一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法，包括以下步骤：（1）将硅烷、表面修饰助剂、乙醇和去离子水置于分散机中高速搅拌5 min后加入10~200g/L催化剂离子溶液搅拌10 min，调节pH值为4，继续搅拌6h，并调节溶液的表面张力使其小于聚合物基材的表面张力；（2）采用10%的氢氧化钠溶液浸泡聚合物基材20min，并用离子水清洗、烘干，再在聚合物基材表面选择性印制功能性活化液之后置于80~150℃的条件下干燥5~10 min；（3）将基材浸入15~220g/L还原剂溶液中；（4）将基体在去离子水中清洗，浸入化学镀液中施镀，化学镀后40~100℃干燥1~30 min。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术的制备方法可以对不同聚合物基材进行工艺简单的化学镀；能够得到附着力高的化学镀层。

A method of selective electroless plating on polymer substrate

The invention discloses a method for selective electroless plating on the surface of polymer substrates, which comprises the following steps: (1) Silane, surface modification additives, ethanol and deionized water are placed in a disperser and stirred at high speed for 5 minutes, then 10-200 g/L catalyst ion solution is added to stir for 10 minutes, adjusting the pH value to 4, stirring continuously for 6 hours, and adjusting the solution. Surface tension makes it less than the surface tension of polymer substrates; (2) soak polymer substrates in 10% sodium hydroxide solution for 20 minutes, wash and dry them with ionic water, and then dry them for 5-10 minutes after selectively printing functional activation solution on polymer substrates at 80-150 C; (3) immerse the substrates in 15-220 G. (4) The matrix was washed in deionized water, immersed in electroless plating solution and plated, then dried at 40-100 C for 1-30 min. The beneficial effect of the invention is that the preparation method of the invention can carry out simple electroless plating on different polymer substrates and can obtain electroless plating with high adhesion.

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法
本专利技术属于聚合物表面金属化领域，尤其涉及到一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法。
技术介绍
聚合物表面选择性金属化具有成本低、易携带、可弯曲和生物相容性强等优势，在显示器，选择性屏蔽，集成化金属微器件（微电极，微加热器，微传感器等）电路等众多领域都具有潜在应用价值，引起国内外研究者们广泛关注。目前关于聚合物表面区域金属化目前主要采用沉积-光刻技术，热压技术和选择性化学镀技术。其中选择性化学镀技术因其操作简单、精度高、成本低和不受基底的表面形态限制受到广泛关注。例如，专利200510110438.6和专利200510110437.1公开了一种激光诱导选择性化学镀的方法，将催化剂粒子胶体涂布在基体上，通过紫外光或激光选择性辐射，使催化剂粒子被还原成金属粒子并嵌入基体中，未辐射区域的胶体离子被清洗掉，然后实施化学镀即可得到基体上微米级图形化的化学镀层。专利200810142571.3公开了一种用于塑料基材的选择性化学镀方法，此方法先在基材上涂覆纳米金属浆料，然后激光刻蚀，最后进行化学涂覆。这两种发法均采用激光刻蚀制备图案，不仅成本高，操作难度大，而且对基材要求也比较高，都与本专利技术专利有明显技术上的差异。再如专利201080027204.4公开了金属在塑料基板上的选择性沉积方法，但是此专利与本专利技术专利具有明显技术上的差异。此方法包含将塑料制品磺化、活化该磺化的塑料制品以使其上接受镀覆。此方法只适用于塑料基材，另外涉及到磺化反应，不环保。再如专利201410125969.1和201510390594.6公开了一种在聚合物基材表面化学镀的方法，此方法是在聚合物基材表面选择性印制成膜后富含活性基团的底涂，活化敏化后化学施镀，该方法是通过选择性印制的底涂表面吸附催化剂粒子，实现聚合物表面选择性活化和化学镀，这些专利涉及的聚合物表面化学镀都包括三个工艺环节：聚合物表面改性；活化和化学镀施镀。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法，以解决现有技术中的不足，它能够简化目前工艺流程，节能环保，无毒无害。本专利技术提供了一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法，包括以下步骤：（1）将硅烷、表面修饰助剂、乙醇和去离子水置于分散机中高速搅拌5min得均匀溶液，后加入10~200g/L催化剂离子溶液继续搅拌10min，再调节pH值为4，继续搅拌6h，并调节溶液的表面张力使其小于聚合物基材的表面张力，即得功能性活化液；（2）采用10%的氢氧化钠溶液浸泡聚合物基材20min，并用离子水清洗、烘干，再在聚合物基材表面选择性印制步骤（1）所得功能性活化液之后置于80~150℃的条件下干燥5~10min；（3）将步骤（2）中的基材浸入15~220g/L还原剂溶液中；（4）将步骤（3）所得基体在去离子水中清洗，浸入化学镀液中施镀，化学镀后40~100℃干燥1~30min，得到表面选择性金属化聚合物基材。优选的是，步骤（1）中所述的硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，巯丙基三乙氧基硅烷，巯丙基三甲氧基硅烷，乙二胺丙基三乙氧基硅烷，乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。优选的是，步骤（1）中所述硅烷、乙醇和去离子水质量比为（8~30）：60：10，调节pH的试剂为10%的盐酸、30%醋酸或30%的柠檬酸中的至少一种，催化剂离子溶液中的催化剂离子为钯离子、铂离子、银离子和金离子中的至少一种。优选的是，步骤（1）中使用乙二醇和/或丙三醇调节溶液的表面张力。优选的是，步骤（1）中所述的表面修饰助剂为纳米颗粒或高沸点溶剂中的至少一种。优选的是，所述纳米颗粒为二氧化硅，石墨烯，碳纳米管，碳纤维，二氧化锆，三氧化二铝中的至少一种；所述高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮，六甲基亚膦酰三胺，六乙基亚膦酰三胺，三甘醇，二甘醇，甘油，石蜡油、硅油中的至少一种。优选的是，步骤（2）中所述的聚合物基材材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、无纺布、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯中的至少一种。优选的是，步骤（3）中所述的还原剂为次亚磷酸钠或甲醛中的至少一种。优选的是，所述步骤（2）中的功能性活化液印制方法为喷涂、打印、丝网印刷、刮涂、凹版印刷和旋涂中的至少一种。优选的是，所述步骤（4）中化学镀包括化学镀铜、化学镀镍和化学镀银中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的制备方法可以对不同聚合物基材进行工艺简单的化学镀；能够得到附着力高的化学镀层。本专利技术的制备方法工艺简单，节能环保，无毒无害，可以工业化。附图说明图1是聚对苯二甲酸乙二醇酯基材表面选择性化学镀铜；图2是聚丙烯基材表面选择性化学镀铜。具体实施方式下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法，包括以下步骤：（1）将硅烷、表面修饰助剂、乙醇和去离子水置于分散机中高速搅拌5min得均匀溶液，后加入10~200g/L催化剂离子溶液继续搅拌10min，再调节pH值为4，继续搅拌6h，并调节溶液的表面张力使其小于聚合物基材的表面张力，即得功能性活化液；（2）采用10%的氢氧化钠溶液浸泡聚合物基材20min，并用离子水清洗、烘干，再在聚合物基材表面选择性印制步骤（1）所得功能性活化液之后置于80~150℃的条件下干燥5~10min；（3）将步骤（2）中的基材浸入15~220g/L还原剂溶液中；（4）将步骤（3）所得基体在去离子水中清洗，浸入化学镀液中施镀，化学镀后40~100℃干燥1~30min，得到表面选择性金属化聚合物基材。步骤（1）中所述的硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，巯丙基三乙氧基硅烷，巯丙基三甲氧基硅烷，乙二胺丙基三乙氧基硅烷，乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。水解的硅烷形成的硅醇基同基材具有较好的附着力，使镀层具有较高的附着力，且硅烷中的活性基团可吸附催化剂粒子，进而催化化学镀反应，当活化液印制在聚合物表面时，同时实现改性聚合物和活化聚合物表面。步骤（1）中所述硅烷、乙醇和去离子水质量比为（8~30）：60：10，调节pH的试剂为10%的盐酸、30%醋酸或30%的柠檬酸中的至少一种，催化剂离子溶液中的催化剂离子为钯离子、铂离子、银离子和金离子中的至少一种。步骤（1）中使用乙二醇和/或丙三醇调节溶液的表面张力。步骤（1）中所述的表面修饰助剂为纳米颗粒或高沸点溶剂中的至少一种。纳米颗粒或高沸点溶剂可使硅烷成膜后表面形成一定粗糙度，增加镀层和衬底间的接触面积，使镀层具有较高的附着力。所述纳米颗粒为二氧化硅，石墨烯，碳纳米管，碳纤维，二氧化锆，三氧化二铝中的至少一种；所述高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮，六甲基亚膦酰三胺，六乙基亚膦酰三胺，三甘醇，二甘醇，甘油，石蜡油、硅油中的至少一种。步骤（2）中所述的聚合物基材材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、无纺布、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将硅烷、表面修饰助剂、乙醇和去离子水置于分散机中高速搅拌 5 min 得均匀溶液，后加入10~200g/L催化剂离子溶液继续搅拌10 min，再调节pH值为4，继续搅拌6h，并调节溶液的表面张力使其小于聚合物基材的表面张力，即得功能性活化液；（2）采用10%的氢氧化钠溶液浸泡聚合物基材20min，并用离子水清洗、烘干，再在聚合物基材表面选择性印制步骤（1）所得功能性活化液之后置于80~150 ℃的条件下干燥5~10 min；（3）将步骤（2）中的基材浸入15~220g/L还原剂溶液中；（4）将步骤（3）所得基体在去离子水中清洗，浸入化学镀液中施镀，化学镀后40~100 ℃干燥1~30 min，得到表面选择性金属化聚合物基材。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物基材表面选择性化学镀的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将硅烷、表面修饰助剂、乙醇和去离子水置于分散机中高速搅拌5min得均匀溶液，后加入10~200g/L催化剂离子溶液继续搅拌10min，再调节pH值为4，继续搅拌6h，并调节溶液的表面张力使其小于聚合物基材的表面张力，即得功能性活化液；（2）采用10%的氢氧化钠溶液浸泡聚合物基材20min，并用离子水清洗、烘干，再在聚合物基材表面选择性印制步骤（1）所得功能性活化液之后置于80~150℃的条件下干燥5~10min；（3）将步骤（2）中的基材浸入15~220g/L还原剂溶液中；（4）将步骤（3）所得基体在去离子水中清洗，浸入化学镀液中施镀，化学镀后40~100℃干燥1~30min，得到表面选择性金属化聚合物基材。2.根据权利要求1所述的聚合物基材表面选择性化学镀的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，巯丙基三乙氧基硅烷，巯丙基三甲氧基硅烷，乙二胺丙基三乙氧基硅烷，乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。3.根据权利要求1所述的聚合物基材表面选择性化学镀的方法，其特征在于：步骤（1）中所述硅烷、乙醇和去离子水质量比为（8~30）：60：10，调节pH的试剂为10%的盐酸、30%醋酸或30%的柠檬酸中的至少一种，催化剂离子溶液中的催化剂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：高雅，黄俊俊，周志萍，严晓云，汪小玉，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34