(dǎo)電層等；濕法主要包括液相噴涂和化學(xué)鍍等。與其它金屬化工藝不同的是，化學(xué)鍍表面金屬化工藝可在低溫下進行，避免了高溫操作，不易使塑料變形，且設(shè)備簡單，成本較低廉。但由于塑料自身的特性，其化學(xué)鍍前，一般需要表面預(yù)處理提高自還原能力，處理溶液含貴金屬如Pd等,成本高,處理方法有:兩步法、膠體Pd活化法、一步法等。近年來，對非貴金屬活化液也有相關(guān)報道，但是，經(jīng)非貴金屬活化處理的化學(xué)鍍金屬層，在基體上的附著力不夠理想，工藝復(fù)雜，適用范圍不廣，例如在活性氣體中通過等離子或真空紫外輻照對塑料表面活化，然后涂覆一層超薄的銅有機前驅(qū)體層，通過化學(xué)試劑、熱處理、光子或等離子體技術(shù)能夠有效地將銅還原為金屬銅活性中心，引發(fā)下一步的化學(xué)鍍銅，以銅取代鈀、銀等金屬進行活化，可有效地降低生產(chǎn)成本，由于工藝較復(fù)雜，對活化工藝效果的影響因素增多，誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種塑料表面化學(xué)鍍銅的方法，通過預(yù)處理使塑料表面獲得活性，然后進行化學(xué)鍍銅，以提高金屬鍍層在基體上的附著力。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:本發(fā)明塑料表面化學(xué)鍍銅的方法，包括預(yù)處理和化學(xué)鍍銅各單元過程，其特征在于所述預(yù)處理是按以下步驟操作:I)將塑料置于預(yù)處理液I中，40_60°C下超聲處理10-20分鐘，處理完成后用去離子水清洗，得到樣品I ;所述預(yù)處理液I為王水和苯并三氮唑的混合溶液；王水為體積比3:1的濃鹽酸(質(zhì)量濃度37-38%)與濃硝酸(質(zhì)量濃度65%)的混合溶液。2)將樣品I置于預(yù)處理液II中，50_80°C下超聲處理30-50分鐘，處理完成后用去離子水清洗，并于120-150°C干燥4-6小時得到預(yù)處理塑料；所述預(yù)處理液II為次氯酸鈉、HCl和H2O2的水溶液。所述超聲處理的超聲頻率為40KHz，功率為300W。所述預(yù)處理液I中苯并三氮唑的濃度為0.5-lg/L。

所述預(yù)處理液II中次氯酸鈉的濃度為0.1-0.3mol/L,HCl的濃度為2-4mol/L，H2O2的濃度為 0.4-0.7mol/L。所述化學(xué)鍍銅是將所述預(yù)處理塑料置于化學(xué)沉積銅溶液中，采用化學(xué)鍍方法在塑料表面獲得金屬銅層，具體是用氫氧化鈉調(diào)化學(xué)沉積銅溶液PH值12.0-13.0，常溫下超聲沉積40-60分鐘，靜置2-3小時后過濾、洗滌并干燥得到表面鍍銅塑料。所述化學(xué)沉積銅溶液為硫酸銅、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學(xué)沉積銅溶液中硫酸銅的濃度為6-25g/L，甲醛的濃度為5-20mL/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為10_20g/L，檸檬酸鈉的濃度為20-30g/L。所述超聲沉積的超聲頻率為40KHz，功率為300-400W。所述干燥是于100_140°C干燥3-5小時。本發(fā)明所述塑料指常規(guī)工程塑料，包括聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚酯、聚苯硫醚、聚芳基酯等。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:與目前塑料表面金屬化的制備方法相比，本發(fā)明的目的在于提供一種不需要敏化和活化預(yù)處理、通過常溫超聲波輔助進行塑料表面化學(xué)沉積金屬銅的工藝，來替代傳統(tǒng)的塑料化學(xué)鍍金屬前處理工藝，操作簡便，降低污染，節(jié)約資源。本發(fā)明所制備的塑料表面金屬銅層，涂層致密性良好，組織成分均勻；劃痕法測得平均臨界載荷值為50-60N，膜基結(jié)合良好。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。
四

圖1和圖2分別為本發(fā)明表面鍍銅塑料的表面形貌低倍(X1000)和高倍(X 5000)掃描電鏡照片。
五具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1:1、預(yù)處理將聚酰胺試樣置于預(yù)處理液I中，40°C下超聲處理20分鐘，處理完成后用去離子水清洗；然后再將置于預(yù)處理液II中，50°C下超聲處理50分鐘，處理完成后用去離子水清洗，并于150°C干燥4小時得到預(yù)處理塑料。所述預(yù)處理液I為王水和苯并三氮唑溶液，所述預(yù)處理液I中王水為體積比為3:1的濃鹽酸與濃硝酸混合液；所述預(yù)處理液I中苯并三氮唑濃度為0.5g/L。所述預(yù)處理液II為次氯酸鈉、HCl和H2O2的水溶液，所述預(yù)處理液II中次氯酸鈉的濃度為0.lmol/L,HCl的濃度為4mol/L，H202的濃度為0.4mol/L。所述超聲處理的超聲頻率為40KHz，功率為300W。2、化學(xué)鍍銅將預(yù)處理塑料置入化學(xué)沉積銅溶液中，用氫氧化鈉調(diào)pH值12.0，常溫下超聲沉積60分鐘，超聲沉積的超聲頻率為40KHz，功率為400W，靜置2小時后過濾、洗滌，并于100°C干燥5小時得到表面鍍銅塑料。所述化學(xué)沉積銅溶液為硫酸銅、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學(xué)沉積銅溶液中硫酸銅的濃度為6g/L，甲醛的濃度為10mL/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為10g/L，檸檬酸鈉的濃度為20g/L。本實施例制備的工程塑料表面金屬銅層，涂層致密性良好，組織成分均勻；劃痕法測得平均臨界載荷值為50N，膜基結(jié)合良好。實施例2:1、預(yù)處理將聚碳酸酯試樣置于預(yù)處理液I中，50°C下超聲處理15分鐘，處理完成后用去離子水清洗；然后再置于預(yù)處理液II中，70°C下超聲處理40分鐘，處理完成后用去離子水清洗，并于120°C干燥6小時得到預(yù)處理塑料。所述預(yù)處理液I為王水和苯并三氮唑溶液，所述預(yù)處理液I中王水為體積比為3:1的濃鹽酸與濃硝酸混合液；所述預(yù)處理液I中苯并三氮唑濃度為0.7g/L。所述預(yù)處理液II為次氯酸鈉、HCl和H2O2的水溶液，所述預(yù)處理液II中次氯酸鈉的濃度為0.2mol/L, HCl的濃度3mol/L，H202的濃度為0.5mol/L。所述超聲處理的超聲頻率為40KHz，功率為300W。2、化學(xué)鍍銅將預(yù)處理塑料置入化學(xué)沉積銅溶液中，用氫氧化鈉調(diào)pH值13.0，常溫下超聲沉積50分鐘，超聲沉積的超聲頻率為40KHz，功率為300W，靜置3小時后過濾、洗滌，并于120°C干燥4小時得到表面鍍銅塑料。所述化學(xué)沉積銅溶液為硫酸銅、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學(xué)沉積銅溶液中硫酸銅的濃度為15g/L，甲醛的濃度為20mL/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為15g/L，檸檬酸鈉的濃度為25g/L。本實施例制備的工程塑料表面金屬銅層，涂層致密性良好，組織成分均勻；劃痕法測得平均臨界載荷值為55N，膜基結(jié)合良好。實施例3:1、預(yù)處理將聚酯試樣置于預(yù)處理液I中，60°C下超聲處理10分鐘，處理完成后用去離子水清洗；然后再置于預(yù)處理液II中，80°C下超聲處理30分鐘，處理完成后用去離子水清洗，并于130°C干燥5小時得到預(yù)處理塑料。所述預(yù)處理液I為王水和苯并三氮唑溶液，所述預(yù)處理液I中王水為體積比為3:1的濃鹽酸與濃硝酸混合液；所述預(yù)處理液I中苯并三氮唑濃度為lg/L。所述預(yù)處理液II為次氯酸鈉、HCl和H2O2的水溶液，所述預(yù)處理液II中次氯酸鈉的濃度為0.3mol/L, HCl的濃度2mol/L，H202的濃度為0.7mol/L。所述超聲處理的超聲頻率為40KHz，功率為300W。2、化學(xué)鍍銅將預(yù)處理塑料置入化學(xué)沉積銅溶液中，用氫氧化鈉調(diào)pH值13.0，常溫下超聲沉積40分鐘，超聲沉積的超聲頻率為40KHz，功率為400W，靜置3小時后過濾、洗滌，并于140°C干燥3小時得到表面鍍銅塑料。所述化學(xué)沉積銅溶液為硫酸銅、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學(xué)沉積銅溶液中硫酸銅的濃度為25g/L，甲醛的濃度為5mL/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為20g/L，檸檬酸鈉的濃度為30g/L。

本實施例制備的工程塑料表面金屬銅層，涂層致密性良好，組織成分均勻；劃痕法測得平均臨界載荷值為60N，膜基 結(jié)合良好。
權(quán)利要求
1.一種塑料表面化學(xué)鍍銅的方法，包括預(yù)處理和化學(xué)鍍銅各單元過程，其特征在于所述預(yù)處理是按以下步驟操作: 1)將塑料置于預(yù)處理液I中，40-60°C下超聲處理10-20分鐘，處理完成后用去離子水清洗，得到樣品1 ;所述預(yù)處理液I為王水和苯并三氮唑的混合溶液； 2)將樣品1置于預(yù)處理液II中，50-80°C下超聲處理30-50分鐘，處理完成后用去離子水清洗，并于120-150°C干燥4-6小時得到預(yù)處理塑料；所述預(yù)處理液II為次氯酸鈉、HCl和H2O2的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述預(yù)處理液1中苯并三氮唑的濃度為0.5-lg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述預(yù)處理液II中次氯酸鈉的濃度為0.1-0.3mol/L, HCl的濃度為2-4mol/L，H2O2的濃度為 0.4-0.7mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塑料表面化學(xué)鍍銅的方法，包括預(yù)處理和化學(xué)鍍銅各單元過程，所述預(yù)處理是將塑料置于預(yù)處理液Ⅰ中，40-60℃下超聲處理10-20分鐘，然后再置于預(yù)處理液Ⅱ中，50-80℃下超聲處理30-50分鐘，處理完成后洗滌并干燥得到預(yù)處理塑料，隨后采用化學(xué)鍍方法在預(yù)處理塑料表面獲得金屬銅層。本發(fā)明不需要敏化和活化預(yù)處理，通過常溫超聲波輔助進行塑料表面化學(xué)沉積金屬銅的工藝，操作簡便，降低污染，節(jié)約資源。本發(fā)明所制備的塑料表面金屬銅層，涂層致密性良好，組織成分均勻；劃痕法測得平均臨界載荷值為50-60N，膜基結(jié)合良好。
文檔編號C23C18/20GK103103506SQ20131005913
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者羅來馬, 駱皆回, 吳玉程, 盧澤龍, 程繼貴 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)