Pvc塑料表面親水化的改性方法
【專利摘要】PVC塑料表面親水化的改性方法,涉及一種PVC塑料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】,依次采用乙醇對PVC塑料進(jìn)行表面黏膜去除處理、堿液浸泡除去表面油脂、表面打磨粗化后,再采用氫氧化鐵膠體浸泡PVC塑料進(jìn)行改性處理,最后以氯化亞錫水溶液或葡萄糖水溶液進(jìn)行敏化處理。采用本發(fā)明方法改性后具有吸附性,可吸附二價錫離子,有利于后續(xù)的活化、鍍銅,所得鍍層均勻,與基體結(jié)合力好。另外,還符合環(huán)保要求,而且使用該技術(shù)可確保PVC塑料表面銅鍍層的正常附著,且表面均勻、導(dǎo)電率高、著附能力強(qiáng)。
【專利說明】PVC塑料表面親水化的改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PVC塑料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】,特別是表面親水化的改性技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)鍍銅技術(shù)主要應(yīng)用于印制線路板孔金屬化和塑料電鍍,無論是裝飾性還是功能性的塑料電鍍,化學(xué)鍍銅都可以保證獲得良好的導(dǎo)電性能底層。塑料表面化學(xué)鍍銅之前需對其進(jìn)行粗化處理,目的是為了將憎水性塑料表面變成親水性,便于鍍層的沉積;另一方面增加基體與鍍層的接觸面積,增強(qiáng)結(jié)合力。
[0003]對于塑料電鍍,目前較為常用的化學(xué)粗化體系有高鉻型粗化液、高錳酸鉀粗化液等,是利用粗化液的強(qiáng)氧化性對塑料基底進(jìn)行腐蝕,得到粗化的效果。但是六價鉻會對環(huán)境產(chǎn)生污染,且對人體有致癌作用,危害極大。而錳為重金屬元素,在工業(yè)上使用受到了一定程度的限制。因此,需要開發(fā)出一種環(huán)保型的粗化液。
[0004]塑料表面親水化的另一個手段就是對表面進(jìn)行改性,通過表面改性,將其變成親水性,以實現(xiàn)化學(xué)鍍的目的。如《材料保護(hù)》中的一篇文章《偶聯(lián)劑在PVC塑料化學(xué)鍍N1-Cu-P前處理中的應(yīng)用》中使用KH550,KH560,NTC-401三種偶聯(lián)劑對PVC塑料進(jìn)行表面親水性改性,取代了傳統(tǒng)的鉻酸粗化,但是這種方法也存在一定的問題,如浸泡過KH550的塑料片表面容易出現(xiàn)液滴聚集的狀態(tài),干燥后,表面改性不均勻?!稇?yīng)用表面科學(xué)》中的一篇文章使用了一種半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠膜對塑料表面進(jìn)行改性,但需要在改性前對塑料進(jìn)行化學(xué)粗化,同樣涉及到了重金屬錳。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種操作簡便、條件易控的PVC塑料基體表面改性方法,以便形成質(zhì)量好的導(dǎo)電金屬鍍層。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案是:依次采用乙醇對PVC塑料進(jìn)行表面黏膜去除處理、堿液浸泡除去表面油脂、表面打磨粗化后,再采用氫氧化鐵膠體浸泡PVC塑料進(jìn)行改性處理,最后以氯化亞錫水溶液或葡萄糖水溶液進(jìn)行敏化處理。
[0007]本發(fā)明采用氫氧化鐵膠體代替粗化,對PVC塑料基體表面進(jìn)行改性。突出的特點是:改性時采用的親水化改性劑和改性條件的選擇。氫氧化鐵膠體的具體成分為氫氧化鐵膠體粒子,離子Fe3+,Cl_,H+,0H_,氫氧化鐵膠體呈膠狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有吸附性,可吸附二價錫離子,有利于后續(xù)的活化、鍍銅,所得鍍層均勻,與基體結(jié)合力好。另外,親水化改性劑采用不同濃度的氫氧化鐵膠體取代污染環(huán)境的高鉻型粗化液,符合環(huán)保要求,而且使用該技術(shù)可確保PVC塑料表面銅鍍層的正常附著,且表面均勻、導(dǎo)電率高、著附能力強(qiáng),可應(yīng)用于電子產(chǎn)業(yè)與裝飾行業(yè)。
[0008]本發(fā)明制備氫氧化鐵膠體有兩種方法:
方法一是:將蒸餾水升溫至沸后滴加質(zhì)量百分比濃度為1.5~13%的三氯化鐵水溶液,保溫于100°C反應(yīng)制得氫氧化鐵膠體。使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5~13%的三氯化鐵溶液與沸水反應(yīng)制備氫氧化鐵膠體,操作簡便,易于實現(xiàn)。
[0009]方法二是:將濃度為0.1~0.2 mol/L的三氯化鐵乙醇溶液和濃度為0.2~1.0mol/L的氨乙醇溶液以體積比為2:3的比例混合,在反應(yīng)體系溫度為60~70°C的條件下反應(yīng),制得膠體粉末,再將膠體粉末放入蒸餾水中攪拌溶解,得氫氧化鐵膠體。使用濃度為
0.1~0.2 mol/L的三氯化鐵乙醇溶液與氨乙醇溶液反應(yīng)可制備出粉末狀氫氧化鐵,制備過程中可以避免三氯化鐵的水解,且產(chǎn)物易于存放,便于后期的多次使用。
[0010]本發(fā)明代替了傳統(tǒng)粗化液,降低了鉻離子以及錳元素對于環(huán)境的危害,所得鍍層顏色均一,導(dǎo)電性好,與基體的附著強(qiáng)度高。在PVC塑料表面化學(xué)鍍銅,可以將其作為電鍍銅或置換鍍銀的基底來使用,擴(kuò)大了塑料的應(yīng)用范圍,可作為裝飾用材料,也能用于微電子器件領(lǐng)域。
[0011]另外,本發(fā)明浸泡用所述氫氧化鐵膠體的溫度為40~55°C,浸泡時間為0.5~6h。在此溫度以及浸泡時間下,PVC塑料表面氫氧化鐵膠體附著較多且均勻,同時,PVC塑料表面與氫氧化鐵的結(jié)合較好,能得到較好的親水改性的塑料片基體。
[0012]本發(fā)明敏化處理的所述氯化亞錫水溶液中氯化亞錫濃度為5~25g/L ;葡萄糖水溶液中葡萄糖濃度為20~50g/L。本發(fā)明可以在塑料基體表面形成微溶水的凝膠Sn2 (OH) 3C1,凝膠黏附在基體表面吸附具有活性的金屬位點,便于金屬鍍層的沉積。
[0013]本發(fā)明所述堿液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~30%的氫氧化鈉水溶液。使用該濃度的氫氧化鈉溶液可以充分地除去塑料表面油脂,便于氫氧化鐵膠體的附著,增強(qiáng)結(jié)合力。
[0014]在鍍銅前,將敏化處理后的PVC塑料置于銀氨溶液中浸泡活化,完成鍍銅前處理步驟,就可將處理好的PVC塑料置于鍍銅液中進(jìn)行化學(xué)鍍銅了。
[0015]本發(fā)明的主要優(yōu)點:
1、使用氫氧化鐵膠體對塑料表面進(jìn)行改性,可以充分利用氫氧化鐵的吸附性,成功地進(jìn)行敏化活化以及后續(xù)鍍銅,所的鍍層顏色均勻,導(dǎo)電性好,與基體結(jié)合力好。
[0016]2、使用氫氧化鐵膠體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)粗化,降低了鉻離子以及錳元素對于環(huán)境的危害,做到前處理的環(huán)?;?。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為改性后PVC塑料樣品接觸角圖。
圖2為在改性后的PVC塑料樣品表面化學(xué)鍍銅后的實物圖。
[0018]
【具體實施方式】
氫氧化鈉膠體使用沸水法和化學(xué)法均可制備。
[0019]沸水法:將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的三氯化鐵溶液滴到沸水中,制備出氫氧化鐵膠體。
[0020]化學(xué)法:通過三氯化鐵乙醇溶液和氨乙醇溶液反應(yīng)制備得到膠體粉末,再將膠體粉末放入蒸餾水中攪拌溶解,可得透明的膠體溶液。
[0021]實施例一
改性處理:將PVC塑料試樣依次置于乙醇中對其表面進(jìn)行黏膜去除處理、以濃度為10~30%的氫氧化鈉水溶液浸泡除去表面油脂、以砂紙打磨使試樣表面粗化、以55°C的氫氧化鐵膠體浸泡0.5 ho取出試樣干燥后,再以5~25g/L的氯化亞錫水溶液敏化處理。
[0022]本例所用的氫氧化鐵膠體的配制方法是:將40mL蒸餾水升溫至沸,然后滴加6mL質(zhì)量百分比濃度為1.5%的三氯化鐵水溶液,保溫于100°C反應(yīng)2min,制得。
[0023]活化:在鍍銅前,將敏化處理后的試樣置于銀氨溶液中浸泡活化。
[0024]應(yīng)用:將處理好的鍍件試樣置于鍍液中,按常規(guī)方法進(jìn)行化學(xué)鍍銅。
[0025]實施例二
改性處理:將PVC塑料試樣依次置于乙醇中對其表面進(jìn)行黏膜去除處理、以濃度為10~30%的氫氧化鈉水溶液浸泡除去表面油脂、以砂紙打磨使試樣表面粗化、以50°C的氫氧化鐵膠體浸泡I h。取出試樣干燥后,再以5~25g/L的氯化亞錫水溶液敏化處理。
[0026]本例所用的氫氧化鐵膠體的配制方法是:將40mL蒸餾水升溫至沸,然后滴加2.5HiL質(zhì)量百分比濃度為4.7%的三氯化鐵水溶液,保溫于100°C反應(yīng)2min,制得。
[0027]活化:在鍍銅前,將敏化處理后的試樣置于銀氨溶液中浸泡活化。
[0028]應(yīng)用:將處理好的鍍件試樣置于鍍液中,按常規(guī)方法進(jìn)行化學(xué)鍍銅。
[0029]實施例三
改性處理:將PVC塑料試樣依次置于乙醇中對其表面進(jìn)行黏膜去除處理、以濃度為10~30%的氫氧化鈉水溶液浸泡除去表面油脂、以砂紙打磨使試樣表面粗化、以45°C的氫氧化鐵膠體浸泡2h。取出試樣干燥后,再以5~25g/L的氯化亞錫水溶液敏化處理。
[0030]本例所用的氫氧化鐵膠體的配制方法是:將40mL蒸餾水升溫至沸,然后滴加I mL質(zhì)量百分比濃度為9.2%的三氯化鐵水溶液,保溫于100°C反應(yīng)3min,制得。
[0031]活化:在鍍銅前,將敏化處理后的試樣置于銀氨溶液中浸泡活化。
[0032]應(yīng)用:將處理好的鍍件試樣置于鍍液中,按常規(guī)方法進(jìn)行化學(xué)鍍銅。
[0033]實施例四
改性處理:將PVC塑料試樣依次置于乙醇中對其表面進(jìn)行黏膜去除處理、以濃度為10~30%的氫氧化鈉水溶液浸泡除去表面油脂、以砂紙打磨使試樣表面粗化、以40°C的氫氧化鐵膠體浸泡6h。取出試樣干燥后,再以5~25g/L的氯化亞錫水溶液敏化處理。
[0034]本例所用的氫氧化鐵膠體的配制方法是:將40mL蒸餾水升溫至沸,然后滴加0.5mL質(zhì)量百分比濃度為12.6%的三氯化鐵水溶液,保溫于100°C反應(yīng)3min,制得。
[0035]活化:在鍍銅前,將敏化處理后的試樣置于銀氨溶液中浸泡活化。
[0036]應(yīng)用:將處理好的鍍件試樣置于鍍液中,按常規(guī)方法進(jìn)行化學(xué)鍍銅。
[0037]實施例五
改性處理:將PVC塑料試樣依次置于乙醇中對其表面進(jìn)行黏膜去除處理、以濃度為10~30%的氫氧化鈉水溶液浸泡除去表面油脂、以砂紙打磨使試樣表面粗化、以50°C的氫氧化鐵膠體溶液浸泡4h。取出試樣干燥后,再以5~25g/L的氯化亞錫水溶液敏化處理。
[0038]本例所用的氫氧化鐵膠體的配制方法是:取20 ml濃度為0.1mo 1/L的三氯化鐵乙醇溶液和30ml濃度為0.4mol/L的氨乙醇溶液在反應(yīng)體系溫度為60°C的條件下反應(yīng),制得膠體粉末,再將膠體粉末放入蒸餾水中攪拌溶解,得透明的氫氧化鐵膠體溶液。
[0039]活化:在鍍銅前,將敏化處理后的試樣置于銀氨溶液中浸泡活化。
[0040]應(yīng)用:將處理好的鍍件試樣置于鍍液中,按常規(guī)方法進(jìn)行化學(xué)鍍銅。
[0041]實施例六
改性處理:將PVC塑料試樣依次置于乙醇中對其表面進(jìn)行黏膜去除處理、以濃度為10~30%的氫氧化鈉水溶液浸泡除去表面油脂、以砂紙打磨使試樣表面粗化、以50°C的氫氧化鐵膠體溶液浸泡4h。取出試樣干燥后,再以20~50g/L的葡萄糖水溶液敏化處理。
[0042]本例所用的氫氧化鐵膠體的配制方法是:取10 ml濃度為0.2mol/L的三氯化鐵乙醇溶液和15ml濃度為0.8 mol/L的氨乙醇溶液在反應(yīng)體系溫度為70 °C的條件下反應(yīng),制得膠體粉末,再將膠體粉末放入蒸餾水中攪拌溶解,得透明的氫氧化鐵膠體溶液。
[0043]本例所使用的葡萄糖水溶液敏化處理溫度為25°C,浸泡時間為20min。
[0044]活化:在鍍銅前,將敏化處理后的試樣置于銀氨溶液中浸泡活化。
[0045]應(yīng)用:將處理好的鍍件試樣置于鍍液中,按常規(guī)方法進(jìn)行化學(xué)鍍銅。
[0046]效果
上述實施例一至例六所得的塑料片進(jìn)行接觸角的測量,均可發(fā)現(xiàn)塑料表面成功改性,接觸角低于90°,如圖1所示。
[0047]經(jīng)后續(xù)的處理以及鍍銅所得銅層均勻,導(dǎo)電性好,與基體結(jié)合力好,如圖2所示。經(jīng)測試,銅層與PVC塑料試樣的結(jié)合力為I~1.5kg/cm。
【權(quán)利要求】
1.一種PVC塑料表面親水化的改性方法,依次采用乙醇對PVC塑料進(jìn)行表面黏膜去除處理、堿液浸泡除去表面油脂、表面打磨粗化后,再對PVC塑料進(jìn)行改性處理,最后以氯化亞錫水溶液或葡萄糖水溶液進(jìn)行敏化處理;其特征在于所述改性處理時采用氫氧化鐵膠體浸泡PVC塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性方法,其特征在于:將蒸餾水升溫至沸后滴加質(zhì)量百分比濃度為1.5~13%的三氯化鐵水溶液,保溫于100°C反應(yīng)制得氫氧化鐵膠體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性方法,其特征在于:將濃度為0.1~0.2mol/L的三氯化鐵乙醇溶液和濃度為0.2~lmol/L的氨乙醇溶液以體積比為2:3的比例混合,在反應(yīng)體系溫度為60~70°C的條件下反應(yīng),制得膠體粉末,再將膠體粉末放入蒸餾水中攪拌溶解,得氫氧化鐵膠體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述改性方法,其特征在于:浸泡用所述氫氧化鐵膠體的溫度為40~55°C,浸泡時間為0.5~6h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性方法,其特征在于:將敏化處理后的PVC塑料置于銀氨溶液中浸泡活化 。
【文檔編號】C23C18/30GK104073788SQ201410346546
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】劉天晴, 韓晶晶 申請人:揚州大學(xué)