CN103572265A - 塑料表面粗化剂及其制备方法和双色塑料表面金属化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种塑料表面粗化剂，所述塑料表面粗化剂为含有以下组分的水溶液：过氧化甲乙酮1-8g/L；间硝基苯磺酸钠50-100g/L；硫酸200-400g/L；高锰酸钾50-100g/L。本发明还提供了所述塑料表面粗化剂的制备方法和采用该塑料表面粗化剂对双色塑料进行表面金属化的方法。本发明提供的塑料表面粗化剂，非常环保，制备和使用过程中对人体和环境都很安全。采用本发明提供的粗化剂对双色塑料进行粗化处理后，化学镀完成后不存在溢镀或漏镀的现象，且镀层与基材的结合力较高。

Description

塑料表面粗化剂及其制备方法和双色塑料表面金属化的方法

技术领域

本发明属于塑料表面金属化技术领域，尤其涉及一直塑料表面粗化剂及其制备方法以及采用该塑料表面粗化剂的一种双色塑料表面金属化的方法。

背景技术

塑料金属化之前需要进行相应的前处理，包括除油、粗化、活化等处理工艺。目前，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）塑料的前处理过程中经常会采用六价铬溶液，因为六价铬具有强氧化性，在 硫酸的帮助下能充分破坏ABS的稳定性，从而对其表面进行粗化，溶解掉部分塑料成分，同时在ABS塑料表面形成细微的凹坑，增加后续金属镀层与塑料基材之间的结合力，同时保证后续活化的效果。但由于六价铬溶液具有较大的腐蚀性与致癌性，对环境和人体都有很大的影响，所以寻找替代物成为塑料表面金属化技术领域的一个难点。

双色塑料是指两种不同塑料混合注塑成一体形成的一种功能塑料，目前常见的双色塑料是PC（聚碳酸酯）和ABS；其中，化学镀区域采用ABS注塑，而非化学镀区域则采用PC注塑。这种塑料经过前处理后，ABS注塑区域（即化学镀区域）可以镀上金属，而PC注塑区域（即非化学镀区域）不会镀上金属。双色塑料目前已大规模运用于三维天线的制作，只需把线路部分注塑成ABS即可。

双色塑料电镀的前处理工艺要比一般的塑料电镀工艺复杂，因为双色电镀是局部镀，即要求在局部区域镀上金属，而其他区域虽然经过同样处理步骤却不能镀上金属，并且上镀区域精度要求极高。在双色塑料前处理过程中，粗化剂的选择至关重要，例如采用目前常用的六价铬对双色塑料进行粗化处理时，非上镀区域表面的塑料也或多或少被腐蚀产生微孔，导致后续活化时极易吸附活性中心，因此在化学镀时导致非上镀区域也形成了部分金属镀层，即溢镀。相反地，粗化剂粗化效果太弱时，还会存在漏镀的现象。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的粗化剂存在的强腐蚀性、致癌性缺陷、以及粗化剂选择不当导致双色塑料基材金属化时存在漏镀、溢镀的技术问题。

本发明提供了一种塑料表面粗化剂，所述塑料表面粗化剂为含有以下组分的水溶液：

过氧化甲乙酮       1-8g/L；

间硝基苯磺酸钠     50-100g/L；

硫酸               200-400g/L；

高锰酸钾           50-100g/L。

本发明还提供了所述塑料表面粗化剂的制备方法，包括将过氧化甲乙酮、间硝基苯磺酸钠、硫酸和高锰酸钾按比例溶于水中形成水溶液即可。

最后，本发明提供了一种双色塑料表面金属化的方法，包括将双色塑料基材依次进行除油、粗化和活化，最后转入化学镀液中进行化学镀；所述粗化所采用的粗化剂为本发明提供的塑料表面粗化剂。

本发明提供的塑料表面粗化剂，通过采用相对六价铬腐蚀性较弱的高锰酸钾和间硝基苯磺酸钠作为氧化剂，非常环保，制备和使用过程中对人体和环境都很安全；采用本发明提供的粗化剂对双色塑料进行粗化时，通过硫酸、高锰酸钾和间硝基苯磺酸钠溶解双色塑料的化学镀区域表面，并通过过氧化甲乙酮进一步溶胀该区域表面，使该表面形成微观坑状形貌，使得粗化效果大大增强，提高了后续镀层与基材的结合力；同时经过本发明提供的粗化剂进行粗化处理后，非化学镀区域表面不产生影响，从而可有效防止后续化学镀时溢镀或漏镀现象的产生，提高双色塑料表面金属化的生产良率。     

具体实施方式

本发明提供了一种塑料表面粗化剂，所述塑料表面粗化剂为含有以下组分的水溶液：

过氧化甲乙酮       1-8g/L；

间硝基苯磺酸钠     50-100g/L；

硫酸               200-400g/L；

高锰酸钾           50-100g/L。

本发明提供的粗化剂，通过采用相对六价铬腐蚀性较弱的高锰酸钾和间硝基苯磺酸钠作为氧化剂，非常环保，制备和使用过程中对人体和环境都很安全。具体地，本发明中，间硫酸、硝基苯磺酸钠和高锰酸钾均用于粗化溶解塑料表面部分，而过氧化甲乙酮能溶解塑料表面的部分材料，形成微观坑状的形貌，便于后续吸附化学镀活性中心。

作为本发明的一种优选实施方式，本发明中，所述塑料表面粗化剂中各组分含量为： 

过氧化甲乙酮       3-7g/L；

间硝基苯磺酸钠     60-90g/L；

硫酸               250-350g/L；

高锰酸钾           60-90g/L。

本发明还提供了所述塑料表面粗化剂的制备方法，包括将过氧化甲乙酮、间硝基苯磺酸钠、硫酸和高锰酸钾按比例溶于水中形成水溶液即可。

优选情况下，先配制200-400g/L的硫酸水溶液，然后将高锰酸钾、间硝基苯磺酸钠溶解于该硫酸水溶液中，最后加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到所述塑料表面粗化剂。

最后，本发明提供了一种双色塑料表面金属化的方法，包括将双色塑料基材依次进行除油、粗化和活化，最后转入化学镀液中进行化学镀；所述粗化所采用的粗化剂为本发明提供的塑料表面粗化剂。

采用本发明提供的粗化剂对双色塑料进行粗化时，通过硫酸、高锰酸钾和间硝基苯磺酸钠溶解双色塑料的化学镀区域表面，并通过过氧化甲乙酮进一步溶胀该区域表面，使该表面形成微观坑状形貌，使得粗化效果大大增强，提高了后续镀层与基材的结合力；同时经过本发明提供的粗化剂进行粗化处理后，非化学镀区域表面不产生影响，从而可有效防止后续化学镀时溢镀或漏镀现象的产生，提高双色塑料表面金属化的生产良率。

本发明中，所述除油的步骤为本领域技术人员所公知，此处不再赘述。

所述粗化包括将双色塑料基材先浸泡于粗化剂中，然后转入还原剂中浸泡处理。其中，所述粗化剂为本发明提供的塑料表面粗化剂。而所述还原剂为5-10wt%的草酸溶液。

优选情况下，粗化剂温度为15-50℃，浸泡于粗化剂中的时间为15-25min。还原剂温度为15-50℃，浸泡于还原剂中的时间为1-5min。

所述活化的步骤为本领域技术中常用的塑料表面金属化时前处理中的火花步骤。例如，所述活化包括将双色塑料基材先浸泡于胶体钯活化液中，然后转入解胶剂中浸泡处理。其中，所述胶体钯活化液和解胶剂可直接采用商购产品，本发明没有特殊限定。优选情况下，所述解胶剂也可直接采用10-15wt%的盐酸。

胶体钯活化液的温度为15-30℃，浸泡于胶体钯活化液中的时间为1-5min；解胶剂温度为40-50℃，浸泡于解胶剂中的时间为1-5min。

根据本发明的方法，对双色塑料基材进行除油、粗化和活化后，在化学镀区域形成活性中心，而非化学镀区域则没有吸附活性中心，因此再将其整体浸于化学镀液中，活性中心表面即沉积金属颗粒形成化学镀层，而非化学镀区域则不会镀上金属。本发明中，所述双色塑料基材为现有技术中常见的各种双色塑料，其包括化学镀区域和非化学镀区域。作为本发明的一种优选实施方式，本发明中，所述双色塑料基材的化学镀区域为ABS，所述非化学镀区域为PC。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1-4

按表1中的配方，将98wt%的硫酸稀释成硫酸水溶液，然后将高锰酸钾、间硝基苯磺酸钠溶解于该硫酸水溶液中，最后加入过氧化甲乙酮，混合均匀，分别得到塑料表面粗化剂S1-S4。    

表1

。

对比例1

配制粗化剂DS1：重铬酸钾150g/L，硫酸150g/L。

对比例2

配制粗化剂DS2：CrO₃ 90g/L，Na₃PO₄ 20g/L。

实施例5

将ABS-PC双色塑料浸于50℃的除油液（NaOH 1mol/L、Na₂CO₃ 1mol/L、十二烷基磺酸钠 0.1mol/L），浸泡8分钟，取出后水洗。将清洗后的双色塑料转入60℃的粗化剂S1中浸泡15min时间，然后转入30℃的10wt%草酸溶液中浸泡3min时间，取出后水洗，并转入30wt%的盐酸中预浸1min，然后转入25℃胶体钯活化液（胶体钯活化液：取安美特Noviganth Activator PL药水6ml/L，将其加入已溶解有8g/L氯化亚锡、300g/L盐酸的水溶液中搅拌即可）中浸泡3min，水洗后转入45℃的10wt%盐酸中浸泡3min，取出后水洗。然后将双色塑料整体放入200mL 化学镀镀液中，化学镀时间为20min；化学镀液中，硫酸铜 0.040mol/L，EDTA 0.107mol/L，亚铁氰化钾 0.0000237mol/L，十二烷基苯磺酸钠 0.00230mol/L，2,2-联吡啶0.000192mol/L，乙醛酸 0.0304mol/ L。化学镀完成后，用去离子水洗涤表面，得到镀件，记为S10。

实施例6-8

采用与实施例5相同的方法制备镀件S20-S40，不同之处在于分别采用粗化剂S2-S4替代实施例5中的S1。

对比例3-4

采用与实施例5相同的方法制备镀件DS10-DS20，不同之处在于分别采用粗化剂DS1-DS2替代实施例5中的S1。

性能测试

采用百格法测试各镀件S10-S40、DS10-DS20表面镀层与基材的结合力。目测各镀件S10-S40、DS10-DS20表面是否有漏镀或溢镀。测试结果如表2所示。   

表2

。

从上表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的粗化剂S1-S4对双色基材进行粗化处理后，化学镀完成后不存在溢镀或漏镀的现象，且镀层与基材的结合力较高。同时，粗化剂S1-S4相对DS1-DS2，非常环保，对人体和环境都很安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塑料表面粗化剂，其特征在于，所述塑料表面粗化剂为含有以下组分的水溶液：

过氧化甲乙酮       1-8g/L；

间硝基苯磺酸钠     50-100g/L；

硫酸               200-400g/L；

高锰酸钾           50-100g/L。

2.根据权利要求1所述的塑料表面粗化剂，其特征在于，所述塑料表面粗化剂中各组分含量为： 

过氧化甲乙酮       3-7g/L；

间硝基苯磺酸钠     60-90g/L；

硫酸               250-350g/L；

高锰酸钾           60-90g/L。

3.权利要求1或2所述的塑料表面粗化剂的制备方法，其特征在于，包括将过氧化甲乙酮、间硝基苯磺酸钠、硫酸和高锰酸钾按比例溶于水中形成水溶液即可。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括先配制200-400g/L的硫酸水溶液，然后将高锰酸钾、间硝基苯磺酸钠溶解于该硫酸水溶液中，最后加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到所述塑料表面粗化剂。

5.一种双色塑料表面金属化的方法，其特征在于，包括将双色塑料基材依次进行除油、粗化和活化，最后转入化学镀液中进行化学镀；所述粗化所采用的粗化剂为权利要求1或2所述的塑料表面粗化剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粗化包括将双色塑料基材先浸泡于粗化剂中，然后转入还原剂中浸泡处理；所述还原剂为5-10wt%的草酸溶液。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，粗化剂温度为50-70℃，浸泡于粗化剂中的时间为10-30min；还原剂温度为15-50℃，浸泡于还原剂中的时间为1-5min。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述活化包括将双色塑料基材先浸泡于胶体钯活化液中，然后转入解胶剂中浸泡处理；所述解胶剂为10-15wt%的盐酸。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，胶体钯活化液的温度为15-30℃，浸泡于胶体钯活化液中的时间为1-5min；解胶剂温度为40-50℃，浸泡于解胶剂中的时间为1-5min。

10.根据权利要求5-9任一项所述的方法，其特征在于，所述双色塑料基材包括化学镀区域和非化学镀区域，所述化学镀区域为ABS，所述非化学镀区域为PC。