聚合物基材表面選擇性金屬化方法及由該方法得到的表面具有金屬化圖案的聚合物基材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聚合物基材表面選擇性金屬化方法，包括用能量束對聚合物基材的需要形成圖案的表面進(jìn)行照射并將經(jīng)照射的聚合物基材進(jìn)行化學(xué)鍍，聚合物基材是將一種混合物成型而得到的，所述混合物含有作為基體組分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一種金屬化合物，至少部分聚合物的主鏈中含有酯基和/或酰胺基，能量束照射的條件使得經(jīng)照射的聚合物基材表面與水的接觸角為120°以上，金屬化合物選自式I所示的化合物。采用本發(fā)明的方法對聚合物基材表面進(jìn)行選擇性金屬化，形成的金屬鍍層對聚合物基材的附著力高。ABmOn?（式I）。
【專利說明】聚合物基材表面選擇性金屬化方法及由該方法得到的表面具有金屬化圖案的聚合物基材
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物基材表面選擇性金屬化方法，本發(fā)明還涉及由該方法得到的表面具有金屬化圖案的聚合物基材。
【背景技術(shù)】
[0002]在聚合物制品表面形成金屬層，作為電磁信號傳導(dǎo)的通路，廣泛用于汽車、工業(yè)、計算機(jī)、通訊等領(lǐng)域。在聚合物制品表面選擇性地形成金屬層是該類聚合物制品制造的一個核心環(huán)節(jié)。
[0003]將聚合物基材表面選擇性金屬化的一種方法是將化學(xué)鍍催化劑或促進(jìn)劑附著在聚合物基材的需要進(jìn)行金屬化的表面，促使鍍液中的金屬離子通過氧化還原反應(yīng)生成金屬，沉積在聚合物基材表面，進(jìn)而在聚合物基材表面形成金屬層。
[0004]例如，CN102752962A公開了一種具有金屬層的底材及其制造方法，其主要利用電漿表面處理造成底材表面的親水性或疏水性區(qū)域，并使用一種表面處理溶液在底材的親水或疏水表面附著一層由有機(jī)物或無機(jī)物形成的觸媒層或交換層或隔絕層，再使用一種金屬溶液，使觸媒層或交換層的表面因為觸媒反應(yīng)或交換反應(yīng)形成一金屬層；隔絕層則用于保護(hù)其它區(qū)域避免形成金屬層，且該金屬層可被圖案化，作為電路接點或線路。但是，該方法存在的不足是工藝復(fù)雜且形成的金屬鍍層對聚合物基材的附著力不夠高。
[0005]在聚合物基材表面形成催化劑層或化學(xué)鍍促進(jìn)劑層的另一種方法是在在形成聚合物基材的原料中混合化學(xué)鍍催化劑或促進(jìn)劑或其前驅(qū)物，然后成型，得到其中分散有催化劑或促進(jìn)劑或其前驅(qū)物的聚合物基材，在進(jìn)行化學(xué)鍍之前，用能量束(一般為激光)對需要形成圖案的表面進(jìn)行照射，以使被照射表面的聚合`物氣化，裸露出其中的催化劑或促進(jìn)劑或其前驅(qū)物(在為前驅(qū)物時，還需要利用能量束將前驅(qū)物活化，使其形成催化劑或促進(jìn)劑)，從而能夠在照射表面通過化學(xué)鍍形成金屬層。
[0006]例如，US2004/0241422A1報道了在聚合物基體中加入尖晶石結(jié)構(gòu)的無機(jī)化合物粉末，這些無機(jī)化合物含有銅、鎳、鈷、鉻、鐵等元素，然后用紫外激光(波長為248nm、308nm、355nm、532nm)和紅外激光(波長為1064nm和10600nm)進(jìn)行活化。US2004/0241422A1特別提到具有尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物可以在激光作用下還原出金屬單質(zhì)，將金屬單質(zhì)作為晶核，誘導(dǎo)化學(xué)沉積金屬，形成金屬層。然而，需要照射較高的激光能量才能將尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物還原為金屬單質(zhì)，一方面對塑料基材表面的破壞嚴(yán)重，另一方面化學(xué)鍍形成的金屬層對基材的附著力不好。
[0007]CN103313523A公開了一種電子線路的制作方法，該方法包括以下步驟:
[0008]準(zhǔn)備一線路載體，其中，所述線路載體的材料為高分子化合物，且所述高分子化合物中添加了疏水劑；
[0009]對所述線路載體的表面進(jìn)行選擇性電磁輻射，從而在所述線路載體的表面形成親水區(qū)域，且所述親水區(qū)域的形狀與所需的電子線路的形狀一致；[0010]對所述線路載體進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍，使金屬材料附著在所述親水區(qū)域內(nèi)，形成電子線路。
[0011]由此可見，現(xiàn)有的聚合物表面選擇性金屬化方法仍然需要進(jìn)行改進(jìn)。并且，對于在聚合物表面進(jìn)行化學(xué)鍍形成金屬層，現(xiàn)有的認(rèn)知一般為:氧化還原反應(yīng)主要發(fā)生在親水表面，在疏水表面則很難形成完整的金屬鍍層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中意外地發(fā)現(xiàn):通過將化學(xué)鍍催化劑或促進(jìn)劑或其前驅(qū)物分散在聚合物基材中，然后用例如激光的能量束照射需要金屬化的表面，使得被照射表面具有化學(xué)鍍活性，從而將聚合物基材表面選擇性金屬化時，如果控制能量束的照射條件使得經(jīng)照射的表面與水的接觸角為120°以上時，被照射的表面不僅仍然具有化學(xué)鍍活性，而且形成的金屬鍍層對聚合物基材的附著力更高。在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種聚合物基材表面選擇性金屬化方法，該方法包括以下步驟:
[0014](I)用能量束對聚合物基材的需要形成圖案的表面進(jìn)行照射，所述聚合物基材是將一種混合物成型而得到的，所述混合物含有至少一種作為基體組分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一種金屬化合物，至少部分所述聚合物的主鏈中含有酯基和/或酰胺基，所述能量束照射的條件使得經(jīng)照射的聚合物基材表面與水的接觸角為120°以上，所述金屬化合物選自式I所示的化合物，
[0015]ABmOn(式 I)
[0016]式I中，A為元素周期表中第8列、第9列、第10列和第11列金屬元素中的一種或兩種以上元素；或者A為A1和A2, A1為元素周期表中第8列、第9列、第10列和第11列金屬元素中的一種或兩種以上元素，A2為元素周期表中第I列和第2列中的一種或兩種以上元素；
[0017]A含有第8列金屬元素時，B為元素周期表中第4列、第6列、第7列和第13列中的一種或兩種以上元素；A不含第8列金屬元素時，B為元素周期表中第4列、第6列、第7列、第8列和第13列中的一種或兩種以上元素；
[0018]m=l 或 2，n=2、3 或 4，且 m < n ;
[0019](2)將經(jīng)照射的聚合物基材進(jìn)行化學(xué)鍍。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了由本發(fā)明的方法制備的表面具有金屬化圖案的聚合物基材。
[0021]采用本發(fā)明的方法對聚合物基材表面進(jìn)行選擇性金屬化，形成的金屬鍍層對聚合物基材的附著力聞。
【具體實施方式】
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種聚合物基材表面選擇性金屬化方法，該方法包括步驟(1):用能量束對聚合物基材的需要形成圖案的表面進(jìn)行照射。
[0023]所述聚合物基材是將一種混合物成型而得到的，所述成型物含有至少一種作為基體組分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一種金屬化合物。[0024]本發(fā)明中，作為基體組分的至少部分聚合物的主鏈中含有酯基(
【權(quán)利要求】
1.一種聚合物基材表面選擇性金屬化方法，該方法包括以下步驟: (1)用能量束對聚合物基材的需要形成圖案的表面進(jìn)行照射，所述聚合物基材是將一種混合物成型而得到的，所述混合物含有至少一種作為基體組分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一種金屬化合物，至少部分所述聚合物的主鏈中含有酯基和/或酰胺基，所述能量束照射的條件使得經(jīng)照射的聚合物基材表面與水的接觸角為120°以上，所述金屬化合物選自式I所示的化合物， ABmOn (式 I) 式I中，A為元素周期表中第8列、第9列、第10列和第11列金屬元素中的一種或兩種以上元素；或者A為A1和A2, A1為元素周期表中第8列、第9列、第10列和第11列金屬元素中的一種或兩種以上元素，A2為元素周期表中第I列和第2列中的一種或兩種以上元素； A含有第8列金屬元素時，B為元素周期表中第4列、第6列、第7列和第13列中的一種或兩種以上元素；A不含第8列金屬元素時，B為元素周期表中第4列、第6列、第7列、第8列和第13列中的一種或兩種以上元素；
m=l 或 2, n=2、3 或 4,且 m < n ; (2)將經(jīng)照射的聚合物基材進(jìn)行化學(xué)鍍。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的方法，其中，A為Fe、Cu和Ni中的一種或兩種以上；或者A為A1和A2, A1為Fe、Cu和Ni中的一種或兩種以上，A2為L1、Na、K、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba中的一種或兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，么為A1和AyA1與A2的摩爾比為1:0.1_10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，B為Al、Fe、Mn、Cr、Mo、W、Ti和Zr中的一種或兩種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬化合物為CuAla5Cra5O2'CaCu3Ti4O12,CuAlO2, CuCrO2, CuZrO3> NiTi03、NiffO4, CuMoO4, CuFeO2 和 FeMn2O4 中的一種或兩種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2和5中任意一項所述的方法，其中，以所述聚合物基材的總量為基準(zhǔn)，所述金屬化合物的含量為0.1-30重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述能量束照射的條件使得經(jīng)照射的聚合物基材表面與水的接觸角為130°以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述能量束照射的條件使得經(jīng)照射的聚合物基材表面與水的接觸角為130° -160°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7和8中任意一項所述的方法，其中，所述能量束為激光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述激光的波長為157nm至10.6 y m,所述激光的功率為10-20W，掃描速度為500-8000mm/s。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以作為基體組分的聚合物的總量為基準(zhǔn)，主鏈中含有酯基和/或酰胺基的聚合物的含量為50重量％以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、7、8和11中任意一項所述的方法，其中，主鏈中含有酯基和/或酰胺基的聚合物為聚酯和/或聚酰胺。
13.由權(quán)利要求1-12中任意一項所述的方法制備的表面具有金屬化圖案的聚合物基材。
【文檔編號】C23C18/38GK103774123SQ201410040525
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】宮清, 周維, 孫永亮 申請人:比亞迪股份有限公司