CN102776494A - 一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，所述的解胶溶液包括酸和络合剂，所述的酸为无机酸或有机酸中的一种或二种以上的任意组合，所述的络合剂为有机络合剂或无机络合剂中的一种或二种以上的任意组合；所述的酸在解胶溶液中的用量为5~200ml/l，所述的络合剂在解胶溶液中的用量为0.1~100g/l。本发明的解胶溶液由酸和一定的络合剂组成，具有解胶能力强、稳定性好、挂具不易上镀、使用寿命长等特点。

Description

一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液

技术领域

本发明涉及一种解胶溶液，尤其是涉及一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液。

背景技术

因高分子材料结构独特、易改性、易加工，使其具有其他材料不可比拟、不可替代的优异性能，广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。高分子材料表面通过金属化改性后，在保持自身的高分子材料特性的同时又具有了金属特性，如各类金属色泽的装饰性以及耐磨性、导电性、屏蔽性等，具有一般高分子材料和金属材料无法比拟的性能，具有独特和广泛的应用价值。

高分子材料表面进行金属化改性的常用方法有：化学处理、真空镀、喷镀及高分子材料中掺金属粉末或金属盐等等。真空镀和喷镀金属膜层极薄，其导电性能、屏蔽性能及耐磨性能较差；高分子材料中掺金属粉末或金属盐，操作方式繁琐、成本高、装饰性能差，应用极少。化学处理法是目前应用面最广的改性方法，具有装饰性强、结合力好、导电性能优异、金属层厚度可控等特点。

高分子材料化学法改性工艺流程为：除油→粗化→贵金属胶体活化→解胶→化学涂覆，最终使高分子材料表面附着金属导电层。

除油可采用碱性或酸性除油剂，目的是除去表面油污。粗化可用机械打磨，也可采用化学法处理，目的是使高分子材料表面具有微观粗糙度，有利于胶体的吸附和金属涂覆层的附着力。贵金属胶体活化液主要由含金、铑、钯等贵金属微粒和锡离子构成的胶体等组成，最常用的为含钯/二价锡胶体的活化液，活化的作用是在高分子材料表面吸附贵金属的胶体颗粒，为后续的化学涂覆提供催化剂。

“解胶”的作用是解除高分子材料表面在活化溶液中吸附的贵金属胶体颗粒中的二价锡，让贵金属微粒在材料表面有效的暴露出来。当高分子材料浸到化学涂覆溶液中时，有效暴露的贵金属微粒对化学涂覆起到催化作用，使高分子材料表面沉积上金属膜层。因此，解胶工序对高分子材料表面的金属化起着承上启下的至关重要作用。

经解胶处理后，进入化学涂覆工序，一般为化学沉镍或化学沉铜工艺，该道工序促使高分子材料表面最终具有良好的金属属性。高分子材料通过上述处理后，具有很好的导电性能，可以根据使用需要在表面再涂覆一定厚度的各类金属膜层，使高分子材料具有各种不同的金属属性。

现在市场上常用的解胶溶液主要为：硫酸、盐酸、氢氧化钠、次磷酸钠等，它们具有以下共同的缺点：1、使用寿命短，一般不超过一个星期就须更换；2、需要较高的使用浓度，如硫酸、盐酸等均需100ml/l以上，氢氧化钠、次磷酸钠需要50g/l以上；3、稳定性差，使用过程中容易出现漏镀、挂具上镀等现象；4、解胶能力较差，需要高分子材料表面吸附较高浓度的贵金属胶体，才能保证高分子材料在化学涂覆处理中形成完整的金属层，增加了处理成本。

另外，也有采用在酸性解胶溶液中加氧化剂的方法来进行解胶，但由于贵金属胶体中贵金属颗粒为纳米级大小，酸性条件下氧化剂的氧化能力极强，所以这种解胶溶液会导致氧化剂对贵金属颗粒形成一定的溶解，易导致化学涂覆金属层不完整。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液。

一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，所述的解胶溶液包括酸和络合剂，所述的酸为无机酸或有机酸中的一种或二种以上的任意组合，所述的络合剂为有机络合剂或无机络合剂中的一种或二种以上的任意组合；所述的酸在解胶溶液中的用量为5~200ml/l，所述的络合剂在解胶溶液中的用量为0.1~100g/l。

优选地，所述的无机酸为下列之一或二种以上的任意组合：盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氟硼酸、氟硅酸。

优选地，所述的有机酸为下列之一或二种以上的任意组合：有机磺酸、有机羧酸、有机膦酸。

优选地，所述的无机络合剂为含氟离子化合物，所述的含氟离子化合物为下列之一或二种以上的任意组合：氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氢氟酸。

优选地，所述的有机络合剂为下列之一或二种以上的任意组合：有机羧酸及其盐、有机胺络合剂和有机膦络合剂。

优选地，所述的有机羧酸及其盐为下列之一：柠檬酸、葡萄糖酸钠、乳酸、苹果酸、草酸、丙二酸、羟基乙酸；所述的有机胺络合剂为下列之一：乙二胺四乙酸、羟基乙酸、乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺；所述的有机膦络合剂为下列之一：羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、2-羟基膦酰基乙酸。

优选地，所述的酸在解胶溶液中的用量为10~80ml/l。

优选地，所述的络合剂在解胶溶液中的用量为0.5~50g/l。

本发明的工作原理：酸对胶体中的二价锡有一定溶解作用，而络合剂同时具有络合和溶解二价锡的作用，络合剂的存在加速了胶体中二价锡的剥离，使二价锡剥离的更快、更彻底，同时可以减少酸的用量；同时，解胶溶液中的络合剂还能有效的络合去除零件加工过程中携带进解胶溶液的金属离子，保证解胶溶液的稳定性，延长解胶溶液的使用寿命。

本发明的解胶溶液由酸和一定的络合剂组成，具有解胶能力强、稳定性好、挂具不易上镀、使用寿命长等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，所述的解胶溶液包括酸和络合剂，所述的酸为无机酸或有机酸中的一种或二种以上的任意组合，所述的络合剂为有机络合剂或无机络合剂中的一种或二种以上的任意组合。

选用本发明解胶溶液7组，并选用4组常用解胶溶液作为对照组。

7组本发明解胶溶液的组成如下：

1组：盐酸在解胶溶液中的用量为50ml/l，氟化钠在解胶溶液中的用量为10g/l；

2组：硫酸在解胶溶液中的用量为30ml/l，柠檬酸在解胶溶液中的用量为5g/l；

3组：磷酸在解胶溶液中的用量为80ml/l，乙二胺四乙酸在解胶溶液中的用量为20g/l；

4组：氢氟酸在解胶溶液中的用量为20ml/l，羟基亚乙基二膦酸在解胶溶液中的用量为40g/l；

5组：氟硼酸在解胶溶液中的用量为10ml/l，葡萄糖酸钠在解胶溶液中的用量为2g/l；

6组：氟硅酸在解胶溶液中的用量为40ml/l，甲基磺酸在解胶溶液中的用量为10ml/l，氟化氢铵在解胶溶液中的用量为10g/l；

7组：乙酸在解胶溶液中的用量为25ml/l，硫酸在解胶溶液中的用量为10ml/l，乳酸在解胶溶液中的用量为2g/l，乙醇胺在解胶溶液中的用量为5g/l；

4组对照组解胶溶液的组成如下：

Ⅰ：盐酸在解胶溶液中的用量为150ml/l，

Ⅱ：硫酸在解胶溶液中的用量为100ml/l，

Ⅲ：次磷酸钠在解胶溶液中的用量为80g/l，

Ⅳ：氢氧化钠在解胶溶液中的用量为50g/l。

以下为三种不同条件下高分子材料化学法改性工艺的具体操作：

1. 高分子材料环氧树脂（如线路板）经过除油，在含双氧水和硫酸的溶液中粗化，经过胶体钯活化液（盐酸　50ml/l，氯化钠　200g/l　BPA-1　5ml/l）以温度30度条件下，浸泡5分钟进行活化处理，再采用上述各解胶溶液进行解胶处理，最后进行化学沉铜处理。

2. 高分子材料聚氨酯海绵经过除油，在含高锰酸钾和硫酸的溶液中粗化，草酸还原处理，表面调整处理（BPM-1　200ml/l），经过胶体钯活化液（盐酸 250ml/l，氯化亚锡　2g/l，BPA-1　3ml/l）以30度，浸泡3分钟进行活化处理，再采用上述解胶溶液进行解胶处理，最后用化学沉镍溶液（E300A  40 ml/l，E300B　60 ml/l，PH值8.5）以温度32度条件下，浸泡8分钟进行涂覆处理。

3. 高分子材料ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）经过除油，在含铬酐、硫酸的溶液中粗化处理，经过铬酐还原处理（BPR-1　20 ml/l，盐酸 100 ml/l），再经过胶体钯活化液（盐酸 250 ml/l，氯化亚锡　2g/l，BPA-1　3 ml/l）以温度30度条件下、浸泡3分钟进行活化处理，采用上述解胶溶液进行解胶处理，最后用化学沉镍溶液（E300A  40 ml/l，E300B　60 ml/l，PH值8.5）以温度32度条件下，浸泡8分钟进行涂覆处理。

上述操作中的BPA-1，BPM-1，BPR-1，E300A，E300B均为杭州东方表面技术有限公司商品。

上述具体操作1、2、3中采用不同解胶溶液处理后，高分子材料表面沉积金属的完整度及在处理过程中的挂具上镀现象（挂具表面浸绿勾胶涂料），结果如表1所示：

表1

由表1结果可知，采用盐酸（Ⅰ组）、硫酸（Ⅱ组）、次磷酸钠（Ⅲ组）作为解胶剂的工艺，高分子材料表面沉积金属的完整度均不理想，如果要达到镀层100%的完整性，则必须提高处理工艺中贵金属胶体活化剂BPA-1的用量，这将大大增加操作成本。采用氢氧化钠溶液（Ⅳ组）解胶，挂具严重上镀，影响实际生产，不适用于自动化生产线操作。

采用本发明1-7组的解胶溶液，高分子材料表面沉积金属的完整度良好，无挂具上镀情况，且使用寿命均在一个月以上，而Ⅰ-Ⅳ的比较解胶溶液一般寿命不超过一个星期。

采用本发明的解胶溶液，可以明显减少溶液的更换，从而减少废水排放，节约成本，同时也提高了生产工艺的稳定性。

Claims (8)

1.一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的解胶溶液包括酸和络合剂，所述的酸为无机酸或有机酸中的一种或二种以上的任意组合，所述的络合剂为有机络合剂或无机络合剂中的一种或二种以上的任意组合；所述的酸在解胶溶液中的用量为5~200ml/l，所述的络合剂在解胶溶液中的用量为0.1~100g/l。

2.根据权利要求1所述的用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的无机酸为下列之一或二种以上的任意组合：盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氟硼酸、氟硅酸。

3.根据权利要求1所述的用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的有机酸为下列之一或二种以上的任意组合：有机磺酸、有机羧酸、有机膦酸。

4.根据权利要求1所述的用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的无机络合剂为含氟离子化合物，所述的含氟离子化合物为下列之一或二种以上的任意组合：氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氢氟酸。

5.根据权利要求1所述的用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的有机络合剂为下列之一或二种以上的任意组合：有机羧酸及其盐、有机胺络合剂、有机膦络合剂。

6.根据权利要求5所述的用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的有机羧酸及其盐为下列之一：柠檬酸、葡萄糖酸钠、乳酸、苹果酸、草酸、丙二酸、羟基乙酸；所述的有机胺络合剂为下列之一：乙二胺四乙酸、羟基乙酸、乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺；所述的有机膦络合剂为下列之一：羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、2-羟基膦酰基乙酸。

7.根据权利要求1所述的用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的酸在解胶溶液中的用量为10~80ml/l。

8. 根据权利要求1所述的用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液，其特征在于：所述的络合剂在解胶溶液中的用量为0.5~50g/l。