專利名稱：有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法及樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種有機(jī)不導(dǎo)電基材(工程塑料、高分子基復(fù)合材料等)的表面金屬化的前處理方法。本發(fā)明也涉及一種有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理涂料。
背景技術(shù)：
工程塑料以及高分子基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量大、耐疲勞強(qiáng)度好、減震性能好，制品重量輕等各種優(yōu)越性能，可在較多領(lǐng)域代替金屬制件，被廣泛應(yīng)用于航天、航空、交通運(yùn)輸、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。然而工程上該類材料的破壞通常都是由表面失效引起的，對(duì)其實(shí)施表面金屬化處理，不僅可以提高其表面機(jī)械強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)表面的金屬質(zhì)感，而且能改善其在電、熱及光等方面的性能，因此對(duì)其進(jìn)行表面金屬化是進(jìn)一步拓展該類材料應(yīng)用和發(fā)展的重要因素。電鍍、化學(xué)鍍及電刷鍍由于成本低，適用性強(qiáng)，鍍層質(zhì)量好，結(jié)合強(qiáng)度高而廣泛應(yīng)用于不導(dǎo)電基材的表面金屬化領(lǐng)域。長(zhǎng)期以來(lái)化學(xué)鍍/電鍍?cè)诜墙饘俦砻娴膶?shí)施采用的均是傳統(tǒng)的活化-敏化-還原方法，由于活化液中的主要成分為貴金屬鈀價(jià)格昂貴，使這一工藝成本較高，限制了化學(xué)鍍方法在有機(jī)材料金屬化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。同時(shí)由于該工藝形成的化學(xué)鍍層主要靠化學(xué)吸附活性催化點(diǎn)來(lái)形成鍍層，所以鍍層形成速度慢，質(zhì)量穩(wěn)定性差，與基體結(jié)合力較差，因此尋找新型的、低成本有效前處理方法，是化學(xué)鍍?cè)谟袡C(jī)不導(dǎo)電材料金屬化方面進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。電刷鍍是從槽鍍技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種新的電鍍方法。由于刷鍍成本低、工藝靈活、生產(chǎn)效率高、鍍層與基材結(jié)合強(qiáng)度高且均勻、致密在工程上具有廣泛的應(yīng)用前景，但由于電刷鍍前提是基體具有良好的導(dǎo)電性，因此限制了其在非導(dǎo)電材料上的應(yīng)用。綜上所述，關(guān)于不導(dǎo)電有機(jī)基材表面形成具有催化活性的導(dǎo)電層的探索具有重要的理論研究意義和廣泛的工程應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鍍層的鍍速及鍍層質(zhì)量的可控性好的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種該方法所用的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料。本發(fā)明的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法為(1)、對(duì)不導(dǎo)電有機(jī)基材表面進(jìn)行平整化、除油、粗化處理；(2)、向已粗化的不導(dǎo)電有機(jī)基材表面涂覆樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料，在熱壓狀態(tài)下進(jìn)行固化，在不導(dǎo)電有機(jī)基材表面形成導(dǎo)電固化層；(3)對(duì)導(dǎo)電固化層進(jìn)行拋光，使其暴露出金屬質(zhì)點(diǎn)。本發(fā)明的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法還可以包括拋光后放入由硝酸、鹽酸和有機(jī)溶劑構(gòu)成的浸泡液中浸泡處理。
所述的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料是5g 30g/l金屬粉，在l_5g/l偶聯(lián)劑和20 60g/l無(wú)水乙醇的混合物中進(jìn)行池 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機(jī)溶劑中進(jìn)行Imin IOmin超聲共混形成具有化學(xué)催化活性的連續(xù)導(dǎo)電金屬粉懸濁液，將所述金屬粉懸濁液配置在與基體具有相同或相似成分的樹(shù)脂基中形成的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料。所述的金屬粉為鎳粉或銅粉。所述的有機(jī)溶劑為二甲苯。所述的在熱壓狀態(tài)下進(jìn)行固化的加熱溫度為75°C。所述浸泡液的摩爾比組成為，硝酸鹽酸正丁醇二甲苯=2 1 1 4，浸泡處理時(shí)間為3分鐘。本發(fā)明的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料是5g 30g/l金屬粉，通過(guò)l_5g/l偶聯(lián)劑和20 60g/l無(wú)水乙醇的混合物中進(jìn)行池 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機(jī)溶劑中進(jìn)行Imin IOmin超聲共混形成的具有化學(xué)催化活性的連續(xù)導(dǎo)電金屬粉懸濁液，將所述金屬粉懸濁液配置在與基體具有相同或相似成分的樹(shù)脂基中形成的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料。發(fā)明的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料還可以包括所述的金屬粉為鎳粉或銅粉。所述的有機(jī)溶劑為二甲苯。本發(fā)明針對(duì)有機(jī)不導(dǎo)電基材化學(xué)鍍及電刷鍍實(shí)施過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題，即化學(xué)自催化活性金屬離子的吸附和材料的表面導(dǎo)電化處理需求，通過(guò)加熱加壓及化學(xué)后處理的方法在有機(jī)基材表面形成具有催化活性的導(dǎo)電樹(shù)脂層，同時(shí)解決有機(jī)基材表面導(dǎo)電化及化學(xué)自催化活性離子的吸附問(wèn)題，為不導(dǎo)電有機(jī)基材的化學(xué)鍍或電刷鍍的成功實(shí)施提供技術(shù)保障。同時(shí)，由于涂敷層與基材結(jié)構(gòu)相似形成的涂層結(jié)合力強(qiáng)，活性金屬導(dǎo)電粉體比例易于調(diào)節(jié)使鍍層的鍍速及鍍層質(zhì)量可控性好。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的有機(jī)不導(dǎo)電基材化學(xué)鍍/電刷鍍前處理方案工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，調(diào)控性強(qiáng)，效果明顯，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明所提供的前處理技術(shù)可應(yīng)用于各種有機(jī)不導(dǎo)電基材的多種金屬或合金鍍層的制備，普適性好。本發(fā)明所提供的前處理技術(shù)可以獲得良好力學(xué)性能的高質(zhì)量金屬鍍層，同時(shí)可明顯提高電刷鍍/化學(xué)鍍層與有機(jī)不導(dǎo)電基材的結(jié)合強(qiáng)度。


圖1是本發(fā)明的方法的工藝路線；圖加與圖2b為復(fù)合材料表面鎳粉摻雜環(huán)氧涂層的化學(xué)鍍層表面與截面形貌；圖3a與圖北為復(fù)合材料表面銅粉摻雜環(huán)氧涂層的電刷鍍鍍層形貌與成分；圖如與圖4b為復(fù)合材料表面鎳粉摻雜環(huán)氧涂層的電刷鍍鍍層形貌與成分。
具體實(shí)施例方式
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下面舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述具體實(shí)施方案一本實(shí)施方案中所涉及的一種有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍前處理方法。工藝方案如下首先對(duì)不導(dǎo)電基材環(huán)氧基玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行表面除油-粗化-清洗，然后配置環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰胺的有機(jī)涂料，將通過(guò)20g/l鎳粉在2g/l偶聯(lián)劑+20g/1無(wú)水乙醇表面改性他一0. 03g/l硬脂酸+有機(jī)溶劑(二甲苯)超聲共混aiiin，形成的具有化學(xué)催化活性的連續(xù)導(dǎo)電鎳粉(500目)粉懸濁液，然后將其與樹(shù)脂共混涂覆于已粗化的復(fù)合材料表面，用XQ-2B鑲嵌機(jī)對(duì)已經(jīng)涂覆環(huán)氧基復(fù)合材料進(jìn)行熱壓狀態(tài)下的固化，加熱溫度75°C，使涂敷層在不導(dǎo)電有機(jī)基材表面形成了導(dǎo)電固化層，再將其放入化學(xué)溶劑(摩爾比為，硝酸鹽酸正丁醇二甲苯=2 :1:1: 4的混合液)中浸泡3分鐘，清洗烘干后，放入化學(xué)鍍液施鍍，結(jié)果如圖2所示，通過(guò)上述工藝可獲得表面均勻致密的化學(xué)鍍層，同時(shí)從截面圖中可見(jiàn)鍍層與基體結(jié)合緊密，沒(méi)有明顯孔洞。具體實(shí)施方案二 該實(shí)驗(yàn)方案與方案一不同點(diǎn)是清洗烘干后，直接進(jìn)行電凈-活化和常規(guī)的電刷鍍工藝。結(jié)果如圖3所示，通過(guò)上述工藝可獲質(zhì)量良好的典型電刷鍍層。具體實(shí)施方案三該實(shí)驗(yàn)方案與方案一不同點(diǎn)是在樹(shù)脂涂料中添加20g/l通2g/1偶聯(lián)劑+20g/l無(wú)水乙醇表面改性Mi — 0. 03g/l硬脂酸+有機(jī)溶劑(二甲苯)超聲共混5min，形成的具有化學(xué)催化活性的連續(xù)導(dǎo)電銅粉(500目)粉懸濁液，然后將其涂覆于已粗化的復(fù)合材料表面，然后進(jìn)行固化-拋光-混合溶液后處理-清洗烘干后直接進(jìn)行電刷鍍快鎳。結(jié)果如圖4所示。具體實(shí)施方案三該實(shí)驗(yàn)方案與方案一不同點(diǎn)是對(duì)工程塑料聚四氟乙烯進(jìn)行除油-粗化-清洗，采用聚四氟乙烯作為涂料主要成膜物質(zhì)，同時(shí)添加30g/l經(jīng)3g/l偶聯(lián)劑+50g/l無(wú)水乙醇表面改性他一0. 05g/l硬脂酸+有機(jī)溶劑(二甲苯)超聲共混5min，形成的具有化學(xué)催化活性的連續(xù)導(dǎo)電鎳粉(800目)懸濁液，然后將其和涂料共混涂敷于已經(jīng)粗化的工程塑料表面，通過(guò)固化-拋光-混合溶液后處理-清洗-烘干然后直接進(jìn)行化學(xué)鍍或者電刷鍍即可獲得質(zhì)量?jī)?yōu)異的鍍層。以上所述僅為本發(fā)明的較好實(shí)例，并不是用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均屬于本發(fā)明權(quán)限范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是包括如下步驟(1)、對(duì)不導(dǎo)電有機(jī)基材表面進(jìn)行平整化、除油、粗化處理；(2)、向已粗化的不導(dǎo)電有機(jī)基材表面涂覆樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料，在熱壓狀態(tài)下進(jìn)行固化，在不導(dǎo)電有機(jī)基材表面形成導(dǎo)電固化層；(3)對(duì)導(dǎo)電固化層進(jìn)行拋光，使其暴露出金屬質(zhì)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是拋光后放入由硝酸、鹽酸和有機(jī)溶劑構(gòu)成的浸泡液中浸泡處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料是5g 30g/l金屬粉，在l_5g/l偶聯(lián)劑和20 60g/l無(wú)水乙醇的混合物中進(jìn)行 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機(jī)溶劑中進(jìn)行Imin IOmin超聲共混形成具有化學(xué)催化活性的連續(xù)導(dǎo)電金屬粉懸濁液，將所述金屬粉懸濁液配置在與基體具有相同或相似成分的樹(shù)脂基中形成的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述的金屬粉為鎳粉或銅粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述的有機(jī)溶劑為二甲苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述的在熱壓狀態(tài)下進(jìn)行固化的加熱溫度為75°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述浸泡液的摩爾比組成為，硝酸鹽酸正丁醇二甲苯=2 :1:1: 4，浸泡處理時(shí)間為3分鐘。
8.一種有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料，其特征是是5g 30g/l金屬粉，通過(guò)l_5g/l偶聯(lián)劑和20 60g/l無(wú)水乙醇的混合物中進(jìn)行2h 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機(jī)溶劑中進(jìn)行Imin IOmin超聲共混形成的具有化學(xué)催化活性的連續(xù)導(dǎo)電金屬粉懸濁液，將所述金屬粉懸濁液配置在與基體具有相同或相似成分的樹(shù)脂基中形成的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料，其特征是所述的金屬粉為鎳粉或銅粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料，其特征是所述的有機(jī)溶劑為二甲苯。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種有機(jī)不導(dǎo)電基材的化學(xué)鍍或電刷鍍前處理方法及樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料。對(duì)不導(dǎo)電有機(jī)基材表面進(jìn)行平整化、除油、粗化處理；向已粗化的不導(dǎo)電有機(jī)基材表面涂覆樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料，在熱壓狀態(tài)下進(jìn)行固化，在不導(dǎo)電有機(jī)基材表面形成導(dǎo)電固化層；對(duì)導(dǎo)電固化層進(jìn)行拋光，使其暴露出金屬質(zhì)點(diǎn)。所述的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料是5g～30g/l金屬粉，在1-5g/l偶聯(lián)劑和20～60g/l無(wú)水乙醇的混合物中進(jìn)行2h～24h表面改性處理，再在0.01～0.1g/l硬脂酸和有機(jī)溶劑中進(jìn)行1min～10min超聲共混，配置與形成的樹(shù)脂基導(dǎo)電涂料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，調(diào)控性強(qiáng)，效果明顯，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C09D163/00GK102392234SQ20111031419
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者劉二寶, 崔秀芳, 牛飛龍, 金國(guó), 鐘景高 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)