膠體鈀活化液的研制及ABS塑料直接電鍍過程的研究.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施直接電鍍的關(guān)鍵。本文通過改變實驗參數(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塑料直接電鍍的過程，并將原來只用于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)對不同處理過程ABS塑料的表面性能及鍍層進行了測試；膠體鈀的活性分別采用紫外-可見吸收光譜(UV-VIS)、納米粒度分析儀、立體顯微鏡、分形維數(shù)、混合電位-時間曲線和循環(huán)伏安曲線來表征；X-射線衍射儀(XRD)用來檢測銅鍍層的晶體結(jié)構(gòu)；X-射線熒光光譜(XRF)測量鍍層中各元素的含量；掃描電子顯微鏡(SEM)用來觀察電鍍不同

3、時間銅鍍層的形貌。
　　采用含痕量鈀離子的鉻酐-硫酸溶液對ABS塑料表面進行化學粗化，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。結(jié)果表明，具有孤對電子的N和O是吸附膠體Pd/Sn的活性點。表面改性步驟是將3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和陽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-可見吸收峰相對較寬，經(jīng)過活化可以進行直接電鍍。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鍍誘導時間短，而活性低的誘導時間長。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。
　　膠體鈀的團聚體結(jié)構(gòu)在溶液中穩(wěn)定，經(jīng)過10天的觀察，未見有團聚發(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程中，首先形成的是大量的小顆粒，然后顆粒運動形成鈀聚集體。聚集體的形成過程是團簇-團簇聚集模型(CCA)，鈀膠團具有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)來計算鈀聚集體的大小與分維數(shù)。利用Fractalfox2.0軟件

6、計算圖形的分維數(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簇的概率較?。桓邷刂苽涞哪z體溶液的分維數(shù)為1.4507，粒子容易粘接。
　　膠體鈀在ABS塑料表面的吸附過程為：粗化后，ABS表面形成大量親水性含氧官能團；活化過程中Pd通過dsp2雜化與具有孤對電子的N和O形成化學鍵。
　　采用含有銅離子和絡(luò)合劑的堿性解膠液對活化后的ABS表面進行解膠。在強堿性溶液中，Sn2+可將Cu

7、2+還原為Cu或Cu2O；同時，在Pd的催化作用下，Sn2+在溶液中發(fā)生歧化反應生成Sn沉積在ABS的表面，增強了塑料表面的導電性。
　　考察了在覆蓋有Pd的非導體表面電沉積銅的初始階段，發(fā)現(xiàn)非導體在電沉積前其面電阻高達100MΩ·cm-1，卻可以實現(xiàn)較快速度的電沉積，該過程的推動力是生長前沿高達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