一种铜-纳米铜修饰碳纳米管复合镀层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜

【技术实现步骤摘要】
一种铜
‑
纳米铜修饰碳纳米管复合镀层及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合镀层
，具体涉及一种铜
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纳米铜修饰碳纳米管复合镀层及其制备方法。

技术介绍

[0002]铜因其优异的电学、热学和延展性而被广泛应用于电子、建筑、汽车、通讯设备和日常生活用品中。虽然在大气环境中铜相对稳定，但其在实际使用中依然存在着腐蚀失效问题，尤其在潮湿环境中接触到腐蚀性介质时铜基材料会受到严重的电化学腐蚀和化学腐蚀。
[0003]在金属表面构造超疏水表面是一种新兴的金属防腐策略，其表现出的憎水性可以有效减少材料与水滴的接触面积，从而抑制腐蚀行为的发生。但由于超疏水表面需要构造微纳粗糙结构，金属基超疏水膜层晶粒与晶粒之间无法致密连接，往往表现出较差的导电性能。
[0004]近些年来，研究者们利用共电沉积制备纳米复合镀层可以实现表面超疏水性能，同时赋予金属镀层纳米粒子的部分优异性能。但纳米粒子与金属晶粒之间的界面润湿性差异会导致其界面结合较差，从而影响复合镀层的性能。
[0005]针对现有技术的不足，开发一种界面润湿性良好的高导电超疏水表面制备方法有利于超疏水表面在电子电路领域的进一步发展。

技术实现思路

[0006]为了解决现有超疏水纳米复合镀层界面润湿性差、导电性不足的特点，本专利技术提供了一种铜
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纳米铜修饰碳纳米管复合镀层及其制备方法。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现。
[0008]一种铜
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纳米铜修饰碳纳米管复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)电镀Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层
[0010]将表面镀银的ABS(丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯塑料)塑料置于含CuNPs@CNTs纳米粒子的复合镀液中进行电镀处理，在ABS塑料表面制得Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层；
[0011](2)Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层表面改性
[0012]将步骤(1)所得Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层置于硬脂酸溶液中进行改性处理，得铜
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纳米铜修饰碳纳米管复合镀层。
[0013]优选的，步骤(1)所述CuNPs@CNTs纳米粒子是将羧基化多壁碳纳米管(CNTs)依次进行双功能化、敏化、活化处理，并通过化学镀铜处理制备得到；所述表面镀银的ABS塑料是将ABS塑料依次进行清洗、除油、敏化处理，并通过化学镀银处理制备得到。
[0014]优选的，所述双功能化处理为将羧基化多壁碳纳米管置于双功能化溶液中60～70℃搅拌4～6小时；所用双功能化溶液由3
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)的酒精溶液组成，其中3
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氨丙基三乙氧基硅烷的体积分数为0.5～1％，3
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巯
丙基三乙氧基硅烷的体积分数为2～4％，并加入乙酸调节pH为3～5。
[0015]优选的，所述敏化处理为将双功能化的羧基化多壁碳纳米管或除油后的ABS塑料置于敏化液中搅拌，敏化液为氯化亚锡与盐酸的水溶液，其中氯化亚锡浓度为15～25g/L，盐酸浓度为30～50ml/L，所用盐酸为37wt％的盐酸溶液；所述活化处理为将敏化处理后的羧基化多壁碳纳米管置于活化液中40～50℃搅拌30～40分钟；所用活化液为银氨溶液，由0.4～0.8g/L的硝酸银溶液滴加氨水至澄清制成。
[0016]优选的，所述化学镀铜处理为将活化处理后的羧基化多壁碳纳米管和十二烷基硫酸钠置于水中混合均匀，随后加入到由五水硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钠和水组成的化学镀铜液中混合均匀，再加入甲醛溶液，在50～60℃反应15～20分钟，清洗干燥后得到CuNPs@CNTs纳米材料；200ml化学镀铜液中含有2～6g五水硫酸铜、4～12g乙二胺四乙酸二钠和2～6g氢氧化钠；所述十二烷基硫酸钠与活化处理后的羧基化多壁碳纳米管的质量比为1:1；所述甲醛溶液与五水硫酸铜质量比为1：1。
[0017]优选的，所述化学镀银处理为将敏化后的ABS塑料放置在40～50℃的银氨溶液中，加入同等体积的还原剂溶液施镀5～15分钟，其中银氨溶液由15～20g/L的硝酸银溶液滴加氨水至澄清制成，还原剂溶液为7.5～10g/L的葡萄糖水溶液。
[0018]优选的，步骤(1)所述复合镀液通过如下方法制备：将五水硫酸铜溶解于水中，再加入硫酸和聚丙烯酸，得到电镀液；将CuNPs@CNTs纳米粒子和十二烷基硫酸钠在水中超声分散均匀，再加入到电镀液中，在超声作用下混合均匀，得到复合镀液；所述复合镀液由CuNPs@CNTs纳米粒子5～15g/L以及十二烷基硫酸钠0.5～1.5g/L、聚丙烯酸4～12g/L、五水硫酸铜180～240g/L、硫酸20～40ml/L组成。
[0019]优选的，步骤(1)所述电镀处理的温度为20～30℃，电流密度为0.5～2.5A/dm2，电镀时间为3～15分钟，电镀过程需附加400～600r/min的磁力搅拌。
[0020]优选的，步骤(2)所述改性处理为将Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层浸泡在硬脂酸溶液中30～60分钟，所用改性溶液为10～20g/L硬脂酸的乙醇溶液。
[0021]由以上任一项所述的制备方法制得的一种铜
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纳米铜修饰碳纳米管复合镀层。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点及有益效果：
[0023](1)本专利技术中的双功能化可以在羧基化碳纳米管表面引入巯基，巯基可与银、铜等金属原子形成化学键合，从而提高了CuNPs@CNTs纳米粒子铜与碳纳米管之间的界面结合。
[0024](2)本专利技术的碳纳米管的银活化工艺利用氯化亚锡与银离子的氧化还原反应，在碳纳米管表面引入纳米银颗粒，在后续的化学镀铜过程中起了形核位点和催化作用，避免了传统工艺中昂贵而污染严重的钯活化过程。
[0025](3)本专利技术的制备方法，无需使用特殊的设备及含氟等有害物质，对环境较为友好，制备的镀层具有良好的导电性能和疏水性能，有利于超疏水表面在电子电路领域的发展与应用。
附图说明
[0026]图1中的(a)、(b)、(c)为实施例2中银活化后碳纳米管的透射电子显微镜图，图1中的(d)、(e)、(f)为实施例2中化学镀铜后碳纳米管的透射电子显微镜图；
[0027]图2中的(a)和(b)分别为实施例1所制备的Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层和硬脂酸改性
后的超疏水复合镀层的扫描电子显微镜图，图2中的(c)为接触角测试结果图；
[0028]图3中的(a)和(b)分别为实施例2所制备的Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层和硬脂酸改性后的超疏水复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜
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纳米铜修饰碳纳米管复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)电镀Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层将表面镀银的ABS塑料置于含CuNPs@CNTs纳米粒子的复合镀液中进行电镀处理，在ABS塑料表面制得Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层；(2)Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层表面改性将步骤(1)所得Cu
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CuNPs@CNTs复合镀层置于硬脂酸溶液中进行改性处理，得铜
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纳米铜修饰碳纳米管复合镀层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述CuNPs@CNTs纳米粒子是将羧基化多壁碳纳米管依次进行双功能化、敏化、活化处理，并通过化学镀铜处理制备得到；所述表面镀银的ABS塑料是将ABS塑料依次进行清洗、除油、敏化处理，并通过化学镀银处理制备得到。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述双功能化处理为将羧基化多壁碳纳米管置于双功能化溶液中60～70℃搅拌4～6小时；所用双功能化溶液由3
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氨丙基三乙氧基硅烷与3
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巯丙基三乙氧基硅烷的酒精溶液组成，其中3
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氨丙基三乙氧基硅烷的体积分数为0.5～1％，3
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巯丙基三乙氧基硅烷的体积分数为2～4％，并加入乙酸调节pH为3～5。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述敏化处理为将双功能化的羧基化多壁碳纳米管或除油后的ABS塑料置于敏化液中搅拌，敏化液为氯化亚锡与盐酸的水溶液，其中氯化亚锡浓度为15～25g/L，盐酸浓度为30～50ml/L；所述活化处理为将敏化处理后的羧基化多壁碳纳米管置于活化液中40～50℃搅拌30～40分钟；所用活化液为银氨溶液，由0.4～0.8g/L的硝酸银溶液滴加氨水至澄清制成。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述化学镀铜处理为将活化处理后的羧基化多壁碳纳米管和十二烷基硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：康志新，蔡斌，冼业明，郭涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：