一种用于ABS塑料电镀的表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种用于ABS塑料电镀的表面处理方法，采用一步溶胀涂覆氧化石墨烯再还原的工艺方法，直接在ABS制品表面形成均匀连续的导电层，避免使用重金属盐和贵金属，大幅度缩短了工艺流程和成本，简便易行、高效、可操作性高且成本较低，可适用于工业化大规模生产和应用，具有重要的实际应用价值。

A surface treatment method for ABS plastics electroplating

The invention discloses a surface treatment method for ABS plastics electroplating. By adopting a one-step swelling coating and graphene oxide reductive process, a uniform and continuous conductive layer is formed directly on the surface of ABS products, avoiding the use of heavy metal salts and precious metals, thus greatly shortening the process flow and cost, and being simple, feasible, efficient and convenient. With high maneuverability and low cost, it can be applied to industrial large-scale production and application, and has important practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种用于ABS塑料电镀的表面处理方法
本专利技术属于石墨烯技术和塑料表面处理
，具体涉及一种用于ABS塑料电镀的表面处理方法。
技术介绍
近年来，随着科技的进步以及新型材料的不断涌现，塑料、玻璃、陶瓷、石膏等非金属材料在工业上和日常生活中的应用越来越广泛，许多以前用金属制作的产品现在已被塑料等产品取代，这些都大幅度降低了产品的重量和成本。但塑料也有一定的缺点：不导电、不导热、不耐磨、易变形、不耐污染、缺乏金属光泽和美观性等，从而在一定程度上限值了其使用范围。如果在塑料表面镀一层金属，就有可能弥补其缺点，大大提高其使用性能。由于塑料本身不能导电，在塑料表面使用特殊方法处理后可以得到一层金属层，使塑料不仅具有自身质量轻的特点，还具备金属的性质，如导电性、耐磨性和传热性等。因而，塑料表面的金属化工艺得到了广泛的关注，并且发展迅速，已经广泛应用于屏蔽技术、微电子技术、电化学防护、印刷板电路等领域塑料。目前，最为广泛使用的五大通用塑料包括：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和ABS。其中，ABS工程塑料是由丙烯睛、丁二烯、苯乙烯共聚而成的三元共聚物，聚丁二烯(PB)以枝节相分散在聚丙烯睛-苯乙烯相(SAN)中。因此，ABS树脂兼具三种单体的优良性能，不仅具有良好的韧性、化学稳定性、较低的价格、抗冲击性、耐热性、耐低温性、优良的电气性能，还具备易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，并且容易涂装、着色，可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、航天航空、汽车、造船、电子电器、仪器仪表、卫浴配件、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。为了提高ABS塑料的美观度、导电导热性、耐磨性和耐腐蚀性等，通常需要对ABS工件进行电镀。ABS塑料电镀制品具有塑料和金属两者的特性：它的比重小，耐腐蚀性能良好，成型简便，具有金属光泽和金属的质感，还具有导电、导磁和焊接等特性。由于金属镀层对光、大气等外界因素具有较高的稳定性，因而塑料电镀金属后，可防止塑料老化，延长塑料件的使用寿命。随着工业的迅速发展、塑料电镀的应用日益广泛，成为塑料产品中表面装饰的重要手段之一。ABS塑料通过电镀不仅可以增强其本身的强度性质，而且使其具有更为良好的化学稳定性和导电性能，具有装饰性，从而进一步扩大了其应用领域，可以应用于电子工业、医疗器械、仪器仪表、汽车配件、机械部件、日用品和室内装饰等领域。但是由于ABS塑料是绝缘的，要进行电镀，就必须先对基体进行表面金属化，在其表面包覆一层导电层使其表面能够导电。塑料表面金属化方法基本上可以分成两大类：湿法镀覆及不需要溶液的干法镀覆，湿法主要包括涂导电胶法、化学镀和电镀技术，干法主要有真空蒸镀、阴极溅射和喷镀等。其中，干法镀覆设备昂贵、成本较高，条件要求也较为苛刻，很难实现工业化大规模生产制备；而湿法镀覆作为一种新型的金属化处理技术，以其工艺简单、节能、产品质量稳定而日益得到人们的关注。如图1a所示，当前，ABS塑料普遍使用的电镀工艺可以简单地分成两大步：第一步是塑料电镀的前处理，即预镀，通过化学镀在ABS塑料表面覆盖一层导电膜，大致流程为：除油-粗化-中和-敏化-活化-还原-化学镍；第二步是塑料电镀，即在化学镀的基础上进一步电镀，得到更好的结合度和光泽度，大致流程为：预镀镍-光亮铜-半光亮镍-光亮镍-镍封-光亮铬。传统化学镀的粗化过程使用了大量的铬酐、硫酸等强氧化性溶液，敏化过程使用了大量的二价锡盐、三价钛盐等重金属盐，而活化过程所使用的活化液含有金、银、铂、钯等贵金属，过程繁琐、成本较高，而且预镀过程会产生大量的废水和重金属离子，比如Cr(VI)容易对人体和环境造成严重伤害。长期在微蚀车间或镀铬车间工作的职工会感染Cr(VI)，严重时甚至会出现鼻隔膜穿孔和皮肤癌。而每年万吨之多的工程塑料通过铬酐-硫酸体系微蚀后进行表面金属化，由此导致的环境污染也显而易见。由此可见，有必要研究一种更为简便环保的预镀工艺，简化工艺流程，并避免大量使用重金属盐和贵金属，以使ABS塑料的预镀过程更为经济环保。除此之外，研究开发无铬预镀工艺不仅能满足现代工业的需求，而且对于保护人类自身以及生活环境是十分必要和非常紧迫的。因此除了通过上述传统方法在塑料表面进行化学镀铜或镀镍外，近年来关于塑料电镀的工艺改善也涌现出大量的成果，有相关研究者通过在塑料表面负载聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、PEDOT-PSS、聚硫代苯等导电高分子材料或导电涂黑材料，从而在塑料基材上形成一层导电过渡涂层。胡磊等在公开号为CN105603477B的中国专利申请中，利用导电炭黑本身的导电性能、成膜性能及其对金属离子的吸附性能，在ABS塑料表面形成导电层，随后进行电镀铜。该工艺方法虽然避免了表面粗化、活化等工艺，减少了铬酸、盐酸等的使用，但是其步骤仍然过于繁琐，由于导电涂黑极易团聚，且其导电性能远不如石墨烯材料，需要先对炭黑粒子进行氧化处理并负载金属纳米颗粒，该过程需要使用价格较为昂贵的贵金属盐以及绝缘的分散润湿剂，使得其成本未能得到较优的控制，而且涂层导电性也会受到较大的影响；除此之外，该专利所述工艺方法是将改性过后的导电炭黑配制成浆料，随后在ABS塑料表面先涂布高分子胶黏剂，再把导电涂黑浆料喷涂于ABS塑料表面，所用高分子胶黏剂仅仅起到双面胶的作用，结合力无法得到保证，使得涂层和塑料基材之间没有形成化学键或物理铆合，这将影响整个镀膜的结合力和均匀性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种用于ABS塑料电镀的表面处理方法。本专利技术的理论依据是：石墨烯虽然具备优异的光电性能和力学性能，但是石墨烯特殊的二维结构和超大的比表面积，以及石墨烯微片之间强烈的范德华引力，致使石墨烯难以在溶剂和聚合物基体中良好分散，限制了其在复合材料领域的应用。为了使石墨烯在溶剂和基体中得到良好分散，通常需要对石墨烯进行功能化改性或接枝，不仅过程繁琐，而且所得石墨烯溶液的浓度较低，导电性也被严重削弱。然而，氧化石墨烯(GO)片层表面和边缘带有大量亲水性的含氧官能团，能够溶解于大多数溶剂中，涂覆于基底上并干燥后能够形成均匀连续的GO涂层，GO涂层虽然电阻率较高，导电性不理想，但通过一定手段将该涂层还原后能够得到导电性良好的石墨烯涂层。另一方面，鉴于有机溶剂如THF、丙酮、环己酮、氯仿、甲苯等可以对ABS塑料产生溶胀和微腐蚀作用，有机溶剂分子能够渗入ABS塑料表面，ABS聚合物分子也能够向有机溶剂中扩散、溶解，从而改变塑料表面的结构、质量和体积，使得塑料表面发生一定程度的粗化，提高其亲水性和粘附力。因此，可以考虑将还原氧化石墨烯的导电性和有机溶剂对ABS塑料的溶胀、微腐蚀作用结合起来，在ABS制品表面涂覆石墨烯导电层，实现ABS制品的无铬预镀。先在有机溶剂和蒸馏水中溶解一定质量的GO粉末，特别地，也可以同时溶解一定量的硫酸铜晶体，形成不同浓度的GO混合溶液，再将ABS制品浸泡于该溶液中进行涂覆处理。浸泡处理过程中有机溶剂会使ABS塑料发生溶胀和轻微腐蚀，在ABS塑料表面形成微孔的同时，使得GO微片渗透并牢牢附着于塑料表层，烘干并经过还原处理后在ABS制品表面形成均匀连续的石墨烯导电层。可将此思路应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于ABS塑料电镀的表面处理方法，其特征在于：先用除油碱液对ABS制品进行表面除油处理，再采用一步溶胀法在ABS制品的表面涂覆氧化石墨烯层，最后将改氧化石墨烯层还原为导电层。

【技术特征摘要】
1.一种用于ABS塑料电镀的表面处理方法，其特征在于：先用除油碱液对ABS制品进行表面除油处理，再采用一步溶胀法在ABS制品的表面涂覆氧化石墨烯层，最后将改氧化石墨烯层还原为导电层。2.如权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于：所述除油碱液由氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠、表面活性剂和蒸馏水制成。3.如权利要求2所述的表面处理方法，其特征在于：所述除油碱液中氢氧化钠的浓度为20～80g/L，磷酸钠的浓度为30～45g/L，碳酸钠的浓度为15～50g/L，表面活性剂的浓度为1～5mL/L。4.如权利要求2所述的表面处理方法，其特征在于：所述表面活性剂包括非离子型表面活性剂和/或阴离子型表面活性剂。5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的表面处理方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将ABS制品浸泡于所述除油碱液中并于35～75℃进行除油处理10～40min，接着取出并用蒸馏水清洗以除去残留的除油碱液，然后干燥，获得除油ABS制品；(2)将片径为1.3～150um的氧化石墨烯分散于由有机溶剂和蒸馏水组成的混合溶剂中，获得氧化石墨烯预镀液；上述有机溶剂包括四氢呋喃、丙酮、环己酮、乙醇、甲苯、氯仿、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷和乙醇中的至少一种；(3)常温下，将上述除油ABS制品浸泡于上述氧化石墨烯预镀液中1～5min，然后取出进行干燥，在所述有机溶剂对除油ABS制品产生溶胀和微腐蚀作用的同时，氧化石墨烯渗透并附着与除油ABS制品的表层，经上述干燥后，获得表面具有均匀连续的氧化石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国华，许传凯，肖平生，刘飞翔，刘泉根，
申请(专利权)人：华侨大学，路达厦门工业有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35