CN110306212A - 一种不含pfos的镀铬抑雾剂及其配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不含PFOS的镀铬抑雾剂及其配制方法，该镀铬抑雾剂采用离子液体1‑乙基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐作为主要材料，选用不含PFOS、PFOA及PFC的表面活性聚合物和表面张力最低的甲基咪唑硫酸乙酯进行复配。该镀铬抑雾剂可以有效防止铬雾的挥发，减少对环境的污染，不含有PFOS可以减少对人体的不良影响，同时提高抑雾剂作用效果，该镀铬抑雾剂在铬酸中稳定性好，降解性能好。

Description

一种不含PFOS的镀铬抑雾剂及其配制方法
技术领域
本发明涉及一种不含PFOS的镀铬抑雾剂及其配制方法，属于电化学领域。
背景技术
铬——是电镀的主要镀层之一,由于它的表面能生成一层耐大气侵蚀的钝化层。保持镜面光泽的特性,所以在日用金属制品如自行车、金属家具、家电制品等等，都广泛用作防护装饰的最表面的镀层，常见的是铜——镍——铬，或铜——铜锡合金——镍——铬。同时由于铬镀层具有较高的硬度和耐磨性,所以也广泛用于模具的加硬镀铬、机械维修镀硬铬等等,镀铬的应用比较广泛。镀铬过程中，电解工艺产生铬雾。电解过程中，每消耗一定量的铬酐，有相应的氧气和氢气生成，气体在电镀液中，从下而上的释放，析出会在电解液表面生成气泡。气泡的破裂的推动力，导致酸性的电解液形成气溶胶，喷射到空气中，导致车间内铬雾浓重，工作环境恶劣，工人出现呼吸系统疾病。另外阴极、阳极的导电头和厂房、设备也被腐蚀。
目前，镀铬抑雾剂种类繁多，主要是以氟化物形式存在，这类镀铬抑雾剂使用一段时间以后覆盖力会变差，张力减弱，需要成倍增加镀铬抑制剂的用量才能有效控制电镀溶液的挥发，防止铬雾逸出。如果这种镀铬抑雾剂的用量超过工艺规定的用量，在施镀过程中，其会释放出有毒气体，迅速毒倒操作人员，其次，这种抑雾剂会和电镀溶液中添加剂反应，影响添加剂的功能导致产品质量下降。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种不含PFOS的镀铬抑雾剂及其配制方法，该镀铬抑雾剂采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为主要材料，选用不含PFOS、PFOA及PFC的表面活性聚合物和表面张力最低的甲基咪唑硫酸乙酯进行复配，用于硬铬电镀，装饰铬电镀和铬刻蚀，并具有长效性。
一种不含PFOS的镀铬抑雾剂，包括如下组分：离子液体金属磷酸盐表面活性剂10-20份、表面活性聚合物5-10份、甲基咪唑硫酸乙酯1-5份、水65-84份。
进一步的，上述离子液体金属磷酸盐表面活性剂为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑四氟磷酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑六氟硫酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硫酸盐中的一种。
进一步的，上述离子液体金属磷酸盐表面活性剂优选为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
进一步的，上述表面活性聚合物为不含PFOS的丙烯酸酯聚合物，所述不含PFOS的丙烯酸酯聚合物为购于美国杜邦公司的Capstone FS-10产品。
进一步的，上述镀铬抑雾剂的制备方法，包括如下步骤：
1)取50份的水加温至48-52℃；
2)依次加入10-20份离子液体金属磷酸盐表面活性剂、5-10份表面活性聚合物、1-5份甲基咪唑硫酸乙酯，搅拌溶解后，加水补至100份。
进一步的，本申请还保护一种包含上述镀铬抑雾剂的电镀浴。
进一步的，上述镀铬抑雾剂在硬铬电镀、装饰铬电镀和铬刻蚀中的应用。
本发明抑雾剂的抑雾原理；
气泡上升过程所带的铬雾、穿过有一定机械强度和弹性的气/液界面单分子膜时，受其阻挡，不立即破裂而聚集于液面形成泡沫层。液雾在气泡中聚集成较大的雾滴，在重力的作用下，回到槽液内。抑雾剂的使用，减少了有害成分向空气中扩散，达到了保护环境，提高空气质量的目的。
甲基咪唑硫酸乙酯是一种表面张力最小的离子液体，镀铬时铬酐上升时由于表面张力作用槽液下部一部分铬酐被阻挡；1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐属于离子液体表面张力小介于甲基咪唑硫酸乙酯与部分氟化丙烯酸共聚物之间，镀铬时铬酐上升到槽液一半时由于表面张力作用又有一部分铬酐被阻挡；当剩余的铬酐雾在上升时又被部分氟化丙烯酸共聚物产生的低泡沫所阻挡。这样三种物质相互混溶相互作用较好的解决了铬酐雾上升问题，铬酸雾也就不会挥发。抑雾剂的使用，减少了有害成分向空气中扩散，达到了保护环境，提高空气质量的目的。
有益效果：
(1)有效防止了铬雾的挥发，减少对环境的污染，将所述的方法应用于实际生产中取得了较好的实践效果。
(2)不含有PFOS，减少对人体的不良影响，同时提高抑雾剂作用效果，其在铬酸中稳定性好，降解性能好。
(3)本产品工艺简单、操作方便、成本低、抑制效果好。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本申请中的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步说明，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部，本发明不受下述实施例的限制。
实施例1各种抑雾剂综合效果对比
选取6种抑雾剂，分别编号1-6，分别添加到含有250g/L CrO3、2.5g/L H2SO4、15ml/L DW-032镀铬添加剂的标准镀铬基础液中进行考核，镀铬槽体积50升，参数：温度55°电流密度20A/dm2，同一零件在以下1-6号槽电镀铬30分中后考核。
所述的本申请抑雾剂的配方选用：1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐100g/L、Capstone FS-10产品50g/L、甲基咪唑硫酸乙酯10g/L，加水定容至1L。
表1不同抑雾剂的效果对比
从以上试验可以看出，综合性能最好的是本申请的抑雾剂，三号槽市售1号虽然环保不含PFOS、PFOA及PFC环保但泡沫层后泡沫大电解时易爆鸣。2，4，5号试验槽都含氟是限制使用的产品不环保。6号已经停产杜绝使用，但效果还是不如本发明1号槽抑雾效能。
实施例2表面张力测试
本申请的抑雾剂选用0.05g/l、0.1g/l两种浓度，PFOS抑雾剂选用1g/l的浓度，另有四种选用0.1g/l的浓度。使用环法测量所得溶液的表面张力，将取每种抑雾剂80ml转移到测量盘中并放置在表面张力测量仪器上，静置15分钟后开始测量，温度保持在20℃(±0.2℃)。手动将样品容器提升到环下方后，自动测量运行开始。该仪器在考虑环和样品盘的几何数据的情况下确定静态表面张力，测量的张力数据指将环从溶液中移出而没有撕裂液体薄片所需的力度。测量系统的设置应使最终值(10次单独测量的平均值)的标准偏差为±0.05mN/m。达到该目标值后打印出的测量协议包含所有相关的测量数据。
表2各种抑雾剂表面张力对比
A)表2中显示加入本发明抑雾剂溶液的表面张力最低，泡沫层高度最小。
B)在铬酸中的稳定性
将600mg本发明抑雾剂与10ml含有Cr(VI)离子(250克/升CrO3和2.5克/升H2SO4，DW-032镀铬添加剂5ml/l)的溶液混合。将混合物在65℃加热48小时。发现泡沫稳定，电镀时镀层没有受到任何影响，本发明抑雾剂对热铬酸稳定。
C)可降解性
向450mg本发明抑雾剂中加入4.5ml的20％NaOH，混合后形成沉淀，沉淀在三天内完全溶解，证明降解性能非常好。

Claims (7)

1.一种不含PFOS的镀铬抑雾剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：
离子液体金属磷酸盐表面活性剂10-20份、表面活性聚合物5-10份、甲基咪唑硫酸乙酯1-5份、水65-84份。
2.如权利要求1所述的镀铬抑雾剂，其特征在于，所述的离子液体金属磷酸盐表面活性剂为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑四氟磷酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑六氟硫酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硫酸盐中的一种。
3.如权利要求2所述的镀铬抑雾剂，其特征在于，所述的离子液体金属磷酸盐表面活性剂优选为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
4.如权利要求1所述的镀铬抑雾剂，其特征在于，所述的表面活性聚合物为不含PFOS的丙烯酸酯聚合物。
5.如权利要求1-4任一项所述的镀铬抑雾剂的配制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取50份的水加热至48-52℃；
2)依次加入10-20份离子液体金属磷酸盐表面活性剂、5-10份表面活性聚合物、1-5份甲基咪唑硫酸乙酯，搅拌溶解后，加水补至100份。
6.一种包含权利要求1-4任一项所述的镀铬抑雾剂的电镀浴。
7.权利要求1-4中任一项所述的镀铬抑雾剂在硬铬电镀、装饰铬电镀或者铬刻蚀中的应用。
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Pledgor: JINAN EASTERN CRYSTALLIZER Co.,Ltd.

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