專利名稱：有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法及樹脂基導電涂料的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種有機不導電基材(工程塑料、高分子基復合材料等)的表面金屬化的前處理方法。本發明也涉及一種有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理涂料。
背景技術：
工程塑料以及高分子基復合材料具有比強度高、比模量大、耐疲勞強度好、減震性能好，制品重量輕等各種優越性能，可在較多領域代替金屬制件，被廣泛應用于航天、航空、交通運輸、日常生活等各個領域。然而工程上該類材料的破壞通常都是由表面失效引起的，對其實施表面金屬化處理，不僅可以提高其表面機械強度，實現表面的金屬質感，而且能改善其在電、熱及光等方面的性能，因此對其進行表面金屬化是進一步拓展該類材料應用和發展的重要因素。電鍍、化學鍍及電刷鍍由于成本低，適用性強，鍍層質量好，結合強度高而廣泛應用于不導電基材的表面金屬化領域。長期以來化學鍍/電鍍在非金屬表面的實施采用的均是傳統的活化-敏化-還原方法，由于活化液中的主要成分為貴金屬鈀價格昂貴，使這一工藝成本較高，限制了化學鍍方法在有機材料金屬化領域的廣泛應用。同時由于該工藝形成的化學鍍層主要靠化學吸附活性催化點來形成鍍層，所以鍍層形成速度慢，質量穩定性差，與基體結合力較差，因此尋找新型的、低成本有效前處理方法，是化學鍍在有機不導電材料金屬化方面進一步應用的關鍵問題。電刷鍍是從槽鍍技術上發展起來的一種新的電鍍方法。由于刷鍍成本低、工藝靈活、生產效率高、鍍層與基材結合強度高且均勻、致密在工程上具有廣泛的應用前景，但由于電刷鍍前提是基體具有良好的導電性，因此限制了其在非導電材料上的應用。綜上所述，關于不導電有機基材表面形成具有催化活性的導電層的探索具有重要的理論研究意義和廣泛的工程應用前景。
發明內容
本發明的目的在于提供一種鍍層的鍍速及鍍層質量的可控性好的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法。本發明的目的還在于提供一種該方法所用的樹脂基導電涂料。本發明的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法為(1)、對不導電有機基材表面進行平整化、除油、粗化處理；(2)、向已粗化的不導電有機基材表面涂覆樹脂基導電涂料，在熱壓狀態下進行固化，在不導電有機基材表面形成導電固化層；(3)對導電固化層進行拋光，使其暴露出金屬質點。本發明的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法還可以包括拋光后放入由硝酸、鹽酸和有機溶劑構成的浸泡液中浸泡處理。
所述的樹脂基導電涂料是5g 30g/l金屬粉，在l_5g/l偶聯劑和20 60g/l無水乙醇的混合物中進行池 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機溶劑中進行Imin IOmin超聲共混形成具有化學催化活性的連續導電金屬粉懸濁液，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脂基中形成的樹脂基導電涂料。所述的金屬粉為鎳粉或銅粉。所述的有機溶劑為二甲苯。所述的在熱壓狀態下進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，浸泡處理時間為3分鐘。本發明的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹脂基導電涂料是5g 30g/l金屬粉，通過l_5g/l偶聯劑和20 60g/l無水乙醇的混合物中進行池 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機溶劑中進行Imin IOmin超聲共混形成的具有化學催化活性的連續導電金屬粉懸濁液，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脂基中形成的樹脂基導電涂料。發明的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹脂基導電涂料還可以包括所述的金屬粉為鎳粉或銅粉。所述的有機溶劑為二甲苯。本發明針對有機不導電基材化學鍍及電刷鍍實施過程中的瓶頸問題，即化學自催化活性金屬離子的吸附和材料的表面導電化處理需求，通過加熱加壓及化學后處理的方法在有機基材表面形成具有催化活性的導電樹脂層，同時解決有機基材表面導電化及化學自催化活性離子的吸附問題，為不導電有機基材的化學鍍或電刷鍍的成功實施提供技術保障。同時，由于涂敷層與基材結構相似形成的涂層結合力強，活性金屬導電粉體比例易于調節使鍍層的鍍速及鍍層質量可控性好。本發明具有以下有益效果本發明提供的有機不導電基材化學鍍/電刷鍍前處理方案工藝簡單，成本低廉，調控性強，效果明顯，具有良好的經濟效益。本發明所提供的前處理技術可應用于各種有機不導電基材的多種金屬或合金鍍層的制備，普適性好。本發明所提供的前處理技術可以獲得良好力學性能的高質量金屬鍍層，同時可明顯提高電刷鍍/化學鍍層與有機不導電基材的結合強度。
圖1是本發明的方法的工藝路線；圖加與圖2b為復合材料表面鎳粉摻雜環氧涂層的化學鍍層表面與截面形貌；圖3a與圖北為復合材料表面銅粉摻雜環氧涂層的電刷鍍鍍層形貌與成分；圖如與圖4b為復合材料表面鎳粉摻雜環氧涂層的電刷鍍鍍層形貌與成分。
具體實施例方式
4
下面舉例對本發明做更詳細的描述具體實施方案一本實施方案中所涉及的一種有機不導電基材的化學鍍前處理方法。工藝方案如下首先對不導電基材環氧基玻璃纖維增強復合材料進行表面除油-粗化-清洗，然后配置環氧樹脂和聚酰胺的有機涂料，將通過20g/l鎳粉在2g/l偶聯劑+20g/1無水乙醇表面改性他一0. 03g/l硬脂酸+有機溶劑(二甲苯)超聲共混aiiin，形成的具有化學催化活性的連續導電鎳粉(500目)粉懸濁液，然后將其與樹脂共混涂覆于已粗化的復合材料表面，用XQ-2B鑲嵌機對已經涂覆環氧基復合材料進行熱壓狀態下的固化，加熱溫度75°C，使涂敷層在不導電有機基材表面形成了導電固化層，再將其放入化學溶劑(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，放入化學鍍液施鍍，結果如圖2所示，通過上述工藝可獲得表面均勻致密的化學鍍層，同時從截面圖中可見鍍層與基體結合緊密，沒有明顯孔洞。具體實施方案二 該實驗方案與方案一不同點是清洗烘干后，直接進行電凈-活化和常規的電刷鍍工藝。結果如圖3所示，通過上述工藝可獲質量良好的典型電刷鍍層。具體實施方案三該實驗方案與方案一不同點是在樹脂涂料中添加20g/l通2g/1偶聯劑+20g/l無水乙醇表面改性Mi — 0. 03g/l硬脂酸+有機溶劑(二甲苯)超聲共混5min，形成的具有化學催化活性的連續導電銅粉(500目)粉懸濁液，然后將其涂覆于已粗化的復合材料表面，然后進行固化-拋光-混合溶液后處理-清洗烘干后直接進行電刷鍍快鎳。結果如圖4所示。具體實施方案三該實驗方案與方案一不同點是對工程塑料聚四氟乙烯進行除油-粗化-清洗，采用聚四氟乙烯作為涂料主要成膜物質，同時添加30g/l經3g/l偶聯劑+50g/l無水乙醇表面改性他一0. 05g/l硬脂酸+有機溶劑(二甲苯)超聲共混5min，形成的具有化學催化活性的連續導電鎳粉(800目)懸濁液，然后將其和涂料共混涂敷于已經粗化的工程塑料表面，通過固化-拋光-混合溶液后處理-清洗-烘干然后直接進行化學鍍或者電刷鍍即可獲得質量優異的鍍層。以上所述僅為本發明的較好實例，并不是用于限制本發明，凡在本發明精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均屬于本發明權限范圍內。
權利要求
1.一種有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是包括如下步驟(1)、對不導電有機基材表面進行平整化、除油、粗化處理；(2)、向已粗化的不導電有機基材表面涂覆樹脂基導電涂料，在熱壓狀態下進行固化，在不導電有機基材表面形成導電固化層；(3)對導電固化層進行拋光，使其暴露出金屬質點。
2.根據權利要求1所述的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是拋光后放入由硝酸、鹽酸和有機溶劑構成的浸泡液中浸泡處理。
3.根據權利要求2所述的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述的樹脂基導電涂料是5g 30g/l金屬粉，在l_5g/l偶聯劑和20 60g/l無水乙醇的混合物中進行 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機溶劑中進行Imin IOmin超聲共混形成具有化學催化活性的連續導電金屬粉懸濁液，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脂基中形成的樹脂基導電涂料。
4.根據權利要求3所述的有機不導電基材的化學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.根據權利要求4所述的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述的有機溶劑為二甲苯。
6.根據權利要求5所述的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法，其特征是所述的在熱壓狀態下進行固化的加熱溫度為75°C。
7.根據權利要求6所述的有機不導電基材的化學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，浸泡處理時間為3分鐘。
8.一種有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹脂基導電涂料，其特征是是5g 30g/l金屬粉，通過l_5g/l偶聯劑和20 60g/l無水乙醇的混合物中進行2h 24h表面改性處理，再在0. 01 0. lg/Ι硬脂酸和有機溶劑中進行Imin IOmin超聲共混形成的具有化學催化活性的連續導電金屬粉懸濁液，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脂基中形成的樹脂基導電涂料。
9.根據權利要求8所述的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹脂基導電涂料，其特征是所述的金屬粉為鎳粉或銅粉。
10.根據權利要求9所述的有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法中所用樹脂基導電涂料，其特征是所述的有機溶劑為二甲苯。
全文摘要
本發明提供的是一種有機不導電基材的化學鍍或電刷鍍前處理方法及樹脂基導電涂料。對不導電有機基材表面進行平整化、除油、粗化處理；向已粗化的不導電有機基材表面涂覆樹脂基導電涂料，在熱壓狀態下進行固化，在不導電有機基材表面形成導電固化層；對導電固化層進行拋光，使其暴露出金屬質點。所述的樹脂基導電涂料是5g～30g/l金屬粉，在1-5g/l偶聯劑和20～60g/l無水乙醇的混合物中進行2h～24h表面改性處理，再在0.01～0.1g/l硬脂酸和有機溶劑中進行1min～10min超聲共混，配置與形成的樹脂基導電涂料。本發明工藝簡單，成本低廉，調控性強，效果明顯，具有良好的經濟效益。
文檔編號C09D163/00GK102392234SQ20111031419
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者劉二寶, 崔秀芳, 牛飛龍, 金國, 鐘景高 申請人:哈爾濱工程大學