PL169395B1 - Sposób stabilizacji katalitycznego procesu chemicznego miedziowania oraz kąpiel do katalitycznego procesu chemicznego miedziowania - Google Patents

Abstract

1. Sposób stabilizacji katalitycznego procesu chemicznego miedziowania, który prowadzi się w poddawanej ciągłemu filtrowaniu kąpieli zawierającej siarczan miedziowy, wersenian sodowy, wodorotlenek sodowy i formaldehyd, znamienny tym, że do kąpieli dodaje się amid kwasu sulfonowego o ogólnym wzorze, w którym R oznacza grupę alkilową, arylową lub alkiloarylową, korzystnie w ilości 0,1-10 mg/dm3, i/lub sacharynę, korzystnie w ilości 1-20 mg/dm3, przy czym w trakcie prowadzenia procesu uzupełnia się składniki kąpieli do wielkości wyjściowych. 2. Kąpiel do katalitycznego procesu chemicznego miedziowania, zawierająca siarczan miedziowy, wersenian sodowy, wodorotlenek sodowy i· formaldehyd, znamienna tym, żejako czynnik stabilizujący zawiera amid kwasu sulfonowego o ogólnym wzorze, w którym R oznacza grupę alkilową, arylową lub alkiloarylową, korzystnie w ilości 0,1­ 10 mg/dm3, i/lub sacharynę, korzystnie w ilości 1-20 mg/dm3.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób stabilizacji katalitycznego procesu chemicznego miedziowania tworzyw sztucznych nie wykazujących przewodnictwa elektrycznego oraz kąpiel do prowadzenia tego procesu, zawierająca siarczan miedziowy, kwas wersenowy, wodorotlenek miedziowy, wodorotlenek sodowy i formaldehyd.

Znane są dwa sposoby bezprądowego chemicznego metalizowania tworzyw sztucznych: pokrywanie przez redukcję chemiczną oraz pokrywanie katalityczne.

W obydwu sposobach elementy z tworzyw sztucznych o odpowiednio spreparowanych powierzchniach umieszcza się w roztworach wodnych stosownych odczynników chemicznych. Roztwory te zawierają zawsze jony metalu mogące ulegać redukcji oraz reduktury, które są elektronodawcami jak przykładowo aldehyd mrówkowy (formaldehyd), glikoza D ( +), borowodorki czy wodór „in statu nascendi“.

W przypadku metalizowania przez redukcję chemiczną, zainicjowany proces przebiega w całej objętości kąpieli do momentu zużycia się utleniacza lub reduktura albo czasami do momentu zmiany pH lub temperatury. Redukowane jony metalu osadzają się na detalach z tworzyw sztucznych, na ściankach naczynia, w którym prowadzony jest proces, a także wytrącają się z całej objętości kąpieli.

Katalityczny proces metalizacji tworzyw sztucznych jest bardziej złożoną odmianą procesu metalizowania przez redukcję chemiczną. Warunkiem wstępnym przeprowadzenia procesu jest wytworzenie niezbędnych ilości katalizatora na powierzchni metalizowanych detali. Katalizator ten, którym jest zredukowana postać osadzanego metalu, uaktywnia proces metalizacji. W tak prowadzonym procesie autokatalizy redukcja przebiega tylko na powierzchniach metalizowanych, czyli tam, gdzie pierwotnie wytworzono katalizator.

W obu sposobach szybkość procesu wzrasta wykładniczo z upływem czasu. Powoduje to, że w końcowej fazie metalizacji powstają powłoki porowate, a osypujące się cząstki metalu są kolejnymi zarodkami, na których dalej przebiega redukcja. W efekcie, w krótkim czasie kąpiel ulega rozkładowi, nawet po wyjęciu metalizowanych detali.

W przypadku metalizacji w procesie katalitycznym to niekorzystne zjawisko ogranicza się przez ciągłe filtrowanie kąpieli. Jednak w końcu i tak kąpiel nie nadaje się do dalszego użytkowania. Tak więc proces ten, aczkolwiek bardziej ekonomiczny niż metalizowanie przez redukcję chemiczną, jest również mało stabilny.

169 395

Stabilizację procesu osiąga się przez taką zmianę parametrów procesu, która pozwala na stworzenie mechanizmów samoregulacji powodującej spowalnianie szybkości reakcji redukcji jonów metalu w końcowej fazie procesu. Przyspieszenie, spowolnienie czy zatrzymanie procesu chemicznego miedziowania można osiągnąć przez zmianę jednego lub kombinację zmian kilku z niżej podanych parametrów: aktywności utleniacza, aktywności reduktora, aktywności katalizatora, pH lub temperatury kąpieli. Najczęściej wpływa się na proces przez zmianę temperatury lub pH kąpieli. Zmniejszenie szybkości redukcji lub jej zahamowanie osiąga się też przez dodawanie do kąpieli w odpowiednim momencie związków chemicznych obniżających aktywną postać utleniacza, reduktora lub katalizatora np. alkoholu metylowego lub związków kompleksujących miedź tj. wersenianów lub winianów.

Znane są dwa typy kąpieli do katalitycznego miedziowania, w zasadzie różniące się między sobą związkami kompleksującymi jony miedziowe.

Skład tych kąpieli jest następujący:

Kąpiel I siarczan miedziowy CuSO4 5H2O winian sodowo-potasowy wodorotlenek sodowy formaldehyd (40%) pH temperatura

Kąpiel II siarczan miedziowy CuSO4 5H 2O kwas wersenowy wodorotlenek sodowy formaldehyd (40%) pH temperatura

30-50 g/dm³

150-200g/dm³

50gdm3

15-20 cm3/dm3 11-13

20-25°C

10-30 g/dm3

10- 15 g/dm³

10g/dm³ 15-20 cm³/dm³

11- 13 20-35°C

Sposób według wynalazku polega na tym, ze do poddawanej ciągłemu nitrowaniu kąpieli, zawierającej siarczan miedziowy, wersenian sodowy, wodorotlenek sodowy i formaldehyd, dodaje się amid kwasu sulfonowego o ogólnym wzorze, w którym R oznacza grupę alkilową, arylową lub alkiloarylową, korzystnie w ilości 0,1-10 mg/dm³, i lub sacharynę, korzystnie w ilości 120 mg/dm³. Ponadto w trakcie prowadzenia procesu uzupełnia się składniki kąpieli do wielkości wyjściowych.

Kąpiel według wynalazku, poza wymienionymi wyżej podstawowymi składnikami, zawiera czynnik stabilizujący, którym jest amid kwasu sulfonowego o ogólnym wzorze, w którym R ma wyżej podane znacznie, korzystnie w ilości 0,1-10 mg/dm³, i lub sacharynę, korzystnie w ilości

1-20 mg/dm³.

Proces stabilizacji redukcji jonów miedziowych osiąga się w kąpieli typowanej jako druga, przez dodanie do niej związków chemicznych z grupy amidów. Działanie amidów zarówno kwasów karboksylowych jak i sulfonowych powoduje nieoczekiwanie zmniejszenie w kąpieli aktywności reduktora (formaldehydu).

W roztworze wodnym formaldehyd istnieje w wielu równowagowych formach:

oligomer wodzian formaldehydu aktywny formaldehyd

169 395

Reduktorem jest tylko aktywna forma aldehydu HCHO, której stężenie w znacznym stopniu zależne jest od pH roztworu. Zawartość aktywnej postaci formaldehydu w środowisku reakcji można obniżyć przez reakcję z różnymi klasami związków organicznych np. alkoholami, fenolami lub amidami czy imidami. Nie wszystkie te reakcje są reakcjami łatwo odwracalnymi. Niekiedy uzyskanie aktywnej postaci formaldehydu wymaga usunięcia z roztworu reagenta np. alkoholu metylowego przez odparowanie. Szczególnie użyteczne w procesie samoregulacji okazało się stosowanie niewielkich ilości amidów kwasów sulfonowych i karboksylowych, które zmniejszają stężenie aktywnej postaci formaldehydu. Reakcje chemiczne tych amidów są reakcjami łatwo odwracalnymi, jednak w sposób znaczący hamują szybkość reakcji redukcji jonów miedzi.

gdzie R jest alkilem, arylem lub alkiloarylem.

Podobne działanie w reakcji z formaldehydem wykazuje sacharyna (imid kwasu o-sulfobenzoesowego), co jest równie korzystne jak stosowanie amidów w procesie katalitycznego miedziowania.

Stosowanie amidów, w szczególności p-toluenosulfonamidu oraz sacharyny umożliwia wykorzystanie kąpieli do katalitycznego miedziowania przez okres do trzech miesięcy. Brak powyższych składników albo niedostateczna ich zawartość powoduje rozkład kąpieli już po około 5 minutach.

Kąpiel podczas jej używania powinna być ciągle filtrowana. Prowadzenie metalizacji w kąpieli według wynalazku powoduje zmniejszenie stężenia reduktora, stężenia siarczanu miedzi, a także zmniejszenie stężenia składników stabilizujących oraz zmiany pH kąpieli, stąd w zależności od intensywności prowadzenia procesu, należy w sposób ciągły lub okresowy uzupełniać składniki kąpieli do wielkości wyjściowych.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.

Przykład I. W8 dm³ wody destylowanej rozpuszczono 120 g siarczanu miedzi. Następnie, przy ciągłym mieszaniu wsypano powoli aż do rozpuszczenia, 190 g wersenianu dwusodowego. Mieszając dalej wsypano powoli porcjami 80 g wodorotlenku sodu (zamiast wersenianu dwusodowego można użyć kwas wersenowy w ilości 150 g, dodając w tym przypadku 130 g wodorotlenku sodu). Roztwór dopełniono wodą destylowaną do objętości 9,5 dm3. Dokonano korekty pH roztworu do wartości 12,4-12,8 przy użyciu 2% kwasu siarkowego lub 2% wodorotlenku sodu. Następnie dodano 150 cm³ 40% formaldehydu i uzupełniono roztwór wodą do objętości 10dm³.

Z kolei w 20 cm3wody destylowanej rozpuszczono 5 mg p-toluenosulfonamidu i 20 mg sacharyny. Tak przygotowany roztwór czynnika stabilizującego wlano do wcześniej otrzymanej kąpieli. Tak otrzymaną kąpiel zastosowano do procesu chemicznego miedziowania, utrzymując w trakcie jego trwania temperaturę 20-30°C i uzupełniając wypracowane składniki kąpieli przy użyciu ich stężonych roztworów.

Przykład II. Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako czynnika stabilizującego użyto 8 mg p-toluenosulfonamidu rozpuszczonego w 20 cm³ wody destylowanej.

Przykład II. Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako czynnika stabilizującego użyto 30 mg sacharyny rozpuszczonej w 20 cm³ wody destylowanej.

ο

R-S-NH,

II ο

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób stabilizacji katalitycznego procesu chemicznego miedziowania, który prowadzi się w poddawanej ciągłemu filtrowaniu kąpieli zawierającej siarczan miedziowy, wersenian sodowy, wodorotlenek sodowy i formaldehyd, znamienny tym, że do kąpieli dodaje się amid kwasu sulfonowego o ogólnym wzorze, w którym R oznacza grupę alkilową, arylową lub alkiloarylową, korzystnie w ilości 0,1-10 mg/dm³, i/lub sacharynę, korzystnie w ilości 1 -20 mg/dm³, przy czym w trakcie prowadzenia procesu uzupełnia się składniki kąpieli do wielkości wyjściowych.
2. 2. Kąpiel do katalitycznego procesu chemicznego miedziowania, zawierająca siarczan miedziowy, wersenian sodowy, wodorotlenek sodowy i formaldehyd, znamienna tym, że jako czynnik stabilizujący zawiera amid kwasu sulfonowego o ogólnym wzorze, w którym R oznacza grupę alkilową, arylową lub alkiloarylową, korzystnie w ilości 0,1-10 mg/dm3, i/lub sacharynę, korzystnie w ilości 1-20 mg/dm3.