一种用于软板孔金属化的碳纳米组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及印制电路板直接金属化领域，更具体地，本发明专利技术提供一种用于软板孔金属化的碳纳米组合物，包括纳米碳粉、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。能避免纳米碳粉在水溶液中的沉淀，提高碳纳米组合物在长期储存过程中的活性，实现纳米碳粉与孔壁的高的结合力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于软板孔金属化的碳纳米组合物及其制备方法
本专利技术涉及印制电路板直接金属化领域，更具体地，本专利技术提供一种用于软板孔金属化的碳纳米组合物及其制备方法。
技术介绍
目前柔性电路板大多数的通过吸附碳纳米组合物的方式取代传统的化学镀铜工艺，吸附碳纳米组合物的工艺特点在于先用静电调整剂使孔内基材的表面带上正电荷，然后通过浸泡含有分散碳纳米组合物的水溶液使孔内沉积纳米碳粒子，从而实现导电性。然而目前市面上的碳纳米组合物的水溶液放置一段时间以后受到重力影响，纳米碳粒子会沉淀下来而失去活性。作为碳纳米的固形物炭黑，其表面和多环芳烃衍生物相类似,羧基和内酯基等基团，在炭黑巨大的芳香稠环周边上结合有酚轻基、炭黑表面结构模型如下结构所示：作为印制电路板行业，替代传统的化学镀铜工艺的替代产品，碳纳米组合物可以解决化学镀铜中甲醛的环境污染问题和昂贵的钯催化剂的成本问题。甲醛作为化学镀铜溶液的常规还原剂，其有很强的化学反应活性，对环境和人体的危害极大。金属钯的盐溶液作为生产化学镀铜催化剂必不可少的组分，在新能源行业和汽车尾气的国标不断提升情况下，其需求不断增加，钯的价格更是屡创新高，对化学镀铜的电子化学品企业造成了极大的成本压力。因此开发可以替代化学镀铜工艺的，具备溶液尺寸高稳定性和制程高可靠性的碳纳米组合物是行业发展技术路径之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的以上问题，提供一种于水体系分散的碳纳米组合物，能避免纳米碳粉在水溶液中的沉淀，提高碳纳米组合物在长期储存过程中的活性，实现纳米碳粉与孔壁的高的结合力。本专利技术的第一方面提供一种用于软板孔金属化的碳纳米组合物，包括纳米碳粉、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。作为本专利技术的一种优选技术方案，按碳纳米组合物的重量百分比计，所述碳纳米组合物包括2～15％纳米碳粉、0.05～5％电解质、0.3～20％分散介质、1.2～20％分散剂以及余量水；优选地，按碳纳米组合物的重量百分比计，所述碳纳米组合物包括2～10％纳米碳粉、0.05～3％电解质、5～15％分散介质、1.2～10％分散剂以及余量水；进一步优选地，按碳纳米组合物的重量百分比计，所述碳纳米组合物包括2～5％纳米碳粉、0.05～1.5％电解质、8～12％分散介质、1.2～5％分散剂以及余量水；更优选地，按碳纳米组合物的重量百分比计，所述碳纳米组合物包括3.6％纳米碳粉、0.05％电解质、11％分散介质、2.3％分散剂以及余量水。本专利技术所述碳纳米粉末为叠层结构球形或近似球形的原声粒子的碳微晶聚集体，优选地，纳米碳粉的元素组成为：氧0.1-8wt％，硫0.01-0.7wt％，灰分0.01-0.6wt％。本专利技术对所述碳纳米粉末的粒径不做特别的限制，优选为10nm～500μm；进一步优选为10nm～300nm。本专利技术采用炭黑作为碳纳米粉末的固形物，本专利技术对所用炭黑进行预处理，预处理方法如下：(1)采用氧化剂溶液在45～55℃对4wt％炭黑浸泡1.5～2.5h；经超声波细胞粉碎机将炭黑分散成纳米颗粒；氧化剂溶液选自高氯酸溶液、双氧水溶液、过硫酸钠溶液、过硫酸铵溶液中的任一种或多种的组合；其中炭黑含量为占氧化剂溶液的质量百分比；(2)将2.5％wt硅烷偶联剂A151溶解在50％乙醇溶液中，然后加入25g的去离子水，并用氨水调节体系的pH值至8.5，再加入步骤(1)所得纳米颗粒；将体系转移到反应釜中，在40℃下反应24h后，经高速离心，洗涤，烘干，再用粉碎机研磨粉碎，并用200目滤网过滤，即得；其中，硅烷偶联剂A151含量为占乙醇溶液的质量百分比。本专利技术所述电解质可以采用本领域人员熟知的电解质材料，优选为硅酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化钾中的至少一种；其中硅酸盐也为本领域技术人员熟知的化合物，不做特别限定，例如硅酸钠。本专利技术所述分散介质为本领域技术人员熟知的化合物或聚合物，不做特别限定，例如但不局限于：1，4-二氧六环、四氯化碳、二甲苯、苯、甲苯、苯胺、噻吩、吡咯、三氯甲烷、四氢呋喃、1，2-二氯丙烷、1，2-二氯乙烷、吡啶，2-丁酮、环己酮、异丙醇、丙酮、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、二甲基甲酰胺、γ－羟基丁酸内脂、甘油、乙烯一丙烯共聚物、三十碳六烯、聚二甲基硅氧烷、丁醇。一种实施方式中，分散介质包括N-甲基吡咯烷酮与γ－羟基丁酸内脂；优选地，N-甲基吡咯烷酮与γ－羟基丁酸内脂的重量比为1:(0.8～1.2)；更优选地，N-甲基吡咯烷酮与γ－羟基丁酸内脂的重量比为1:1。另一种实施方式中，分散介质包括N,N-二甲基酰胺与二甲基亚砜；优选地，N,N-二甲基酰胺与二甲基亚砜的重量比为1：(0.8～1.2)；更优选地，N,N-二甲基酰胺与二甲基亚砜的重量比为1:1。作为本专利技术的一种优选技术方案，非离子分散剂与离子分散剂的重量比为1：(1～10)；优选地，非离子分散剂与离子分散剂的重量比为1：(1～5)；更优选地，非离子分散剂与离子分散剂的重量比为1：3。本专利技术所述的“非离子分散剂包括芳香环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物”中的“其反应物产物”指的是芳香环化合物、环氧化合物、有机聚合物三者彼此的反应产物。本专利技术所述的“离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物”中的“其反应物产物”指的是含亲水基团的化合物、环氧化合物、阴离子分散剂三者彼此的反应产物。作为本专利技术的一种优选技术方案，芳香环化合物包含通式(1)和\或通式(2)和\或通式(3)表示的化合物，通式(1)中，Xe选自取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基中的任一种；通式(1)～(3)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立为H、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基、氰基、异氰酸基、烯酸基、醛基、羟基、氨基、羧基、巯基、磺酸基、硝基、酰胺基、烯基、炔基、芳基、偶氮基中的任一种，且R1、R2不同时为H；R3、R4不同时为H；R6、R7不同时为H。作为本专利技术的一种优选技术方案，环氧化合物包含1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二(乙二醇)二缩水甘油醚、聚(乙二醇)二缩水甘油醚化合物、甘油二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、二(丙二醇)二缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚中的至少一种。作为本专利技术的一种优选技术方案，有机聚合物包含聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚胺、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。作为本专利技术的一种优选技术方案，阴离子分散剂包括磺酸盐与羧酸盐，其中，磺酸盐与羧酸盐分别独立含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于软板孔金属化的碳纳米组合物，其特征在于，包括纳米碳粉、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于软板孔金属化的碳纳米组合物，其特征在于，包括纳米碳粉、电解质、分散介质、分散剂以及水；其中，分散剂包括非离子分散剂与离子分散剂；非离子分散剂包括芳香环化合物和\或环氧化合物和\或有机聚合物和\或其反应物产物；离子分散剂包括含亲水基团的化合物和\或环氧化合物和\或阴离子分散剂和\或其反应物产物。


2.根据权利要求1所述的碳纳米组合物，其特征在于，按碳纳米组合物的重量百分比计，包括2～15％纳米碳粉、0.05～5％电解质、0.3～20％分散介质、1.2～20％分散剂以及余量水。


3.根据权利要求1或2所述的碳纳米组合物，其特征在于，纳米碳粉的元素组成为：氧0.1-8wt％、硫0.01-0.7wt％、灰分0.01-0.6wt％以及余量碳。


4.根据权利要求1或2所述的碳纳米组合物，其特征在于，芳香环化合物包含通式(1)和\或通式(2)和\或通式(3)表示的化合物，



通式(1)中，Xe选自取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基中的任一种；
通式(1)～(3)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立为H、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的芳基、氰基、异氰酸基、烯酸基、醛基、羟基、氨基、羧基、巯基、磺酸基、硝基、酰胺基、烯基、炔基、芳基、偶氮基中的任一种，且R1、R2不同时为H；R3、R4不同时为H；R6、R7不同时为H。


5.根据权利要求1或2所述的碳纳米组合物，其特征在于，环氧化合物包含1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二(乙二醇)二缩水甘油醚、聚(乙二醇)二缩水甘油醚化合物、甘油二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、二(丙二醇)二缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚中的至少一种。


6.根据权利要求1或2所述的碳纳米组合物，其特征在于，有机聚合物包含聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚胺、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。


7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇曦，曾庆明，
申请(专利权)人：广东硕成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44