膠體鈀活化液的研制及ABS塑料直接電鍍過(guò)程的研究.pdf

1、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料直接電鍍是塑料電鍍史上的重大突破。粗化是實(shí)現(xiàn)膠體鈀在ABS表面吸附的前提和獲得良好結(jié)合力的必要條件，表面改性是降低膠體鈀濃度和減少漏鍍的有效方法，而高分散性、粒度小的膠體鈀活化液是成功實(shí)施直接電鍍的關(guān)鍵。本文通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)制備出可在ABS表面直接電鍍的膠體鈀活化液，在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出表征膠體鈀活化液的新方法，研究了ABS塑料直接電鍍的過(guò)程，并將原來(lái)只用于PCB孔金屬化的Phoenix工藝用于ABS塑

2、料。
　　用原子力顯微鏡(AFM)測(cè)試粗化前后ABS表面的粗糙度和鍍層的形貌；用X-射線光電子能譜(XPS)對(duì)不同處理過(guò)程ABS塑料的表面性能及鍍層進(jìn)行了測(cè)試；膠體鈀的活性分別采用紫外-可見(jiàn)吸收光譜(UV-VIS)、納米粒度分析儀、立體顯微鏡、分形維數(shù)、混合電位-時(shí)間曲線和循環(huán)伏安曲線來(lái)表征；X-射線衍射儀(XRD)用來(lái)檢測(cè)銅鍍層的晶體結(jié)構(gòu)；X-射線熒光光譜(XRF)測(cè)量鍍層中各元素的含量；掃描電子顯微鏡(SEM)用來(lái)觀察電鍍不同

3、時(shí)間銅鍍層的形貌。
　　采用含痕量鈀離子的鉻酐-硫酸溶液對(duì)ABS塑料表面進(jìn)行化學(xué)粗化，隨著Pd2+離子濃度的增加，ABS塑料表面的粗糙度降低；粗化后ABS表面O:C原子濃度由1:1.5升高到1:1，形成了大量的O＝C－O官能團(tuán)。結(jié)果表明，具有孤對(duì)電子的N和O是吸附膠體Pd/Sn的活性點(diǎn)。表面改性步驟是將3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和陽(yáng)離子表面活性劑吸附在ABS表面，使得ABS表面的O和NH2含量增加；改善了ABS表面的荷電狀

4、態(tài)，相同條件下使得Pd/Sn活化液在ABS表面的吸附量由0.95 mg·dm-2增加到1.07 mg·dm-2。
　　采用液相還原法制備了幾種不同分散性的活化液，分散性好的膠體鈀溶液的紫外-可見(jiàn)吸收峰相對(duì)較寬，經(jīng)過(guò)活化可以進(jìn)行直接電鍍。低溫制備和香草醛加入到膠體鈀溶液中可以提高分散性和減小膠團(tuán)粒度(從568.5nm減小到346.1nm)。經(jīng)催化活性高的膠體鈀活化的銅電極化學(xué)鍍誘導(dǎo)時(shí)間短，而活性低的誘導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)。采用活性高的活化液活化

5、后銅電極在HClO4溶液中循環(huán)伏安曲線析氫電位較正，析氫峰較明顯。
　　膠體鈀的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)在溶液中穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)10天的觀察，未見(jiàn)有團(tuán)聚發(fā)生。Pd粒子在溶液中的聚集狀態(tài)具有典型的分形特征。在膠體鈀溶液的制備過(guò)程中，首先形成的是大量的小顆粒，然后顆粒運(yùn)動(dòng)形成鈀聚集體。聚集體的形成過(guò)程是團(tuán)簇-團(tuán)簇聚集模型(CCA)，鈀膠團(tuán)具有CCA的分形結(jié)構(gòu)。采用顯微鏡照相技術(shù)和圖像處理技術(shù)來(lái)計(jì)算鈀聚集體的大小與分維數(shù)。利用Fractalfox2.0軟件

6、計(jì)算圖形的分維數(shù)，結(jié)果表明，低溫下可獲得分散性較好的膠體溶液，分維數(shù)為1.5682，粒子相互粘接形成更大團(tuán)簇的概率較小；高溫制備的膠體溶液的分維數(shù)為1.4507，粒子容易粘接。
　　膠體鈀在ABS塑料表面的吸附過(guò)程為：粗化后，ABS表面形成大量親水性含氧官能團(tuán)；活化過(guò)程中Pd通過(guò)dsp2雜化與具有孤對(duì)電子的N和O形成化學(xué)鍵。
　　采用含有銅離子和絡(luò)合劑的堿性解膠液對(duì)活化后的ABS表面進(jìn)行解膠。在強(qiáng)堿性溶液中，Sn2+可將Cu

7、2+還原為Cu或Cu2O；同時(shí)，在Pd的催化作用下，Sn2+在溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)生成Sn沉積在ABS的表面，增強(qiáng)了塑料表面的導(dǎo)電性。
　　考察了在覆蓋有Pd的非導(dǎo)體表面電沉積銅的初始階段，發(fā)現(xiàn)非導(dǎo)體在電沉積前其面電阻高達(dá)100MΩ·cm-1，卻可以實(shí)現(xiàn)較快速度的電沉積，該過(guò)程的推動(dòng)力是生長(zhǎng)前沿高達(dá)106A·dm-2的電流密度。先沉積的銅層起到掛具的作用直到整個(gè)非金屬表面被完全覆蓋。最初沉積的銅層是以Pd簇為中心的不規(guī)則塊狀，其大小