研究塑料電鍍膠體鈀活化工藝的進(jìn)展

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2007-12-21 19:43:19點(diǎn)擊率：

0　引　言

塑料電鍍制品兼具塑料的重量輕、耐蝕性好、易成型和金屬的耐有機(jī)溶劑、耐光照、金屬光澤、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、電磁屏蔽、易焊接等優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē)、摩托車(chē)、五金、電子、通訊等行業(yè)廣泛應(yīng)用。塑料及各種非金屬材料電鍍的關(guān)鍵步驟是活化,膠體鈀活化[1]是采用多的一種,其實(shí)質(zhì)是經(jīng)粗化處理后的基體表面與含貴金屬離子(一般為Ｐｄ2+)的溶液接觸,此后貴金屬離子很快被二價(jià)錫還原為金屬微粒而緊緊吸附在基體表面?；罨哪康氖窃谒芰媳砻嫖揭欢康幕钚灾行?催化隨后的施鍍過(guò)程。活化不僅決定著鍍層與基體的結(jié)合力,也決定著鍍層的質(zhì)量。1955年Ｂｅｒｇｓｔｒｏｍ[2]發(fā)明的代活化工藝為敏化、活化兩步法,基體浸入酸性的氯化亞錫中處理,即為敏化,將工件放在在氯化鈀溶液中浸漬,則為活化。Ｓｈｉｐｌｅｙ[3]1961年發(fā)明的酸性膠體鈀活化液稱(chēng)為敏化-活化一步法,是活化工藝的一個(gè)新突破。該活化液目前在非金屬電鍍生產(chǎn)上已得到廣泛應(yīng)用。此后,由于酸性膠體鈀活化液的一些缺點(diǎn),出現(xiàn)了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的膠體鈀活化液[4]和離子鈀活化液[5～7]。本文就膠體鈀活化液進(jìn)行著重論述。

1　膠體鈀的配制方法及反應(yīng)機(jī)理

1.1　配制步驟將75ｇ氯化亞錫加入到200ｍＬ濃鹽酸中,不斷攪拌至完全溶解,加入7ｇ錫酸鈉,攪拌均勻,得到的溶液為甲液;將1ｇ氯化鈀加入到100ｍＬ濃鹽酸中攪拌至完全溶解,再加200ｍＬ蒸餾水,在30±2℃下加入2.53ｇ氯化亞錫,并不斷攪拌,得到的白色乳濁液為乙液。從加入氯化亞錫起計(jì)時(shí),將乙液攪拌12ｍｉｎ后,立即將甲液慢慢倒入乙液中并稀釋至1Ｌ;將配制好的膠體鈀溶液置于65±5℃的水溶液中保持4～6ｈ,即得到膠體鈀活化液[8]。保溫不僅能提高鈀微粒的催化活性,還可延長(zhǎng)活化液的使用壽命。吸附在塑料表面的膠體以鈀為核心,外圍為二價(jià)錫的粒子,而活化后的清洗工序使二價(jià)錫水解成膠狀,把鈀嚴(yán)實(shí)地裹在里面,使鈀的催化作用無(wú)法體現(xiàn)。故活化之后還需要解膠。傳統(tǒng)的解膠工藝是把經(jīng)過(guò)膠體鈀活化的鍍件放在鹽酸、氫氧化鈉或次磷酸鈉溶液中浸漬數(shù)秒。通常的解膠工藝條件為:(1)ＮａＯＨ50ｇ/Ｌ,溫度室溫,時(shí)間30～60ｓ;(2)ＨＣｌ100ｍＬ/Ｌ,溫度40～45℃,時(shí)間30～60ｓ。

3　改進(jìn)的膠體鈀活化液

3.1　鹽基膠體鈀活化酸性膠體鈀活化液易受外界條件影響,發(fā)生不可逆凝膠而失效,使用壽命一般為3～6個(gè)月。另外,酸性膠體鈀活化液中鹽酸含量很高(300～600ｍＬ/Ｌ),易產(chǎn)生腐蝕性的酸霧。為此,通過(guò)改進(jìn),得到了穩(wěn)定、無(wú)酸霧的鹽基膠體鈀[10]。鹽基膠體鈀活化液的配制方法[11]:(1)將0.3ｇＰｄＣｌ2溶于10ｍＬ濃ＨＣｌ和10ｍＬ蒸餾水的混合溶液中,再向其中加入12ｇＳｎＣｌ2,另取160ｇＮａＣｌ溶于1Ｌ蒸餾水中,將兩液在不斷攪拌下混合,并在40～60℃下保溫2～4ｈ,即得鹽基膠體鈀溶液;(2)將0.5ｇＰｄＣｌ2加入50ｍＬ濃ＨＣｌ和50ｍＬ蒸餾水中,攪拌直至完全溶解,在其中加入1.5ｇＳｎＣｌ2,攪拌溶解,另取75ｇＮａＣｌ溶于350ｍＬ水中,在其中加入3.5ｇＮａ2ＳｎＯ3和25ｇＳｎＣｌ2,攪拌均勻后與前述溶液混合,在45～60℃下保溫2～4ｈ即可。唐濟(jì)才[12]介紹了一種鹽基膠體鈀液:ＰｄＣｌ20.25ｇ/Ｌ,ＨＣｌ(37%)10ｍＬ/Ｌ,ＳｎＣｌ2·2Ｈ2Ｏ3.2ｇ/Ｌ,Ｎａ2ＳｎＯ3·7Ｈ2Ｏ0.5ｇ/Ｌ,ＮａＣｌ250ｇ/Ｌ,ＣＯ(ＮＨ2)250ｇ/Ｌ?；罨褐屑尤氲哪蛩啬芎腿芤褐械模樱?+和Ｃｌ-反應(yīng)生成穩(wěn)定的配合物[ＣＯ(ＮＨ2)2]ＳｎＣｌ-3,錫配合物的生成改變了Ｓｎ2+的氧化還原電位,使Ｓｎ2+不易被空氣中的氧氧化為Ｓｎ4+,同時(shí)防止了鹽酸的揮發(fā),使溶液的ｐＨ值更穩(wěn)定。

3.2　超聲波作用下的膠體鈀活化Ｆ.Ｔｏｕｙｅｒａｓ等[13]采用的活化條件為:ＳｎＣｌ212ｇ/Ｌ,ＰｄＣｌ28ｇ/Ｌ,活化時(shí)間2.5ｍｉｎ,溫度27℃。在整個(gè)活化過(guò)程以及化學(xué)鍍銅的前幾分鐘都使用530ｋＨｚ的超聲波。在超聲波的作用下,一些污染物如Ｓｎ2+或膠體鈀的聚集體可以脫離Ｐｄ0的表面。在活化過(guò)程中,超聲波輻射可以導(dǎo)致更大的催化表面和催化效率,即加速了Ｐｄ2+的還原。另外,超聲波在化學(xué)鍍銅的前幾分鐘還可以改變鍍層結(jié)構(gòu)。

3.3　高潤(rùn)濕性膠體鈀活化液為提高催化的均勻性,在活化液中加入水溶性醇或酚(如異丙醇、甲醇、間苯二酚等)來(lái)制備高潤(rùn)濕性的鈀配合物催化劑。Ｏｋａｂａｙａｓｈｉ[14]在活化液中加入香草醛,用硫酸代替了易揮發(fā)的鹽酸,活化液中氯化鈀用量少,成本低。蔡積慶[15]也使用香草醛配制過(guò)飽和的膠體鈀濃縮液,具體方法為:

(1)將1ｋｇＮａＣｌ溶解于60℃的3Ｌ蒸餾水中配成飽和ＮａＣｌ溶液;

(2)把3ｇ香草醛加入到2Ｌ上述飽和溶液中,邊加熱邊攪拌30～40ｍｉｎ,直至完全溶解,生成香草醛-ＮａＣｌ溶液;

(3)把1ｋｇＳｎＣｌ2晶體加入到香草醛-ＮａＣｌ溶液中,邊加熱邊攪拌,完全溶解后生成香草醛-ＮａＣｌ-ＳｎＣｌ2溶液;(4)將20ｇＰｄＣｌ2加入到40～60℃的200ｍＬ飽和ＮａＣｌ溶液中,攪拌使其完全溶解,生成ＰｄＣｌ2-ＮａＣｌ溶液;(5)將上述香草醛-ＮａＣｌ-ＳｎＣｌ2溶液與ＰｄＣｌ2-ＮａＣｌ溶液混合,邊攪拌邊加熱到80℃,并在80℃下保溫1ｈ,然后蒸發(fā)去部分水,即制得2Ｌ過(guò)飽和Ｐｄ/Ｓｎ膠體催化劑濃縮液。含香草醛的Ｐｄ/Ｓｎ膠體催化劑屬憎水性極性溶膠,香草醛吸附在基體表面,Ｓｎ2+ 靠近溶液,Ｐｄ0介于二者之間。這種吸附方式可以使膠體催化劑緊密吸附在基體上,有利于除去Ｐｄ0外圍的Ｓｎ2+,裸露出Ｐｄ0。加入香草醛不僅可以保護(hù)Ｐｄ/Ｓｎ膠體免于凝聚,而且促進(jìn)了膠體催化劑的吸附。經(jīng)過(guò)這種活化處理的基體,可以不需化學(xué)鍍而直接電鍍。

4　結(jié)　論

非金屬材料采用膠體鈀活化時(shí),表面吸附層的狀態(tài)和鍍覆時(shí)催化活性中心的致密性有很大關(guān)系?；罨褐心z體鈀的分散度越高,分散得越細(xì),膠態(tài)鈀粒子越小,越容易均勻分布于分散劑中。這時(shí)活化表面的吸附層中催化活性中心細(xì)小、多而致密,使化學(xué)鍍鎳離子還原誘導(dǎo)周期縮短,獲得的Ｎｉ-Ｐ合金層更均勻[16]。膠體鈀活化液中,只有粒度細(xì)小的鈀粒子才能吸附在非金屬表面起到活化作用。膠體鈀活化是敏化-活化兩步法的重大改進(jìn),優(yōu)點(diǎn)是:膠體鈀活化比傳統(tǒng)的敏化-活化兩步法節(jié)省工序;膠體鈀活化液的催化活性較強(qiáng),較穩(wěn)定,壽命長(zhǎng);鹽基膠體鈀有效地防止了膠體凝聚并抑制酸霧的形成;超聲波作用下的膠體鈀加速了Ｐｄ0的生成;高潤(rùn)濕性膠體鈀消除了鹽酸的不利影響,香草醛的加入阻止了Ｐｄ/Ｓｎ膠體的凝聚,并且促進(jìn)了膠體催化劑的吸附。其缺點(diǎn)是:酸性膠體鈀活化液易凝聚為膠體,其中含大量鹽酸,易產(chǎn)生酸霧;改進(jìn)的膠體鈀活化液的一些共性問(wèn)題如配制較復(fù)雜、條件嚴(yán)格、配制不當(dāng)時(shí)活性不好等還沒(méi)有很好地解決;膠體鈀活化液中貴金屬鈀的用量較大,成本較高。在保證性能的前提下,降低鈀的用量和用尋找金屬鈀的替代物是目前膠體鈀研究的核心問(wèn)題。

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