專利名稱：塑料的預(yù)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)刻蝕要用或者不用金屬沉積物涂覆的塑料表面的方法。
本發(fā)明涉及通常有涂層的由塑料制成的部件，尤其是作為工業(yè)或裝飾涂層用的金屬涂層的領(lǐng)域。
這種類型的鍍敷以金屬的部件在汽車工業(yè)、溶液室附件和衛(wèi)生設(shè)備工業(yè)以及在化妝和香料工業(yè)中最常見。而且，這種類型的涂層對于利用金屬導(dǎo)電性和塑料絕緣性的用途來說最有用，尤其是在遠(yuǎn)程通訊和電子學(xué)領(lǐng)域中。對塑料連續(xù)鍍敷金屬通常是在整體化學(xué)調(diào)整其表面之后在水性介質(zhì)中用電解法來進(jìn)行，所述化學(xué)調(diào)整通過氧化反應(yīng)或者化學(xué)溶解來進(jìn)行，使得可以形成微孔親水表面。表面的這種化學(xué)調(diào)整通常是用至少包含三氧化鉻和硫酸、以及可能還混合有磷酸和氟化表面活性劑的打毛組合物來進(jìn)行。
現(xiàn)今廣泛使用的這些組合物，從生態(tài)方面、安全性和廢物處理的角度來看具有很大的缺點(diǎn)。
這是因?yàn)檫@些組合物包含380-450g/l的鉻酸，它在各種工業(yè)過程中必須除去，因?yàn)檫@種產(chǎn)物對環(huán)境和人類健康十分有害。
但是時(shí)至今日，這種化合物被認(rèn)為對于蝕刻塑料來說是不可缺少的，這是因?yàn)樗梢孕纬捎脕韺⒋呋瘎┖鸵院蟮慕饘俪练e物錨定所需的微細(xì)粗糙度。
已經(jīng)嘗試了幾種途徑來降低這些打毛組合物中三氧化鉻的濃度，但是尚沒有一種組合物能提供滿意的效果，特別是在經(jīng)其處理的塑料表面上會形成缺陷。所提出的其它替換組合物存在對塑料溶膠基載體鍍敷金屬的主要缺陷，所述載體是用來承載被處理的部件的。而用氟化涂層代替這種塑料溶液組合物的可能性卻需要制造商提供高額的投資以及研制處理塑料的新方法。
因此，可以避免這些缺陷的化學(xué)蝕刻方法的開發(fā)將是很有利的。
令人驚奇的是，本發(fā)明人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過降低鉻酸濃度來進(jìn)行塑料表面的化學(xué)處理，同時(shí)提供沒有缺陷因而能為施加于其上的涂層提供良好附著力的表面。
因此，本發(fā)明的目的是提供使用硫酸和三氧化鉻溶液化學(xué)蝕刻塑料表面的方法，其特征在于
(i)硫酸的濃度范圍為500-760g/l，(ii)三氧化鉻的濃度范圍為30-200g/l，宜為30-150g/l，(iii)所得酸度至少等于13，至多等于16。
在本發(fā)明中，術(shù)語“所得酸度”是指用1N NaOH滴定1ml溶液所計(jì)算的酸度，即(A)所確定的鉻酸(CrO3)濃度，以g/l表示，(B)所確定的硫酸(H2SO4)濃度，以g/l表示，所計(jì)算的總酸度等于(x+y)，其中，x＝A×0.02，y＝B/49。所計(jì)算的酸度基本上等于所測酸度±0.5，所測的酸度隨顏色變化點(diǎn)處所選的pH而變化。
在本發(fā)明一個(gè)特定的實(shí)施方式中，硫酸濃度為500-600g/l，三氧化鉻濃度為60-150g/l。
其中，能進(jìn)行本發(fā)明方法處理的塑料部件特別是可以注模成形的塑料制成的，例如ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、ABS/PC(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚碳酸酯)合金、PPE(聚亞苯基醚)、PPO(聚苯醚)、聚丙烯和聚酰胺，以及所有通常可鍍敷金屬的塑料。
在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)，在通常使用的溫度下，尤其是在65-70℃(對ABS)和69-72℃(對聚丙烯和ABS/PC)的溫度下進(jìn)行所述處理。處理時(shí)間也是常用的，宜為8-12分鐘(對ABS)和9-15分鐘(對聚丙烯和ABS/PC)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所用溶液還包含氧化催化劑，其濃度為0.1-100g/l，宜為0.1-1g/l。
本發(fā)明一個(gè)尤其有利的實(shí)施方式中，可以使用五氧化釩或者三氧化鉬作為氧化催化劑。
在一個(gè)更加有利的實(shí)施方式中，氧化催化劑以在一強(qiáng)無機(jī)酸中溶液的形式加入。當(dāng)氧化催化劑是五氧化釩或者三氧化鉬時(shí)，可以使用硫酸，尤其是用濃度為0.1-200g/l的五氧化釩在硫酸中的溶液。
在本發(fā)明方法中使用的三氧化鉻和硫酸的濃度范圍內(nèi)，以氫氧化鈉ml表示數(shù)的酸度總滴定度必須為13-16。酸度限度決定于硫酸濃度的限度。
對于常規(guī)的打毛溶液，硫酸濃度超過450g/l，會出現(xiàn)鉻酸沉積現(xiàn)象，這使得這種組合物在生產(chǎn)中很少使用。當(dāng)硫酸濃度降低時(shí)，塑料尤其是ABS的打毛不夠，就不能期望其產(chǎn)品質(zhì)量，這是因?yàn)檫@些和塑料接觸的打毛組合物中的氧化-還原反應(yīng)會降低溶液的效率和穩(wěn)定性，使得整個(gè)生產(chǎn)不可預(yù)料，如果不是不可能的話。
根據(jù)本發(fā)明的方法，三氧化鉻濃度是通常所用值的1/15至1/3倍，同時(shí)，硫酸的濃度僅僅是已有技術(shù)方法中常用值的1.1-2倍。
本發(fā)明中使用的溶液不存在上述常規(guī)溶液存在的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的是對塑料、尤其是ABS塑料表面鍍敷金屬的方法，所述方法包括以下步驟1)清潔所述ABS塑料表面，2)使用化學(xué)蝕刻塑料表面的方法進(jìn)行打毛或進(jìn)行硫酸-三氧化鉻預(yù)處理，所述方法使用以硫酸和三氧化鉻為主的溶液來進(jìn)行，所述方法的特征如下(i)硫酸的濃度范圍為500-760g/l，(ii)三氧化鉻的濃度范圍為30-200g/l，(iii)所得酸度至少等于13，至多等于16；3)對氧化殘留物進(jìn)行中和，4)預(yù)催化，5)催化，6)加速，7)沉積化學(xué)鎳或化學(xué)銅，而且在1-7各步之間可以有個(gè)清洗步驟。
本發(fā)明的目的也是提供一種用于蝕刻塑料表面的組合物，所述組合物包含(i)濃度為500-760g/l的硫酸，(ii)濃度為30-200g/l的三氧化鉻，(iii)至少為13且至多為16的所得酸度；而且，還可以包含氧化催化劑，宜為五氧化釩或三氧化鉬，和/或全氟烷基磺酸鋰或鉀或胺類型的氟化表面活性劑。但是，本發(fā)明制得的打毛組合物的粘度可能使得不必要使用這種氟化表面活性劑。
本發(fā)明的主題也是由本發(fā)明方法處理的ABS制得的部件，它具有和通過常規(guī)預(yù)處理制得的表面不同的特征表面，它具有兩種蝕刻模式，即氧化/蝕刻丁二烯部件由于鉻酸而導(dǎo)致微孔的產(chǎn)生；以連接微孔的基部網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行蝕刻，所述微孔是因硫酸的腐蝕導(dǎo)致的氧化作用形成的。
以下一些實(shí)施例將說明本發(fā)明但不作限制
實(shí)施例1用于處理 ABS、ABS/PC合金、PPE和聚酰胺的組合物三氧化鉻 60±20g/l硫酸 650±30g/l催化劑(V2O5) 0.5-1g/l氟化表面活性劑2-5ml/l，即0.1-0.5g/l計(jì)算酸度如下計(jì)算平均酸度＝14.564計(jì)算最小酸度＝13.45計(jì)算最大酸度＝15.48實(shí)施例2用于處理ABS、ABS/PC合金、PPE和聚酰胺的組合物三氧化鉻 100±20g/l硫酸 650±30g/l催化劑(V2O5) 0.5-1g/l氟化表面活性劑 2-5ml/l，即0.1-0.5g/l計(jì)算酸度如下計(jì)算平均酸度＝15.265計(jì)算最小酸度＝14.25計(jì)算最大酸度＝16.28實(shí)施例3對要進(jìn)行鍍鉻的聚丙烯塑料進(jìn)行處理的組合物三氧化鉻 150±20g/l硫酸 650±30g/l催化劑(V2O5)0.5-1g/l氟化表面活性劑 2-5ml/l，即0.1-0.5g/l計(jì)算酸度如下計(jì)算平均酸度＝15.75計(jì)算最小酸度＝14.74計(jì)算最大酸度＝16.77
實(shí)施例4用于處理ABS、ABS/PC合金、PPE和聚酰胺的組合物三氧化鉻 40±10g/l硫酸 730±30g/l催化劑(V2O5)0.5-10g/l或催化劑(MoO3) 0.5-10g/l氟化表面活性劑2-5ml/l，即0.1-0.5g/l計(jì)算酸度如下計(jì)算平均酸度＝15.70計(jì)算最小酸度＝14.70計(jì)算最大酸度＝16.70在塑料上鍍敷金屬之后，本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)品具有良好的表面外觀、耐熱沖擊、耐老化和耐腐蝕的性能，對并且產(chǎn)品中塑料對金屬沉積物的附著性能良好。
權(quán)利要求
1.使用含硫酸和三氧化鉻為主的溶液化學(xué)蝕刻塑料表面的方法，其特征在于(i)硫酸的濃度范圍為500-760g/l，(ii)三氧化鉻的濃度范圍為30-200g/l，宜為30-150g/l，(iii)所得的酸度至少等于13，至多等于16。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，硫酸濃度為500-600g/l，三氧化鉻濃度為60-150g/l。
3.權(quán)利要求1和2任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述溶液還包含0.1-100g/l，宜為0.1-1g/l濃度的氧化催化劑。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化催化劑是五氧化釩或三氧化鉬。
5.權(quán)利要求3和4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧化催化劑以在強(qiáng)無機(jī)酸中的溶液形式加入。
6.權(quán)利要求4和5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述五氧化釩或三氧化鉬在硫酸溶液中。
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料選自ABS、聚丙烯、聚酰胺、PPO、ABS/PC和PPE。
8.一種對塑料部件表面鍍敷金屬的方法，所述方法包括以下步驟1)清潔所述表面，2)進(jìn)行打毛或進(jìn)行硫酸-三氧化鉻預(yù)處理，3)對氧化殘留物進(jìn)行中和，4)預(yù)催化，5)催化，6)加速，7)沉積化學(xué)鎳或化學(xué)銅，各步之后可以進(jìn)行清洗，其特征在于，所述打毛步驟使用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法進(jìn)行。
9.含硫酸和三氧化鉻為主的組合物，其特征在于，(i)硫酸的濃度范圍為500-760g/l，(ii)三氧化鉻的濃度范圍為30-200g/l，宜為30-150g/l，(iii)所得的酸度至少等于13，至多等于16，且還可以包含氟化表面活性劑。
10.由ABS制得的模塑部件，其特征在于，在對其鍍敷金屬之前，使用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法進(jìn)行打毛。
全文摘要
本發(fā)明涉及用含硫酸和三氧化鉻為主的溶液化學(xué)蝕刻塑料表面的方法，其特征為(i)硫酸的濃度范圍為500－760g/l，(ii)三氧化鉻的濃度范圍為30－200g/l，(iii)所得的酸度至少等于13，至多等于16。
文檔編號C08J7/00GK1524107SQ02807841
公開日2004年8月25日 申請日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者J·－C·波特納, J -C 波特納 申請人:科紋雅公司