專利名稱：一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料電鍍領(lǐng)域，特別是涉及在聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法。
背景技術(shù)：
塑料電鍍是指在塑料表面覆蓋上一層金屬，與金屬制件相比，塑料電鍍制品不僅可以實現(xiàn)很好的金屬質(zhì)感，而且能減輕制品重量，在有效改善塑料外觀及裝飾性的同時，也改善了其在電、熱及耐蝕等方面的性能，提高了其表面機(jī)械強(qiáng)度。因為塑料本身不導(dǎo)電，所以相比于普通金屬，其電鍍難度比較大，一般的塑料電鍍工藝包括以下程序
(1)除油去除塑料成型過程中留下的污物及指紋；
(2)粗化將塑料表面粗化成內(nèi)鎖的凹洞以使鍍層密著住不易剝離；
(3)活化將還原劑吸附在表面，常用錫化合物；
(4)化學(xué)鍍利用還原劑將溶液中的金屬離子還原沉積在具有催化活性的塑料表面， 使之形成金屬鍍層；
(5)電鍍將經(jīng)過化學(xué)鍍已具有導(dǎo)電性的塑料件制品進(jìn)行電鍍加厚金屬層。可見，要對塑料進(jìn)行電鍍，最關(guān)鍵的步驟是對塑料表面進(jìn)行金屬化處理，使其表面覆蓋一層金屬薄層，具有導(dǎo)電性，目前普遍采用化學(xué)鍍方法?；瘜W(xué)鍍是一種效率高并且價格低廉的方法，但是，它存在以下問題1)化學(xué)鍍液中常常含有EDTA或三乙醇胺等難以處理的絡(luò)合劑；2)含有致癌物甲醛；3)工藝穩(wěn)定性差，鍍層易產(chǎn)生麻點。相比于傳統(tǒng)化學(xué)鍍方法，目前的主流工藝是膠體鈀-鎳化學(xué)鍍工藝， 可用于自動化生產(chǎn)，穩(wěn)定性也有提高，但是化學(xué)鍍鎳液的缺點是易老化，壽命短，需要經(jīng)常更換溶液，廢液處理成本較高，一樣存在環(huán)保壓力。傳統(tǒng)的電鍍塑料一般是ABS樹脂，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚丙烯等，而聚乙烯則少見報道。聚乙烯簡稱PE，為熱塑性樹脂。以密度的大小分為低密度聚乙烯，高密度聚乙烯， 中密度聚乙烯，此外還有線型低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良，廣泛用于紡織、造紙、醫(yī)療、機(jī)電、化工等行業(yè)。然而，聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差，耐熱性(熱變形溫度)低。同時由于聚乙烯分子極性小、表面能低，表面改性困難。本發(fā)明人利用聚乙烯耐熱性差，在100°C左右易熔融，電鍍在聚乙烯微粒表面的導(dǎo)電金屬將失去基底而失去導(dǎo)電性的特性，將聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的微粒應(yīng)用在鋰離子電池上，作為正極活性材料或負(fù)極活性材料的導(dǎo)電劑使用，因此，急需發(fā)展一種適合于聚乙烯微粒材料的直接電鍍方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，特別是在3 5微米的聚乙烯微粒表面鍍導(dǎo)電金屬的方法。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的具體步驟如下 (1)除油
除油工序有利于聚乙烯微粒表面粗化的均勻性，同時增加粗化液的使用壽命。將聚乙烯微粒置于5 50 g/L NaOH, 3 30 g/L Na2CO3,3 30 g/L Na3PO4 · 12H20，0. 1 1 g/L十二烷基苯磺酸鈉，10 100 g去離子水組成的混合溶液中， 在30 70 °C溫度條件下，反應(yīng)3 8 min。(2)粗化
粗化是聚乙烯微粒電鍍前處理中的關(guān)鍵一步，直接關(guān)系產(chǎn)品的成功率，主要作用是使聚乙烯微粒表面呈微觀粗糙，間接增大鍍層的接觸面。將除油后的聚乙烯微粒置于10 380 g/L CrO3,10 396 g/L H2SO4, 5 15 mg/ L Pd2+，10 100 g去離子水組成的混合溶液中，在62 80 °C溫度條件下，反應(yīng)5 15 min。(3)還原
還原工序主要是為了還原聚乙烯微粒表面的六價鉻，防止后續(xù)工序的鍍液被六價鉻污染而導(dǎo)致性能下降。還原液組成為5 50 g/L還原劑，1 10 g/L調(diào)校劑，5 40 ml/L HCl，10 100 g去離子水。反應(yīng)溫度20 50 °C，反應(yīng)時間1 3 min。所述還原劑為=NaH2PA (次亞磷酸鈉)，DMAB (二甲基胺硼烷)，KBH4 (硼氫化鉀)， N2H4 (聯(lián)氨)中的任意一種。所述調(diào)校劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的至少一種。(4)預(yù)浸
預(yù)浸的作用是增加活化液的穩(wěn)定性，防止活化液被清洗水稀釋，減少無謂損失，同時預(yù)浸對活化液起到緩沖作用，防止膠體鈀直接與塑料表面的中性水接觸導(dǎo)致破壞性水解。預(yù)浸液組成為100 300 ml/L HCL，10 100 g去離子水。反應(yīng)溫度20 50 °C，反應(yīng)時間1 3 min。(5)活化
活化是聚乙烯微粒表面直接電鍍中非常重要的一環(huán)。聚乙烯經(jīng)粗化后，在活化液中基體表面與含貴金屬離子Pd2+的溶液接觸，然后貴金屬離子很快被二價錫還原為金屬微粒而吸附在其表面。所以活化的實質(zhì)就是在聚乙烯微粒表面吸附一定量的活化中心，從而催化隨后的施鍍過程。10 100 ml/L Pd/Sn膠體，反應(yīng)溫度20 40 °C，反應(yīng)時間5 20 min。上述Pd/Sn膠體配置方法為1) 60°C時，把1 kg NaCl溶于3 L水中，分成兩份； 2)把3 g香草醛加入到其中2 L NaCl飽和溶液中，邊加熱邊攪拌30 40 min，直至香草醛完全溶解，生成香草醛-NaCl溶液；3)把1 kg SnCl2加入到香草醛-NaCl溶液中，加熱攪拌，使其溶解；4)另取20 g PdCl2加入到40 60°C的200 ml飽和NaCl溶液中，攪拌使其完全溶解；5)將第；3)、4)步得到的溶液混合，加熱到80°C，恒溫lh，生成2 L過飽和Pd/ Sn膠體濃縮液。(6)金屬置換
金屬置換的工作原理是首先移除塑料表面上圍繞在鈀周圍的錫，然后把金屬置換上，
5從而增加聚乙烯微粒表面的金屬性。金屬置換溶液一般由金屬鹽、絡(luò)合劑、強(qiáng)堿和穩(wěn)定劑組成，具體組成為10 300 ml/L金屬置換劑，10 100 g去離子水。反應(yīng)溫度20 60 °C，反應(yīng)時間5 10 min。所述金屬置換劑配置方法為1)把50 400 g/L的NaOH，NaCO3, KOH, K2CO3等堿性化合物溶解于水中；2)把0.4mol (摩爾)金屬鹽溶解于10% 溶液中；3)每升堿溶液中加入2 ml金屬鹽溶液，配成金屬置換劑。(7)電鍍
100 220 g/L CuSO4 · 5H20,10 33 ml/H2S04,0. 1 2 g/L Cl、反應(yīng)溫度 20 50 °C，電流密度Jk=O. 5 8 A/dm2
采用上述方案后，本發(fā)明中活化是最重要的一個步驟，其實質(zhì)就是在聚乙烯表面吸附一定量的活化中心，從而催化隨后的施鍍過程。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)化學(xué)鍍過程費時、成本高、不環(huán)保的缺點，能夠成功實現(xiàn)在聚乙烯表面的直接電鍍導(dǎo)電金屬。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。將3 5微米的聚乙烯微粒置于50 g/L NaOH，30 g/L Na2CO3, 30 g/L Na3PO4 ·12Η20，1 g/L十二烷基苯磺酸鈉，100 g去離子水組成的混合溶液中，在溫度70 °C， 反應(yīng)8 min。將除油后的聚乙烯微粒置于380 g/L CrO3, 396 g/L H2SO4,15 mg/L Pd2+，100 g去離子水組成的混合溶液中，在溫度80 °C，反應(yīng)15 min。將粗化后的聚乙烯微粒置于50 g/L NaH2PO2,1 g/L十二烷基磺酸鈉，40 ml/L HCl，100 g去離子水組成的還原液中，在溫度50 °C，反應(yīng)3 min。將還原后的聚乙烯微粒置于300 ml/L HCL，100 g去離子水組成的溶液中，在溫度 20 °C，反應(yīng) 3 min。將預(yù)浸后的聚乙烯微粒置于10 100 ml/L Pd/Sn膠體溶液中，在溫度30°C，反應(yīng) 20 min。將還原后的聚乙烯微粒置于300 ml/L銅置換劑，100 g去離子水組成的溶液中， 在溫度30 V，反應(yīng)10 min。將銅置換后的聚乙烯微粒置于220 g/L CuSO4 ·5Η20，33 ml/H2S04,0. 1 g/L Cl_ 溶液中，在溫度25 °C，電流密度Jk=4 A/dm2下進(jìn)行電鍍。這樣，即制得聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的微粒。
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于包括如下步驟(1)除油聚乙烯微粒置于除油溶液中，在30 70°C溫度條件下，反應(yīng)3 8 min ；(2)粗化除油后的聚乙烯微粒置于粗化溶液中，在62 80°C溫度條件下，反應(yīng)5 15 min ；(3)還原粗化后的聚乙烯微粒置于還原溶液中，在20 50°C溫度條件下，反應(yīng)1 3 min ；(4)預(yù)浸還原后的聚乙烯微粒置于預(yù)浸溶液中，在20 50°C溫度條件下，反應(yīng)1 3 min ；(5)活化預(yù)浸后的聚乙烯微粒置于10 100ml/L Pd/Sn膠體中，在20 40 °C溫度條件下，反應(yīng)5 20 min ；(6)金屬置換活化后的聚乙烯微粒置于金屬置換溶液中，在20 60°C溫度條件下， 反應(yīng)5 10 min ；(7)電鍍金屬置換后的聚乙烯微粒置于電鍍液中，在20 50°C溫度條件下，電流密度0. 5 8 A/dm2進(jìn)行電鍍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于 所述步驟(1)中，除油溶液組成為5 50 g/L Na0H，3 30 g/L Na2CO3, 3 30 g/L Na3PO4 · 12H20，0. 1 1 g/L十二烷基苯磺酸鈉，10 100 g去離子水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于所述步驟(2)中，粗化溶液組成為10 380 g/L CrO3,10 396 g/L H2SO4, 5 15 mg/L Pd2+ ,10 100 g去離子水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于所述步驟(3)中，還原液組成為5 50 g/L還原劑，1 10 g/L調(diào)校劑，5 40 ml/L HCl, 10 100 g去離子水；所述還原劑為NaH2P02、DMAB, KBH4和N2H4中的任意一種；所述調(diào)校劑為十二烷基磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于所述步驟(4)中，預(yù)浸液組成為100 300 ml/L HCL，10 100 g去離子水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于所述步驟(5)中，Pd/Sn膠體配置方法為1) 60°C時，把1 kg NaCl溶于3 L水中，分成兩份；2) 把3 g香草醛加入到其中2 L NaCl飽和溶液中，邊加熱邊攪拌30 40 min，直至香草醛完全溶解，生成香草醛-NaCl溶液；3)把1 kg SnCl2加入到香草醛-NaCl溶液中，加熱攪拌， 使其溶解；4)另取20 g PdCl2加入到40 60°C的200 ml飽和NaCl溶液中，攪拌使其完全溶解；5)將第幻、4)步得到的溶液混合，加熱到80°C，恒溫lh，生成2 L過飽和Pd/Sn膠體濃縮液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于所述步驟(6)中，金屬置換溶液為銅置換溶液，銅置換溶液組成為10 300 ml/L銅置換劑， 10 100 g去離子水；所述銅置換劑配置方法為1)把50 400 g/L的NaOH，NaCO3, KOH， K2CO3堿性化合物溶解于水中；2)把100 g CuSO4 · 5H20溶解于10% 溶液中；3)每升堿溶液中加入2 ml Cu2+溶液，配成銅置換劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，其特征在于所述步驟(7)中，電鍍液組成為100 220 g/L CuSO4 · 5H20，10 33 ml/H2S04，0. 1 2 g/Lcr。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚乙烯表面直接鍍導(dǎo)電金屬的方法，聚乙烯微粒置于除油溶液中，30～70℃，反應(yīng)3～8min；除油后置于粗化溶液中，62～80℃，反應(yīng)5～15min；粗化后置于還原溶液中，20～50℃，反應(yīng)1～3min；還原后置于預(yù)浸溶液中，20～50℃，反應(yīng)1～3min；預(yù)浸后置于10～100ml/LPd/Sn膠體中，20～40℃，反應(yīng)5～20min；活化后置于金屬置換溶液中，20～60℃，反應(yīng)5～10min；金屬置換后置于電鍍液中，20～50℃，電流密度0.5～8A/dm2進(jìn)行電鍍。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)化學(xué)鍍費時、成本高、不環(huán)保的缺點，成功實現(xiàn)在聚乙烯表面的直接電鍍。
文檔編號C25D5/56GK102296332SQ201110260369
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者俞會根, 唐芬, 姜榮軍 申請人:廈門華戎能源科技有限公司