CN106634214B - 油墨组合物以及表面选择性金属化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油墨组合物,所述油墨组合物含有至少一种第一添加剂以及任选的第二添加剂。本发明还公开了采用所述油墨组合物将绝缘性基材表面选择性金属化的方法。所述第一添加剂采用激光照射后形成的化学镀活性中心的活性高,能够以较高的镀覆速度形成具有较高附着力的金属镀层,通过调节第二添加剂的含量可以调节聚合物制品的颜色,同时还能对镀覆速度进行调节。
Description
本申请是申请日为2013年12月31日、申请号为201310751580.3、发明名称为“聚合物制品和油墨组合物以及表面选择性金属化方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种聚合物制品和一种油墨组合物,本发明还涉及一种表面选择性金属化方法。
背景技术
在聚合物制品表面形成金属层,作为电磁信号传导的通路,广泛用于汽车、工业、计算机、通讯等领域。在聚合物制品表面选择性地形成金属层是该类聚合物制品制造的一个核心环节。
US2004/0241422A1报道了在聚合物基体中加入尖晶石结构的无机化合物粉末,这些无机化合物含有铜、镍、钴、铬、铁等元素,然后用紫外激光(波长为248nm、308nm、355nm、532nm)和红外激光(波长为1064nm和10600nm)进行活化。US2004/0241422A1特别提到具有尖晶石结构的氧化物可以在激光作用下还原出金属单质,将金属单质作为晶核,诱导化学沉积金属,形成金属层。
尽管采用上述方法能够在聚合物制品表面形成金属层,但是添加到聚合物基体中的无机化合物的颜色较深,从而很难得到浅色、特别是白色的聚合物制品,并且很难对聚合物制品的颜色进行调节,导致产品的色彩单一。另外,常用的白色填料用激光活化后的化学镀活性低,很难获得满意的镀覆速度,并且形成的金属镀层的附着力也很难满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的表面选择性金属化的方法存在的上述不足,提供一种聚合物制品和一种油墨组合物以及表面选择性金属化方法。
根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种聚合物制品,该聚合物制品含有聚合物基体以及分散在所述聚合物基体中的至少一种第一添加剂,其中,所述第一添加剂选自式I所示的氧化物、式II所示的氧化物、式III所示的氧化物以及铝掺杂的氧化锌,
BaTiaOb (式I)
式I中,a为0.5-20,b为1-30;
ZnAlcOd (式II)
式II中,c为0.5-30,d为1.5-50;
ZngSnOh (式III)
式III中,g为1-2,h为3-4。
根据本发明的第二个方面,本发明提供了一种油墨组合物,该油墨组合物含有至少一种连接料以及至少一种第一添加剂,其中,所述第一添加剂选自式I所示的氧化物、式II所示的氧化物、式III所示的氧化物以及铝掺杂的氧化锌,
BaTiaOb (式I)
式I中,a为0.5-20,b为1-30;
ZnAlcOd (式II)
式II中,c为0.5-30,d为1.5-50;
ZngSnOh (式III)
式III中,g为1-2,h为3-4。
根据本发明的第三个方面,本发明提供了一种聚合物制品表面选择性金属化方法,该方法包括以下步骤:(1)用能量束照射聚合物制品的需要进行金属化的表面,使被照射的表面气化;以及(2)将照射后的聚合物制品进行化学镀,其中,所述聚合物制品为本发明提供的聚合物制品。
根据本发明的第四个方面,本发明提供了一种绝缘性基材表面选择性金属化方法,该方法包括以下步骤:(1)将油墨组合物中的各组分混合均匀,将得到的混合物施用于绝缘性基材的需要进行金属化的表面,以形成油墨层;(2)用能量束对所述油墨层的表面进行照射,以使油墨层的表面气化;以及(3)将照射后的绝缘性基材进行化学镀;其中,所述油墨组合物为本发明提供的油墨组合物。
本发明将特定的第一添加剂添加到聚合物基体中或者将其分散在连接料中形成油墨,采用激光照射后,由所述第一添加剂形成的化学镀活性中心的活性高,能够以较高的镀覆速度形成具有较高附着力的金属镀层。
本发明采用为白色或颜色较浅的第一添加剂来形成化学镀活性中心,因而在将所述第一添加剂分散在例如聚合物的基材中时,一方面不会或基本不会掩盖或改变基材的颜色,另一方面还可以通过在基材中添加其它颜色的物质来调节基体的颜色,进而获得具有不同颜色的产品。
具体实施方式
根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种聚合物制品,该聚合物制品含有聚合物基体以及分散在所述聚合物基体中的至少一种第一添加剂,其中,所述第一添加剂选自式I所示的氧化物、式II所示的氧化物、式III所示的氧化物以及铝掺杂的氧化锌,
BaTiaOb (式I)
式I中,a为0.5-20,优选为1-5,更优选为1-4;b为1-30,优选为3-15,更优选为3-9;
ZnAlcOd (式II)
式II中,c为0.5-30,优选为2-5,更优选为2;d为1.5-50,优选为1.5-5,更优选为1.5-4;
ZngSnOh (式III)
式III中,g为1-2,h为3-4。
所述铝掺杂的氧化锌是指在氧化锌基体中引入作为掺杂元素的铝,同时不改变或基本不改变氧化锌的晶体结构。所述铝掺杂的氧化锌中的铝的掺杂量可以为常规选择。优选地,所述铝掺杂的氧化锌中,以氧化物计的铝的掺杂量为1-3摩尔%。
所述第一添加剂的具体实例包括但不限于:BaTiO3、Ba6Ti17O40、Ba4Ti13O30、BaTi5O11、Ba2Ti9O20、Ba4Ti13O30、Ba2Ti9O20、ZnAl2O4、Zn2SnO4、ZnSnO3、BaTi4O9、Zn6Al12O9以及铝掺杂的氧化锌中的一种或多种。
根据本发明的聚合物制品,所述第一添加剂在聚合物制品中的含量以聚合物制品经激光照射后能够具有化学镀活性为准。一般地,相对于100重量份所述聚合物基体,所述第一添加剂的含量可以为1-30重量份,优选为5-20重量份,更优选为10-15重量份。
所述第一添加剂可以商购得到,也可以采用常规方法制备得到,本文不再详述。
所述第一添加剂的颜色基本为白色,所述聚合物制品的颜色可以为聚合物基体的颜色,也可以通过在聚合物基体中添加其它颜色的物质来对聚合物制品的颜色进行调节。
根据本发明的聚合物制品,在一种优选的实施方式中,所述聚合物制品还含有分散在所述聚合物基体中的至少一种第二添加剂,所述第二添加剂选自式IV所示的氧化物、ZnO、SnO2、TiO2、Al2O3、ZnS、式V所示的氧化物以及锑掺杂的氧化锡,
CuM1O2 (式IV)
式IV中,M1为Al、Y、Cr或La;
SnM2 iOj (式V)
式V中,i为0.1-6,优选为1-2;j为2-10,优选为4-8;
M2为Sb、In和Mo中的一种或多种。
所述锑掺杂的氧化锡是指在氧化锡基体中引入作为掺杂元素的锑,同时不改变或基本不改变氧化锡的晶体结构。所述锑掺杂的氧化锡中的锑的掺杂量可以为常规选择。优选地,所述锑掺杂的氧化锡中,以氧化物计的锑的掺杂量为1-3摩尔%。
所述第二添加剂的具体实例包括但不限于:CuLaO2、CuCrO2、CuAlO2、ZnO、SnO2、TiO2、Al2O3、ZnS、Sn0.5Sb0.5O2、SnIn2O5、SnMo2O8以及锑掺杂的氧化锡中的一种或多种。
通过在聚合物基体中分散至少一种第二添加剂,能够对聚合物制品的颜色进行调节,从而得到具有不同色彩的聚合物制品;同时,还能对聚合物制品的化学镀活性进行调节。例如,在所述聚合物基体中还分散有第二添加剂且所述第二添加剂选自式IV所示的化合物时,不仅能够对聚合物制品的颜色进行调节,而且能够获得更高的镀覆速度。
根据本发明的聚合物制品,所述第二添加剂在所述聚合物制品中的含量可以根据预期的颜色以及镀覆速率进行选择。一般地,所述第一添加剂与所述第二添加剂的重量比可以为1:0.001-0.2,优选为1:0.01-0.18,更优选为1:0.05-0.15。在所述第二添加剂的含量处于上述范围之内时,所述聚合物制品可以呈现出多种浅色调。
根据本发明的聚合物制品,所述第一添加剂以及所述第二添加剂的颗粒大小可以根据成型的方法进行选择,以能够形成致密的聚合物制品为准。一般地,所述第一添加剂和所述第二添加剂的体积平均粒径各自可以为0.1-5μm,优选为0.4-2μm,更优选为1-2μm。
所述聚合物制品可以采用常用的聚合物成型方法制备。在本发明的一种实施方式中,可以通过将聚合物基体组分与所述第一添加剂以及任选的第二添加剂混合均匀,并将得到的混合物成型,从而得到所述聚合物制品。
所述聚合物基体组分是指用于形成聚合物基体的组分,包括聚合物以及任选的助剂。
所述聚合物可以根据该聚合物制品的具体应用场合进行适当的选择。一般地,所述聚合物制品可以为由热塑性聚合物形成的制品,也可以为由热固性聚合物形成的制品。所述聚合物可以为塑料,也可以为橡胶,还可以为纤维。所述聚合物的具体实例可以包括但不限于:聚烯烃(如聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯))、聚碳酸酯、聚酯(如聚对苯二甲酸环己烷对二甲醇酯、聚间苯二甲酸二烯丙酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚萘二酸丁醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚酰胺(如聚己二酰己二胺、聚壬二酰己二胺、聚丁二酰己二胺、聚十二烷二酰己二胺、聚癸二酰己二胺、聚癸二酰癸二胺、聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚辛酰胺、聚9-氨基壬酸、聚己内酰胺、聚对苯二甲酰苯二胺、聚间苯二甲酰己二胺、聚对苯二甲酰己二胺和聚对苯二甲酰壬二胺)、聚芳醚、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯/(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)合金、聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚砜、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、环氧树脂、醇酸树脂、聚氨酯和有机硅树脂中的一种或多种。
所述助剂可以为能够改善聚合物制品的性能或者赋予聚合物制品以新性能的物质,例如填料、抗氧剂和光稳定剂。所述助剂的含量可以根据其种类和具体使用要求进行适当的选择,没有特别限定。一般地,相对于100重量份所述聚合物,所述填料的含量可以为1-40重量份,所述抗氧剂的含量可以为0.01-1重量份,所述光稳定剂的含量可以为0.01-1重量份,所述润滑剂的含量可以为0.01-1重量份。
所述填料可以是对激光不起任何物理或者化学作用的填料,例如,滑石粉和碳酸钙。
所述抗氧剂可以提高本发明的聚合物制品的抗氧化性能,从而提高制品的使用寿命。所述抗氧剂可以为聚合物领域中常用的各种抗氧剂,例如可以含有主抗氧剂和辅助抗氧剂。所述主抗氧剂与所述辅助抗氧剂之间的相对用量可以根据种类进行适当的选择。一般地,所述主抗氧剂与所述辅助抗氧剂的重量比可以为1:1-4。所述主抗氧剂可以为受阻酚型抗氧剂,其具体实例可以包括但不限于抗氧剂1098和抗氧剂1010,其中,抗氧剂1098的主要成分为N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺,抗氧剂1010的主要成分为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇。所述辅助抗氧剂可以为亚磷酸酯型抗氧剂,其具体实例可以包括但不限于抗氧剂168,其主要成分为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
所述光稳定剂可以为公知的各种光稳定剂,例如受阻胺型光稳定剂,其具体实例可以包括但不限于双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
所述助剂还可以包括各种能够改善聚合物基体的加工性能的物质,如润滑剂。所述润滑剂可以为各种能够改善聚合物熔体的流动性的物质,例如可以为选自乙烯/醋酸乙烯的共聚蜡(EVA蜡)、聚乙烯蜡(PE蜡)以及硬脂酸盐中的一种或两种以上。
所述成型的方法可以为聚合物成型领域常用的各种成型方法,例如:注塑成型、挤出成型。
根据本发明的第二个方面,本发明提供了一种油墨组合物,该油墨组合物含有至少一种连接料以及至少一种第一添加剂,其中,所述第一添加剂选自式I所示的氧化物、式II所示的氧化物、式III所示的氧化物以及铝掺杂的氧化锌,
BaTiaOb (式I)
式I中,a为0.5-20,优选为1-5,更优选为1-4;b为1-30,优选为3-15,更优选为3-9;
ZnAlcOd (式II)
式II中,c为0.5-30,优选为2-5,更优选为2;d为1.5-50,优选为1.5-5,更优选为1.5-4;
ZngSnOh (式III)
式III中,g为1-2,h为3-4。
所述铝掺杂的氧化锌是指在氧化锌基体中引入作为掺杂元素的铝,同时不改变或基本不改变氧化锌的晶体结构。所述铝掺杂的氧化锌中的铝的掺杂量可以为常规选择。优选地,所述铝掺杂的氧化锌中,以氧化物计的铝的掺杂量为1-3摩尔%。
所述第一添加剂的具体实例包括但不限于:BaTiO3、Ba6Ti17O40、Ba4Ti13O30、BaTi5O11、Ba2Ti9O20、Ba4Ti13O30、Ba2Ti9O20、ZnAl2O4、Zn2SnO4、ZnSnO3、BaTi4O9、Zn6Al12O9以及铝掺杂的氧化锌中的一种或多种。
根据本发明的油墨组合物,在一种优选的实施方式中,所述油墨组合物还可以含有至少一种第二添加剂,所述第二添加剂选自式IV所示的氧化物、ZnO、SnO2、TiO2、Al2O3、ZnS、式V所示的氧化物以及锑掺杂的氧化锡,
CuM1O2 (式IV)
式IV中,M1为Al、Y、Cr或La;
SnM2 iOj (式V)
式V中,i为0.1-6,优选为1-2;j为2-10,优选为4-8;
M2为Sb、In和Mo中的一种或多种。
所述锑掺杂的氧化锡是指在氧化锡基体中引入作为掺杂元素的锑,同时不改变或基本不改变氧化锡的晶体结构。所述锑掺杂的氧化锡中的锑的掺杂量可以为常规选择。优选地,所述锑掺杂的氧化锡中,以氧化物计的锑的掺杂量为1-3摩尔%。
所述第二添加剂的具体实例可以包括但不限于:CuLaO2、CuCrO2、CuAlO2、ZnO、SnO2、TiO2、Al2O3、ZnS、Sn0.5Sb0.5O2、SnIn2O5、SnMo2O8以及锑掺杂的氧化锡中的一种或多种。
通过在油墨组合物中添加第二添加剂能够对镀覆速度进行调节。特别是在第二添加剂为式IV所示的化合物时,能够明显提高镀覆速度。
根据本发明的油墨组合物,所述第一添加剂与所述第二添加剂的重量比可以为1:0.001-0.2,优选为1:0.01-0.18,更优选1:0.05-0.15。
根据本发明的油墨组合物,所述第一添加剂和所述第二添加剂的粒径大小以确保最终形成的油墨组合物能够形成均匀的油墨层为准。一般地,所述第一添加剂和所述第二添加剂的体积平均粒径各自可以为20-500nm,优选为200-400nm。
根据本发明的油墨组合物,将所述油墨组合物施用于绝缘性基材表面时,所述连接料能够起到将第一添加剂以及任选的第二添加剂均匀分散在所述绝缘性基材的表面,并在所述绝缘性基材的表面形成具有一定强度且对所述绝缘性基材具有一定附着力的膜层的作用。
本发明对于所述连接料的种类没有特别限定,只要所选用的连接料能够起到上述作用即可。优选地,所述连接料为有机粘结剂。更优选地,所述连接料为乙酸纤维素、聚丙烯酸酯系树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚膦酸中的一种或两种以上。
根据本发明的油墨组合物,所述连接料例如可以为商购自美国伊士曼公司的CAB系列乙酸丁酯纤维素(例如:牌号为CAB381-0.5、CAB381-20、CAB551-0.2和CAB381-2的乙酸丁酯纤维素)、商购自日本Kuraray公司的Mowital系列聚乙烯醇缩丁醛(例如:牌号为Mowital B 60T、Mowital B 75H和Mowital B 60H的聚乙烯醇缩丁醛)。
根据本发明的油墨组合物,所述连接料与第一添加剂和任选的第二添加剂之间的相对比例以能够将所述第一添加剂和第二添加剂均匀分散在所述绝缘性基材的表面,形成具有一定强度和对所述绝缘性基材具有一定附着力的油墨层,并能够在所述油墨层经激光照射后能够镀覆金属层为准。一般地,根据本发明的油墨组合物,相对于100重量份所述连接料,所述第一添加剂的含量可以为1-30重量份,优选为10-30重量份,更优选为15-30重量份。
根据本发明的油墨组合物,从进一步提高第一添加剂和任选的第二添加剂在所述连接料中的分散均匀性并在所述绝缘性基材的表面形成更为均匀的膜层的角度出发,所述油墨组合物优选还含有溶剂。本发明的油墨组合物对于所述溶剂的种类没有特别限定,可以为本领域的常规选择。优选地,所述溶剂为水、C1-C12的醇、C3-C12的酮、C6-C12的芳烃、C1-C12的卤代烷烃和C2-C12的卤代烯烃中的一种或两种以上。具体地,所述溶剂可以为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、丙酮、2-正戊酮、2-正丁酮、3-甲基-2-戊酮、2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、2,5-己二酮、1,3-环己二酮、甲苯、二甲苯和三氯乙烯中的一种或两种以上。
本发明的油墨组合物对于所述溶剂的用量没有特别限定,可以为本领域的常规用量。在确保所述第一添加剂以及任选的第二添加剂能够均匀地分散于所述连接料中并在所述绝缘性基材的表面均匀地形成膜层的前提下,从降低溶剂用量的角度出发,相对于100重量份连接料,所述溶剂可以为20-200重量份,优选为20-100重量份。
根据本发明的油墨组合物根据其具体应用场合还可以含有油墨领域常用的各种助剂,以赋予本发明的油墨组合物以特定的性能或功能。优选地,所述助剂含有选自分散剂、消泡剂、流平剂和粘度调节剂中的一种或两种以上。所述助剂的用量可以为本领域的常规选择。优选地,相对于100重量份连接料,所述助剂的总量可以为0.1-10重量份。
根据本发明的油墨组合物,所述分散剂用于缩短将第一添加剂以及任选的第二添加剂分散在连接料以及任选的溶剂中的时间,并提高所述第一添加剂以及任选的第二添加剂在所述连接料和任选的溶剂中的分散稳定性。所述分散剂可以为本领域常用的各种能够实现上述功能的物质。例如,所述分散剂可以为本领域常用的有机分散剂,例如:脂肪族胺系分散剂、醇胺系分散剂、环状不饱和胺系分散剂、脂肪酸系分散剂、脂肪族酰胺系分散剂、酯系分散剂、石蜡系分散剂、磷酸酯系分散剂、聚合物系分散剂(例如:聚丙烯酸酯系分散剂和聚酯系分散剂)和有机膦系分散剂。
根据本发明的油墨组合物,所述分散剂可以为本领域常用的各种能够商购得到的分散剂。具体地,所述分散剂可以为以下分散剂中的一种或两种以上:商购自德国BYK公司的牌号为ANTI-TERRA-U、ANTI-TERRA-U 80、ANTI-TERRA-U 100、DISPERBYK-101、DISPERBYK-130、BYK-220S、LACTIMON、LACTIMON-WS、BYK-W 966、DISPERBYK、BYK-154、BYK-9076、DISPERBYK-108、DISPERBYK-109、DISPERBYK-110、DISPERBYK-102、DISPERBYK-111、DISPERBYK-180、DISPERBYK-106、DISPERBYK-187、DISPERBYK-181、DISPERBYK-140、DISPERBYK-142、DISPERBYK-145、DISPERBYK-115、DISPERBYK-160、DISPERBYK-161、DISPERBYK-162、DISPERBYK-163、DISPERBYK-164、DISPERBYK-165、DISPERBYK-166、DISPERBYK-167、DISPERBYK-182、DISPERBYK-183、DISPERBYK-184、DISPERBYK-185、DISPERBYK-168、DISPERBYK-169、DISPERBYK-170、DISPERBYK-171、DISPERBYK-174、DISPERBYK-190、DISPERBYK-2150、BYK-9077、DISPERBYK-112、DISPERBYK-116、DISPERBYK-191、DISPERBYK-192、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2001、DISPERBYK-2010、DISPERBYK-2020、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2050和DISPERBYK-2070的分散剂;商购自荷兰AkzoNobel公司的牌号为PHOSPHOLAN PS-236的分散剂;商购自美国Witco化学公司的牌号为PS-21A的分散剂;商购自英国Croda公司的Hypermer KD系列分散剂和Zephrym PD系列分散剂。
根据本发明的油墨组合物,所述分散剂可以为本领域的常规用量。一般地,相对于100重量份连接料,所述分散剂的量可以为0.1-4重量份。
根据本发明的油墨组合物,所述消泡剂可以为本领域常用的各种能够抑制泡沫形成、破坏形成的泡沫或者将形成的泡沫从体系中脱出的物质。例如,所述消泡剂可以为有机聚硅氧烷系消泡剂、聚醚系消泡剂和高级醇系消泡剂。优选地,所述消泡剂为有机聚硅氧烷系消泡剂。
根据本发明的油墨组合物,所述消泡剂可以为本领域常用的各种能够商购得到的消泡剂。具体地,所述消泡剂可以为商购自德国BYK公司的牌号为BYK-051、BYK-052、BYK-053、BYK-055、BYK-057、BYK-020、BYK-065、BYK-066N、BYK-067A、BYK-070、BYK-080A、BYK-088、BYK-141、BYK-019、BYK-021、BYK-022、BYK-023、BYK-024、BYK-025、BYK-028、BYK-011、BYK-031、BYK-032、BYK-033、BYK-034、BYK-035、BYK-036、BYK-037、BYK-038、BYK-045、BYK-A530、BYK-A555、BYK-071、BYK-060、BYK-018、BYK-044和BYK-094的消泡剂中的一种或两种以上。
根据本发明的油墨组合物,所述消泡剂的量可以为本领域的常规用量。优选地,相对于100重量份连接料,所述消泡剂为0.1-3重量份。
根据本发明的油墨组合物,所述流平剂用于促使油墨在干燥成膜过程中形成一个更为平整、光滑且均匀的膜层。本发明对于所述流平剂的种类没有特别限定,可以为本领域常用的能够实现上述功能的物质。例如,所述流平剂可以为聚丙烯酸酯系流平剂、聚二甲基硅氧烷系流平剂、聚甲基苯基硅氧烷系流平剂和含氟表面活性剂中的一种或两种以上。
根据本发明的油墨组合物,所述流平剂可以为本领域常用的各种能够商购得到的流平剂。例如,所述流平剂可以为商购自德国BYK公司的牌号为BYK-333、BYK-306、BYK-358N、BYK-310、BYK-354和BYK-356的流平剂中的一种或两种以上。
根据本发明的油墨组合物,所述流平剂的用量可以为本领域的常规用量,没有特别限定。优选地,相对于100重量份连接料,所述流平剂可以为0.3-4重量份。
根据本发明的油墨组合物,所述粘性调节剂用于调节油墨组合物的粘度。本发明对于所述粘性调节剂的种类没有特别限定,可以为本领域的常规选择。例如,所述粘性调节剂可以为气相二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土、氢化蓖麻油、金属皂、羟烷基纤维素及其衍生物、聚乙烯醇和聚丙烯酸盐中的一种或两种以上。
根据本发明的油墨组合物,粘性调节剂的量可以为本领域的常规选择。优选地,相对于100重量份连接料,所述粘性调节剂可以为0.3-3重量份。
根据本发明的油墨组合物的制备方法没有特别限定,只要能够将所述第一添加剂与连接料、任选的第二添加剂、任选的溶剂和任选的助剂混合均匀即可。例如,可以通过在混合器(如行星式球磨机)中,将所述第一添加剂与连接料、任选的第二添加剂、任选的溶剂和任选的助剂混合均匀,从而得到根据本发明的油墨组合物。在混合器中将各组分混合均匀的方法和条件是本领域所公知的,本文不再赘述。
根据本发明的油墨组合物能够施用在绝缘性基材的表面,并用激光进行活化后在所述绝缘性基材的表面进行化学镀,以将所述绝缘性基材的表面选择性金属化,进而在所述非导电性基材的表面形成信号传导通路。
根据本发明的第三个方面,本发明提供了一种聚合物制品表面选择性金属化方法,该方法包括以下步骤:(1)用能量束照射聚合物制品的需要进行金属化的表面,使被照射的表面气化;以及(2)将照射后的聚合物制品进行化学镀,其中,所述聚合物制品为本发明提供的聚合物制品。所述聚合物制品及其制备方法在前文已经进行了详细的描述,此处不再详述。
所述能量束可以为激光、电子束或离子束,优选为激光。
用能量束进行照射的条件可以根据采用的能量束的种类进行选择。一般地,在采用激光进行照射时,激光的波长可以为200-3000nm,功率可以为5-3000W,频率可以为0.1-200kHz,走线速度可以为0.01-50000mm/s,填充间距可以为0.01-5mm。在采用电子束进行照射时,电子束的功率密度可以为101-1011W/cm2。在采用离子束进行照射时,离子束的能量为101-106eV。
对照射后的聚合物制品进行化学镀的方法也已经为本领域技术人员所公知。例如,进行化学镀铜时,该方法可以包括将蚀刻后的聚合物制品与铜镀液接触,所述铜镀液含有铜盐和还原剂,pH值为12-13,所述还原剂能够将铜盐中铜离子还原为铜单质,所述还原剂例如可以为乙醛酸、肼和次亚磷酸钠中的一种或多种。
在进行化学镀之后,还可以接着进行电镀或者再进行一次或多次化学镀,以进一步增加镀层的厚度或者在化学镀层上形成其它金属镀层。例如,在化学镀铜结束后,可以再化学镀一层镍来防止铜镀层表面被氧化。
根据本发明的第四个方面,本发明提供了一种绝缘性基材表面选择性金属化方法,该方法包括以下步骤:(1)将油墨组合物中的各组分混合均匀,将得到的混合物施用于绝缘性基材的需要进行金属化的表面,以形成油墨层;(2)用能量束对所述油墨层的表面进行照射,以使油墨层的表面气化;以及(3)将照射后的绝缘性基材进行化学镀;其中,所述油墨组合物为本发明提供的油墨组合物。所述油墨组合物及其制备方法在前文已经进行了详细的描述,此处不再赘述。
所述能量束可以为激光、电子束或离子束,优选为激光。
用能量束进行照射的条件可以根据采用的能量束的种类进行选择。一般地,在采用激光进行照射时,激光的波长可以为200-3000nm,功率可以为5-3000W,频率可以为0.1-200kHz,走线速度可以为0.01-50000mm/s,填充间距可以为0.01-5mm。在采用电子束进行照射时,电子束的功率密度可以为101-1011W/cm2。在采用离子束进行照射时,离子束的能量为101-106eV。
可以采用本领域常用的各种方法将本发明提供的油墨组合物施用于绝缘性基材的表面上,例如:可以通过选自丝网印刷、喷涂、激光打印、喷墨打印、转印、凹版印刷、凸版印刷和平版印刷的方法将由根据本发明的油墨组合物形成的油墨施用于需要进行金属化的绝缘性基材的表面上。上述丝网印刷、喷涂、激光打印、喷墨打印、转印、凹版印刷、凸版印刷和平版印刷的具体操作方法和条件是本领域所公知的,本文不再赘述。根据本发明的油墨组合物特别适于通过喷墨打印或激光打印的方式施用于待金属化的绝缘性基材的表面。
根据本发明的方法还可以包括将油墨组合物施用于所述绝缘性基材的表面后,将具有所述油墨组合物的基材进行干燥。本发明对于所述干燥的方法没有特别限定,可以根据油墨组合物中的连接料以及任选的溶剂的种类进行适当的选择,例如:所述干燥的温度可以为40-150℃,时间可以为0.5-5小时。所述干燥可以在常压下进行,也可以在减压的条件下进行。
所述油墨层的厚度可以根据所述油墨组合物的组成进行适当的选择,以能够在所述绝缘性基材的表面进行化学镀,进而将所述绝缘性基材的表面选择性金属化为准。优选地,所述油墨层的厚度为8-50μm。
所述化学镀的方法也已经为本领域技术人员所公知。例如,进行化学镀铜时,该方法可以包括将具有油墨层的绝缘性基材与铜镀液接触,所述铜镀液含有铜盐和还原剂,pH值为12-13,所述还原剂能将铜盐中的铜离子还原为铜单质,例如所述还原剂可以为乙醛酸、肼和次亚磷酸钠中的一种或多种。
在进行化学镀之后,还可以接着进行电镀或者再进行一次或多次化学镀,以进一步增加镀层的厚度或者在化学镀层上形成其它金属镀层。例如,在化学镀铜结束后,可以再化学镀一层镍来防止铜镀层表面被氧化。
根据本发明的方法能够对多种绝缘性基材进行选择性金属化,所述绝缘性基材例如可以为塑料基材、橡胶基材、纤维基材、涂料形成的涂层、陶瓷基材、玻璃基材、木制基材、水泥基材或纸。优选地,所述绝缘性基材为塑料基材或陶瓷基材。在所述绝缘性基材为柔性塑料基材(例如:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚酮、聚醚醚酮或液晶高分子)时,将本发明的油墨组合物施用于基材的表面,并将基材选择性金属化后得到的制品特别适于制作柔性线路板。
以下结合实施例详细说明本发明。
以下实施例和对比例中,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)来测定制备的第一添加剂和第二添加剂的组成;体积平均粒径采用商购自成都精新粉体测试设备有限公司的激光粒度测试仪测定。
以下实施例和对比例中,采用百格刀法来测定在基材表面形成的金属层的附着力。具体测试方法为:用百格刀在待测样品表面划10×10个1mm×1mm的小网格,每一条划线深及金属层的最底层,用毛刷将测试区域的碎片刷干净后,用胶带(3M600号胶纸)粘住被测试的小网格,用手抓住胶带一端,在垂直方向迅速扯下胶纸,在同一位置进行2次相同测试,按照以下标准确定附着力等级:
ISO等级0:划线边缘光滑,在划线的边缘及交叉点处均无油漆脱落;
ISO等级1:在划线的交叉点处有小片的油漆脱落,且脱落总面积小于5%;
ISO等级2:在划线的边缘及交叉点处有小片的油漆脱落,且脱落总面积在5-15%之间;
ISO等级3:在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落,且脱落总面积在15-35%之间;
ISO等级4:在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落,且脱落总面积在35-65%之间;
ISO等级5:在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落,且脱落总面积大于65%。
实施例1-20用于说明本发明的聚合物制品以及聚合物制品表面选择性金属化方法。
实施例1
(1)将BaCO3粉体和TiO2粉体以摩尔比1:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为150重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为100℃,时间为12小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下进行烧结,烧结的温度为1100℃,时间为5小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为1微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为BaTiO3。
(2)将聚碳酸酯和BaTiO3送入双螺杆挤出机中挤出造粒,其中,相对于100重量份聚碳酸酯,BaTiO3的用量为15重量份。将得到的粒料送入注塑机中注塑成型,得到厚度为1mm的聚合物片材。得到的聚合物片材的颜色在表1中列出。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数为:波长为1064nm,功率为20W,频率为25kHz,走线速度为100mm/s,填充间距为0.1mm。
(4)将步骤(3)得到的聚合物片材用5重量%的硫酸溶液进行清洗,然后置于50℃的镀液中进行化学镀,化学镀的时间为1h。其中,镀液的组成为:CuSO4·5H2O 0.12mol/L,Na2EDTA·2H2O 0.14mol/L,亚铁氰化钾10mg/L,2,2’-联吡啶10mg/L,乙醛酸0.10mol/L,用NaOH和H2SO4调节镀液的pH值为12.5-13。镀覆速度和形成的镀层的附着力在表1中列出。
对比例1
采用与实施例1相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,使用等量的TiO2代替BaTiO3。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
对比例2
采用与实施例1相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,使用等量的BaSO4代替BaTiO3。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例2
(1)将ZnO粉体和Al2O3粉体以摩尔比1:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为120重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下进行烧结,烧结的温度为1150℃,时间为2小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为1微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为ZnAl2O4。
(2)将聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和ZnAl2O4送入双螺杆挤出机中挤出造粒,其中,相对于100重量份聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,ZnAl2O4的用量为15重量份。将得到的粒料送入注塑机中注塑成型,得到厚度为1mm的聚合物片材。得到的聚合物片材的颜色在表1中列出。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数为:波长为1064nm,功率为18W,频率为30kHz,走线速度为100mm/s,填充间距为0.1mm。
(4)将步骤(3)得到的聚合物片材用5重量%的硫酸溶液进行清洗,然后采用与实施例1步骤(4)相同的方法进行化学镀。镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例3
(1)将ZnO粉体和SnO3粉体以摩尔比2:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下在1150℃烧结2小时,接着在1300℃烧结4小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为1微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为Zn2SnO4。
(2)将聚碳酸酯和Zn2SnO4送入双螺杆挤出机中挤出造粒,其中,相对于100重量份聚碳酸酯,Zn2SnO4的用量为10重量份。将得到的粒料送入注塑机中注塑成型,得到厚度为1mm的聚合物片材。得到的聚合物片材的颜色在表1中列出。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数同实施例1。
(4)将步骤(3)得到的聚合物片材用5重量%的硫酸溶液进行清洗,然后采用与实施例1步骤(4)相同的方法进行化学镀。镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例4
(1)将BaCO3粉体和TiO2粉体以摩尔比1:4混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下在1100℃烧结5小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为BaTi4O9。
将CuO粉体和La2O3粉体以摩尔比2:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在氮气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在氮气气氛下在1200℃烧结6小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为CuLaO2。
(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、BaTi4O9和CuLaO2送入双螺杆挤出机中挤出造粒,其中,相对于100重量份聚对苯二甲酸乙二醇酯,BaTi4O9的用量为10重量份,CuLaO2的用量为1重量份。将得到的粒料送入注塑机中注塑成型,得到厚度为1mm的聚合物片材。得到的聚合物片材的颜色在表1中列出。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数同实施例1。
(4)将步骤(3)得到的聚合物片材用5重量%的硫酸溶液进行清洗,然后采用与实施例1步骤(4)相同的方法进行化学镀。镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例5
采用与实施例4相同方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的CuCrO2代替CuLaO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。CuCrO2采用以下方法制备:
将CuO粉体和Cr2O3粉体以摩尔比2:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在氮气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在氮气气氛下在1200℃烧结6小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为CuCrO2。
实施例6
采用与实施例5相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,相对于100重量份聚对苯二甲酸乙二醇酯,BaTi4O9的用量为15重量份,CuCrO2的用量为2重量份。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例7
采用与实施例4相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的CuAlO2代替CuLaO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。CuAlO2采用以下方法制备:
将CuO粉体和Al2O3粉体以摩尔比2:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在氮气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在氮气气氛下在1200℃烧结5小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为CuAlO2。
实施例8
采用与实施例4相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的ZnO(商购自阿拉丁试剂,体积平均粒径为2μm)代替CuLaO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例9
采用与实施例4相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的TiO2(商购自阿拉丁试剂,体积平均粒径为2μm)代替CuLaO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例10
采用与实施例4相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的Sn0.5Sb0.5O2代替CuLaO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。Sn0.5Sb0.5O2采用以下方法制备:
将SnO2粉体和Sb2O3粉体以摩尔比2:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下在600℃烧结4小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为Sn0.5Sb0.5O2。
实施例11
采用与实施例4相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的CuYO2代替CuLaO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。CuYO2采用以下方法制备:
将CuO粉体和Y2O3粉体以摩尔比2:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在氮气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在氮气气氛下在1200℃烧结5小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为CuYO2。
实施例12
采用与实施例4相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的ZnS(商购自阿拉丁试剂,体积平均粒径为2μm)代替CuLaO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例13
(1)将ZnO粉体和Al2O3粉体以摩尔比1:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。
将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下在1200℃烧结5小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为Zn6All2O9。
将CuO粉体和Y2O3粉体以摩尔比2:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在氮气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。
将干燥后的粉末置于马弗炉中在氮气气氛下在1200℃烧结5小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为CuYO2。
(2)将聚碳酸酯和Zn6Al2O9和CuYO2送入双螺杆挤出机中挤出造粒,其中,相对于100重量份聚碳酸酯,Zn6Al12O9的用量为12重量份,CuYO2的用量为1重量份。将得到的粒料送入注塑机中注塑成型,得到厚度为1mm的聚合物片材。得到的聚合物片材的颜色在表1中列出。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数同实施例1。
(4)将步骤(3)得到的聚合物片材用5重量%的硫酸溶液进行清洗,然后采用与实施例1步骤(4)相同的方法进行化学镀。镀覆速度和形成的镀层的附着力在表1中列出。
实施例14
(1)将ZnO粉体和SnO2粉体以摩尔比1:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。
将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下在1300℃烧结6小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为1微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为ZnSnO3。
(2)将聚碳酸酯与ZnSnO3和TiO2(阿拉丁试剂,体积平均粒径为1μm)混合,其中,相对于100重量份聚碳酸酯,ZnSnO3的用量为11重量份,TiO2的用量为1重量份。将得到的混合物造粒后,送入注塑机中注塑成型,得到厚度为1mm的聚合物片材。得到的聚合物片材的颜色在表1中列出。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数同实施例1。
(4)将步骤(3)得到的聚合物片材用5重量%的硫酸溶液进行清洗,然后采用与实施例1步骤(4)相同的方法进行化学镀。镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例15
采用与实施例14相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的SnO2代替TiO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例16
采用与实施例14相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的Al2O3代替TiO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。
实施例17
采用与实施例14相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的SnIn2O5代替TiO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和形成的镀层的附着力在表1中列出。SnIn2O5采用以下方法制备:
将SnO2粉体和In2O3粉体以摩尔比1:1混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下在1500℃烧结6小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为SnIn2O5。
实施例18
采用与实施例14相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,用等量的SnMo2O8代替TiO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。SnMo2O8采用以下方法制备:
将SnO2粉体和MoO3粉体以摩尔比1:2混合,并将得到的混合物在研磨机中进行湿法研磨,其中,分散剂为水,相对于100重量份混合物,水的用量为100重量份。将研磨得到的粉末置于烘箱中,在空气气氛中进行干燥,干燥的温度为120℃,时间为10小时。将干燥后的粉末置于马弗炉中在空气气氛下在700℃烧结6小时。将烧结物进行干法研磨,得到体积平均粒径为2微米的金属氧化物。经检测,该金属氧化物的化学式为SnMo2O8。
实施例19
采用与实施例1相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,使用等量的铝掺杂的氧化锌代替BaTiO3(以铝掺杂的氧化锌的总量为基准并以氧化物计,Al的掺杂量为2摩尔%)。聚合物片材的颜色、镀覆速度和镀层的附着力在表1中列出。铝掺杂的氧化锌采用以下方法制备得到:
将ZnO置于球磨机的球磨罐中,然后加入Al2O3和乙醇,进行4小时的研磨。其中,相对于100重量份固体物质,乙醇的用量为200重量份;相对于100摩尔ZnO,Al2O3的用量为2摩尔。将球磨得到的混合物在120℃于空气气氛中干燥5小时,得到体积平均粒径为2.8μm的粉体混合物。将所述粉体混合物在980℃于空气气氛中焙烧4小时,将焙烧产物研磨成体积平均粒径为1μm,从而得到铝掺杂的氧化锌。
实施例20
采用与实施例14相同的方法制备聚合物片材并将聚合物片材表面选择性金属化,不同的是,采用等量的锑掺杂的氧化锡(以锑掺杂的氧化锡的总量为基准并以氧化物计,锑的掺杂量为2摩尔%)代替TiO2。聚合物片材的颜色、镀覆速度和形成的镀层的附着力在表1中列出。锑掺杂的氧化锡采用以下方法制备得到:将SnO2置于球磨机的球磨罐中,然后加入Sb2O3和乙醇,进行4小时的研磨。其中,相对于100重量份固体物质,乙醇的用量为200重量份;相对于100摩尔SnO2,Sb2O3的用量为2摩尔。将球磨得到的混合物在120℃于空气气氛中干燥4小时,得到体积平均粒径为3.8μm的粉体混合物。将所述粉体混合物在920℃于空气气氛中焙烧4小时,将焙烧产物研磨成体积平均粒径为1μm,从而得到锑掺杂的氧化锡。
表1
从表1的结果可以看出,本发明的聚合物制品可以为浅色,并且通过调节聚合物制品中第一添加剂和第二添加剂的种类以及用量可以呈现出多种浅色调。同时,本发明的聚合物制品经激光照射后,具有较好的化学镀活性,能够以较高的镀覆速度在制品表面形成具有较高附着力的金属镀层。
实施例21-25用于说明本发明的油墨组合物以及表面选择性金属化合方法。
实施例21
(1)将30克BaTiO3(制备方法同实施例1,体积平均粒径为200nm)、100克连接料(商购自美国伊士曼公司,牌号为CAB381-0.5)、100克正庚醇、2克分散剂(商购自德国BYK公司,牌号为DISPERBYK-165)、0.2克消泡剂(商购自德国BYK公司,牌号为BYK-051)、0.4克流平剂(商购自德国BYK公司,牌号为BYK-333)和0.5克氢化蓖麻油(商购自武汉金诺化工有限公司)混合均匀,从而得到根据本发明的油墨组合物。
(2)用喷墨打印的方法将步骤(1)制备的油墨组合物施用于Al2O3陶瓷基材的表面上,并在110℃的温度下干燥5小时,从而在所述基材的表面上形成油墨层。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数为:波长为1064nm,功率为20W,频率为25kHz,走线速度为100mm/s,填充间距为0.1mm。
(4)将步骤(3)得到的基材采用与实施例1相同的方法进行化学镀。
镀覆速度和形成的镀层的附着力在表2中列出。
实施例22
(1)将15克ZnAl2O4(制备方法同实施例2,体积平均粒径为350nm),100克聚乙烯醇缩丁醛(商购自日本Kuraray公司,牌号为Mowital)和20克甲苯混合均匀,从而得到根据本发明的油墨组合物。
(2)用喷墨打印方法将步骤(1)制备的油墨组合物施用于聚醚醚酮(PEEK)基材的表面,并在150℃的温度下干燥4小时,从而在所述基材的表面上形成油墨层,油墨层的厚度为25μm。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数为:波长为1064nm,功率为20W,频率为25kHz,走线速度为100mm/s,填充间距为0.1mm。
(4)将步骤(3)得到的基材采用与实施例1相同的方法进行化学镀。
镀覆速度和形成的镀层的附着力在表2中列出。
实施例23
(1)将15克Zn2SnO4(制备方法同实施例3,体积平均粒径为350nm)、100克连接料(商购自美国伊士曼公司,牌号为CAB381-0.5)、80克正庚醇、2克分散剂(商购自德国BYK公司,牌号为DISPERBYK-165)、0.2克消泡剂(商购自德国BYK公司,牌号为BYK-051)、0.4克流平剂(商购自德国BYK公司,牌号为BYK-333)和0.5克氢化蓖麻油(商购自武汉金诺化工有限公司)混合均匀,从而得到根据本发明的油墨组合物。
(2)用喷墨打印的方法将步骤(1)制备的油墨组合物施用于Al2O3陶瓷基材的表面上,并在110℃的温度下干燥5小时,从而在所述基材的表面上形成油墨层。
(3)将步骤(2)得到的聚合物片材置于YAG激光器的样品台上,将激光聚焦,电脑程序控制光束或样品台的移动,激光参数为:波长为1064nm,功率为20W,频率为25kHz,走线速度为100mm/s,填充间距为0.1mm。
(4)将步骤(3)得到的基材采用与实施例1相同的方法进行化学镀。
镀覆速度和形成的镀层的附着力在表2中列出。
实施例24
采用与实施例22相同的方法制备油墨组合物并将绝缘性基材表面选择性金属化,不同的是,油墨组合物还含有1.5g CuLaO2(同实施例4,体积平均粒径为200nm)。
镀覆速度和形成的镀层的附着力在表2中列出。
实施例25
采用与实施例23相同的方法制备油墨组合物并将绝缘性基材表面选择性金属化,不同的是,油墨组合物还含有1g CuYO2(采用与实施例11相同的方法制备,体积平均粒径为200nm)。
镀覆速度和形成的镀层的附着力在表2中列出。
表2
实施例编号 | 镀覆速度(μm/h) | 附着力 |
实施例21 | 3 | 0级 |
实施例22 | 3 | 0级 |
实施例23 | 4 | 0级 |
实施例24 | 6 | 0级 |
实施例25 | 7 | 0级 |
从表2的结果可以看出,将本发明的油墨组合物施用于绝缘性基材的表面并用激光进行照射后,能够在绝缘性基材表面进行化学镀;并且,通过在油墨组合物中添加第二添加剂可以对镀覆速度进行调节。
Claims (6)
1.一种绝缘性基材表面选择性金属化方法,该方法包括以下步骤:
(1)将油墨组合物中的各组分混合均匀,将得到的混合物施用于绝缘性基材的需要进行金属化的表面,以形成油墨层;
(2)用能量束对所述油墨层的表面进行照射,以使油墨层的表面气化;以及
(3)将照射后的绝缘性基材进行化学镀;
所述油墨组合物含有至少一种连接料以及至少一种第一添加剂,相对于100重量份所述连接料,所述第一添加剂的含量为1-30重量份,其特征在于,所述第一添加剂选自式I所示的氧化物、式II所示的氧化物、式III所示的氧化物以及铝掺杂的氧化锌,
BaTiaOb (式I)
式I中,a为0.5-20,b为1-30;
ZnAlcOd (式II)
式II中,c为0.5-30,d为1.5-50;
ZngSnOh (式III)
式III中,g为1-2,h为3-4。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,该油墨组合物还含有至少一种第二添加剂,所述第二添加剂选自式IV所示的氧化物、ZnO、SnO2、TiO2、Al2O3、ZnS、式V所示的氧化物以及锑掺杂的氧化锡,
CuM1O2 (式IV)
式IV中,M1为Al、Y、Cr或La;
SnM2 iOj (式V)
式V中,i为0.1-6,j为2-10;
M2为Sb、In和Mo中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述第一添加剂与所述第二添加剂的重量比为1:0.001-0.2。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其中,所述锑掺杂的氧化锡中,以氧化物计的锑的掺杂量为1-3摩尔%。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述铝掺杂的氧化锌中,以氧化物计的铝的掺杂量为1-3摩尔%。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述能量束为激光,激光的波长为200-3000nm,激光的功率为5-3000W,激光的频率为0.1-200kHz,走线速度为0.01-50000mm/s,填充间距为0.01-5mm。
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