專利名稱：一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)鍍銅的方法。
背景技術(shù)：
木材是一種重要的可再生材料，廣泛應(yīng)用于建筑、包裝、家具及室內(nèi)裝飾領(lǐng)域。木材具有強(qiáng)重比高、花紋美麗、隔音、保溫等特性。但絕干的木材是電的絕緣體。化學(xué)鍍是非金屬金屬化的重要途徑，具有鍍層均勻、無需大的設(shè)備和外加電能，易于適應(yīng)復(fù)雜形狀和表面結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。木材表面化學(xué)鍍銅的一般方法是采用膠體鈀活化劑活化，鍍液中以甲醛為還原劑。趙廣杰等采用該方法在木材表面化學(xué)鍍銅，其工藝過程工藝流程為基材處理_尺寸穩(wěn)定處理_清洗_敏化_活化_化學(xué)鍍。鍍液成分為硫酸銅、甲醛、EDTA、穩(wěn)定劑、光亮劑等。但是甲醛在施鍍過程中會溢出到環(huán)境中，污染環(huán)境并危害工作人員的身體健康。為了克服取代甲醛，王立娟等開展了次亞磷酸鈉作為還原劑的木材表面化學(xué)鍍銅。但所得銅鍍層顏色暗，金屬感很差。離子態(tài)鈀活化液不含亞錫離子，且是真溶液，可長時(shí)期使用而不沉降分離，使用壽命長，穩(wěn)定性好。但鈀為貴重金屬，成本極高。為了降低成本，簡化流程，增加過程的可控性，采用活性鎳代替金屬鈀。黃金田研究木材的化學(xué)鍍鎳工藝包括以下工藝流程楊木單板一打磨一除塵一水洗一冷熱水抽提物去除處理一水洗一干燥一表面處理一干燥一活化處理一水洗一化學(xué)鍍鎳一干燥一性能測定。其研究的鎳活化方法包括以下兩種(1)理想常溫鎳活化液組分參數(shù)和活化時(shí)間參數(shù)為硫酸鎳濃度15g · L—1，硼氫化鈉15g · L—1，氫氧化鈉IOg · L-1，鹽酸IOg · L-1，A液中活化的時(shí)間在9min, B液中活化的時(shí)間為90s。(2)理想高溫鎳活化液組分參數(shù)和活化時(shí)間參數(shù)為乙酸鎳濃度70g · L—1，次磷酸鈉濃度70g · L—1，浸漬溫度40°C，浸漬時(shí)間5min，活化時(shí)間30min，活化溫度170°C。這些無鈀活化方法，活化液成分復(fù)雜，過程復(fù)雜，鍍層性能可控性差，且甲醇、鹽酸等的揮發(fā)性，會有一定的毒性，對環(huán)境有一定的污染，可操作性不高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有的無鈀活化化學(xué)鍍銅方法中活化液及活化過程復(fù)雜的技術(shù)問題，而提供一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法。本發(fā)明的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法按以下步驟進(jìn)行一、以濃度為2g · L—1 4g · L—1的氫氧化鈉水溶液做溶劑，按NaBH4的濃度為 3g · Γ1 4g · Γ1將NaBH4加入到氫氧化鈉水溶液中，混合均勻，得到堿性NaBH4溶液；二、按硫酸銅的濃度為15 25g/L、硫酸鎳濃度為0. 5 0. 6g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為35 45g/L、乙醛酸的濃度為7 llg/L、2，2'-聯(lián)吡啶的濃度為8 12mg/ L、亞鐵氰化鉀的濃度為10 15mg/L將硫酸銅、硫酸鎳、乙二胺四乙酸二鈉、乙醛酸、2，2'-聯(lián)吡啶和亞鐵氰化鉀加入到水中，混合均勻，并調(diào)節(jié)pH值至11 13，得到化學(xué)鍍液；三、將木材浸于步驟一制備的堿性NaBH4溶液中保持4min 12min，然后將木材取出靜置0. 5 lmin，再將木材浸于步驟二制備的化學(xué)鍍?nèi)芤褐斜３?. 5h lh，完成木材表
面化學(xué)鍍銅。本發(fā)明利用木材表面潤濕性強(qiáng)且具有天然多孔的性質(zhì)，無需除油、粗化的預(yù)處理， 達(dá)到活化與施鍍同步進(jìn)行，操作過程簡化，易于操作。首先將木材單板浸于堿性NaBH4的溶液中，使木材吸附NaBH4溶液，取出放置，使NaBH4溶液向木材內(nèi)部擴(kuò)散，然后將吸附有NaBH4 溶液的木單板浸于化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，NaBH4會與鍍液中的Ni2+發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Ni，進(jìn)而催化化學(xué)鍍銅反應(yīng)的進(jìn)行，其反應(yīng)原理如下1、活化過程原理利用硼氫化鈉(NaBH4)的強(qiáng)還原性，直接用木材吸附的NaBH4還原鍍液中硫酸鎳， 從而使還原的鎳吸附在木材表面上，使其成為化學(xué)鍍的活化催化中心，進(jìn)而引發(fā)化學(xué)鍍的進(jìn)行。反應(yīng)離子式如式(1)所示2H20+BH4>2Ni2+ — 2Ni+2H2+B02>4H+(l)浸漬時(shí)間長，木材單板表面吸附NaBH4W量增加，使其浸入化學(xué)鍍?nèi)芤褐泻?，立即發(fā)生還原反應(yīng)而產(chǎn)生相對多的活性附°(反應(yīng)式1)，使催化化學(xué)鍍反應(yīng)的能力增強(qiáng)，反應(yīng)加快，從而使木材表面被鍍層所覆蓋，如反應(yīng)式2所示。2、化學(xué)鍍銅原理 在鎳的催化下，鍍液中的Cu2+與EDTA4_絡(luò)合形成CuEDTA2_，化學(xué)鍍銅是利用乙醛酸的還原性，在金屬鈀顆粒的催化作用下將鍍液中的CuEDTA2-還原成金屬Cu，從而在木材表面析出沉積形成光亮的金屬銅的鍍層?？偡磻?yīng)可以寫成
CuEDTA2- + CHOCOOH + 40H— ^Cui +IC2Ol + r^H2O + H2 T +EDTA4- (2)本發(fā)明的活化與施鍍同步進(jìn)行，方法簡便、易于操作，而且環(huán)保，是非鈀活化的木材表面化學(xué)鍍銅的鍍液和方法。利用本發(fā)明的方法得到的鍍銅木材表面電阻率可達(dá)到 70mΩ / □ 200ι Ω/ □，在IMHz 1. 5GHz頻段，電磁屏蔽效能可達(dá)50dB 65dB?？捎糜趯?dǎo)電性和電磁屏蔽領(lǐng)域。


圖1是試驗(yàn)一制備的鍍銅樺木放大200倍的掃描電鏡照片；圖2是試驗(yàn)一制備的鍍銅樺木放大1000倍的掃描電鏡照片；圖3是試驗(yàn)一制備的鍍銅樺木放大5000倍的掃描電鏡照片；圖4是試驗(yàn)一制備的鍍銅樺木的電子能譜圖；圖5是試驗(yàn)一制備的鍍銅樺木的X 射線衍射譜圖；圖6是試驗(yàn)二制備的鍍銅水曲柳放大10000倍的掃描電鏡照片；圖7是試驗(yàn)二制備的鍍銅水曲柳放大200倍的掃描電鏡照片；圖8是試驗(yàn)二制備的鍍銅水曲柳的X射線衍射譜圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法按以下步驟進(jìn)行一、以濃度為2g · L—1 4g · L—1的氫氧化鈉水溶液做溶劑，按NaBH4的濃度為3g · Γ1 4g · Γ1將NaBH4加入到氫氧化鈉水溶液中，混合均勻，得到堿性NaBH4溶液；二、按硫酸銅的濃度為15 25g/L、硫酸鎳濃度為0. 5 0. 6g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為35 45g/L、乙醛酸的濃度為7 llg/L、2，2'-聯(lián)吡啶的濃度為8 12mg/ L、亞鐵氰化鉀的濃度為10 15mg/L將硫酸銅、硫酸鎳、乙二胺四乙酸二鈉、乙醛酸、2， 2'-聯(lián)吡啶和亞鐵氰化鉀加入到水中，混合均勻，并調(diào)節(jié)pH值至11 13，得到化學(xué)鍍液；三、將木材浸于步驟一制備的堿性NaBH4溶液中保持4min 12min，然后將木材取出靜置0. 5 lmin，再將木材浸于步驟二制備的化學(xué)鍍?nèi)芤褐斜３?. 5h lh，完成木材表面化學(xué)鍍銅。本實(shí)施方式的方法中活化與施鍍同步進(jìn)行，方法簡便、易于操作，而且環(huán)保。利用本發(fā)明的方法得到的鍍銅木材表面電阻率可達(dá)到70πιΩ/ □ 200πιΩ/ □，在IMHz
1.5GHz頻段，電磁屏蔽效能可達(dá)50dB 65dB。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中以濃度為
2.2g · L-1 3. 8g · L-1的氫氧化鈉水溶液做溶劑，按NaBH4的濃度為3. 2g · L-1 3. 8g · L-1 將NaBH4加入到氫氧化鈉水溶液中，混合均勻，得到堿性NaBH4溶液。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟二中硫酸銅的濃度為18 23g/L、硫酸鎳濃度為0. 52 0. 58g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為38 43g/L、乙醛酸的濃度為8 10g/L、2，2'-聯(lián)吡啶的濃度為9 llmg/L、亞鐵氰化鉀的濃度為11 14mg/L。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二中調(diào)節(jié)pH值至11. 5 12. 5。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟三中將木材浸于堿性NaBH4溶液中保持6min lOmin。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟三中木材在化學(xué)鍍?nèi)芤褐械谋３謺r(shí)間為0. 6h 0. 9h。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。用以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果試驗(yàn)一本試驗(yàn)的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法按以下步驟進(jìn)行一、以濃度為4g -L"1的氫氧化鈉水溶液做溶劑，按NaBH4的濃度為3g -L"1將NaBH4 加入到氫氧化鈉水溶液中，混合均勻，得到堿性NaBH4溶液；二、按硫酸銅的濃度為20g/L、硫酸鎳濃度為0. 55g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為40g/L、乙醛酸的濃度為9g/L、2，2'-聯(lián)吡啶的濃度為10mg/L、亞鐵氰化鉀的濃度為 12mg/L將硫酸銅、硫酸鎳、乙二胺四乙酸二鈉、乙醛酸、2，2'-聯(lián)吡啶和亞鐵氰化鉀加入到去離子水中，混合均勻，并用濃度為5mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至12，得到化學(xué)鍍液；三、將樺木浸于步驟一制備的堿性NaBH4溶液中保持8min，然后將木材取出靜置 0. 5 lmin，再將木材浸于步驟二制備的化學(xué)鍍?nèi)芤褐斜３?. 5h，完成木材表面化學(xué)鍍銅。經(jīng)本試驗(yàn)制備的鍍銅樺木的放大200倍的掃描電鏡照片如圖1所示，鍍銅樺木的放大1000倍的掃描電鏡照片如圖2所示，鍍銅樺木的放大5000倍的掃描電鏡照片如圖3 所示，由圖3可以清楚地看到木材表面完全被均勻地鍍層所覆蓋，鍍后木材表面極具金屬光澤。由于鍍層的厚度較木材的孔隙尺寸要小得多，鍍層的沉積不足以填堵木材的孔隙，所以圖1和圖2木材原有的多孔性凸凹不平的結(jié)構(gòu)依然清晰可見，在鍍層上有個(gè)別地方會出現(xiàn)小小的空洞。這可能是由于活化反應(yīng)與化學(xué)鍍反應(yīng)速度過快產(chǎn)生的氫氣沒有來得及溢出有關(guān)系，但由于空隙小、分布也比較少所以對性能影響很小。經(jīng)本試驗(yàn)制備的鍍銅樺木的電子能譜(EDS)圖如圖4所示，由圖4計(jì)算出鍍層中 Cu、Ni和0的含量如表1所示。表1鍍層中元素組成
權(quán)利要求
1.一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于木材表面化學(xué)鍍銅的方法按以下步驟進(jìn)行一、以濃度為2g-L"1 4g -L"1的氫氧化鈉水溶液做溶劑，按NaBH4的濃度為3g -L"1 4g · L—1將NaBH4加入到氫氧化鈉水溶液中，混合均勻，得到堿性NaBH4溶液；二、按硫酸銅的濃度為15 25g/L、硫酸鎳濃度為0.5 0. 6g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為35 45g/L、乙醛酸的濃度為7 llg/L、2，2'-聯(lián)吡啶的濃度為8 12mg/L、亞鐵氰化鉀的濃度為10 15mg/L將硫酸銅、硫酸鎳、乙二胺四乙酸二鈉、乙醛酸、2，2'-聯(lián)吡啶和亞鐵氰化鉀加入到水中，混合均勻，并調(diào)節(jié)PH值至11 13，得到化學(xué)鍍液；三、將木材浸于步驟一制備的堿性NaBH4溶液中保持4min 12min，然后將木材取出靜置0. 5 lmin，再將木材浸于步驟二制備的化學(xué)鍍?nèi)芤褐斜３?. 5h lh，完成木材表面化學(xué)鍍銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于步驟一中NaBH4 的濃度為3. 2g · L—1 3. 8g · L—1、氫氧化鈉的濃度2. 2g · L—1 3. 8g · L—1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于步驟二中硫酸銅的濃度為18 23g/L、硫酸鎳濃度為0. 52 0. 58g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為 38 43g/L、乙醛酸的濃度為8 10g/L、2，2'-聯(lián)吡啶的濃度為9 llmg/L、亞鐵氰化鉀的濃度為11 14mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于步驟二中調(diào)節(jié)PH值至11. 5 12. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于步驟三中將木材浸于堿性NaBH4溶液中保持6min lOmin。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于步驟三中木材在化學(xué)鍍?nèi)芤褐械谋３謺r(shí)間為0. 6h 0. 9h。
全文摘要
一種木材表面化學(xué)鍍銅的方法，本發(fā)明涉及化學(xué)鍍銅的方法，本發(fā)明要解決現(xiàn)有的無鈀活化化學(xué)鍍銅方法中活化液及活化過程復(fù)雜的技術(shù)問題。本方法一、制備堿性NaBH4溶液；二、用硫酸銅、硫酸鎳、乙二胺四乙酸二鈉、乙醛酸、2，2′-聯(lián)吡啶和亞鐵氰化鉀制備化學(xué)鍍液；三、將木材于堿性NaBH4溶液中浸泡，然后再浸化學(xué)鍍?nèi)芤?，完成木材表面化學(xué)鍍銅。本發(fā)明活化與施鍍同步進(jìn)行，操作過程簡單，鍍銅木材表面電阻率可達(dá)到70mΩ/□～200mΩ/□，在1MHz～1.5GHz頻段，電磁屏蔽效能可達(dá)50dB～65dB?？捎糜趯?dǎo)電性和電磁屏蔽領(lǐng)域。
文檔編號C23C18/30GK102363879SQ20111036174
公開日2012年2月29日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者馮昊, 孫麗麗, 李堅(jiān), 王立娟 申請人:東北林業(yè)大學(xué)