離子型活化在塑料電鍍前的處理方法

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2007-12-21 19:45:58點(diǎn)擊率：

1　前言

　　近年來(lái),塑料、玻璃、陶瓷、鮮花、木材和石膏等非金屬材料越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)和生活用品上。塑料電鍍是非金屬材料電鍍中應(yīng)用廣泛的一種,其主要優(yōu)點(diǎn)如下[1]:(1)塑料電鍍制品表面具有金屬光澤,美觀,不易污染;(2)塑料制品具有導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和可焊性;(3)塑料制品的表面機(jī)械強(qiáng)度提高,壽命延長(zhǎng)。隨著工程塑料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,塑料電鍍的范圍也在擴(kuò)大。塑料電鍍前處理工藝中重要的是活化步驟?；罨に嚨陌l(fā)展主要經(jīng)歷了3個(gè)階段:第1代活化工藝,活化-敏化2步法[2];第2代活化工藝,活化-敏化1步法,即膠體鈀活化[3];第3代活化工藝,離子鈀活化[4,5]。離子鈀是在膠體鈀的基礎(chǔ)上由西德和日本推出來(lái)的,它比膠體鈀更穩(wěn)定,鍍層附著力更好。目前,國(guó)內(nèi)外許多公司都有商品的離子鈀活化液。離子鈀活化液比較穩(wěn)定,鍍層結(jié)合力好,污染小。離子鈀活化液與膠體鈀活化液的比較:
(1)膠體鈀活化液中Ｓｎ2+在Ｐｄ0的周?chē)鸬椒€(wěn)定膠體的作用,但Ｓｎ2+并不是化學(xué)鍍銅的催化劑,必須通過(guò)解膠步驟使得Ｐｄ0露在外面才能起到催化作用?；罨?、水洗之后必須將基體浸入解膠溶液中,因?yàn)椋樱?+容易被氧化,而且一旦在空氣中氧化生成ＳｎＯｘ就很難除去,解膠同時(shí)也容易導(dǎo)致Ｐｄ0在基體表面的凝聚,降低催化劑的活性。離子鈀活化液不含Ｓｎ2+,也不需要解膠步驟,節(jié)省了工序。但是離子鈀活化之后需要還原,常用還原劑甲醛、水合肼等都有毒,污染環(huán)境[6]。
(2)離子鈀活化液可以長(zhǎng)期使用而不沉降分離,使用壽命長(zhǎng),穩(wěn)定性好,同時(shí)克服了膠體鈀活化過(guò)程中基體表面吸附一層Ｓｎ2+而影響化學(xué)鍍層的均勻性和附著力的缺點(diǎn)。這種活化方法還具有金屬覆蓋率高等優(yōu)點(diǎn)。離子鈀溶液配制比膠體鈀簡(jiǎn)單,使用工藝范圍寬。離子鈀活化工藝的不足之處是在堿性條件下施鍍時(shí)得到的鍍層附著性能不太好。粗化過(guò)程中有Ｃｒ6+產(chǎn)生,如果不清洗干凈或未經(jīng)還原,將會(huì)降低離子鈀溶液的活性。離子鈀活化液中貴金屬鈀的含量為150～300ｍｇ/Ｌ,比膠體鈀中鈀的含量(一般為30～50ｍｇ/Ｌ)高,如何降低離子型活化液中鈀的含量將是這方面的研究熱點(diǎn)。本文就離子鈀活化液進(jìn)行著重論述。

2　離子型活化液的配制方法

2.1　離子鈀活化液的配制方法

離子鈀溶液的配制步驟[7]:(1)將0.3ｇＮＨ4Ｃｌ溶于適量(小于500ｍＬ)水中,稱(chēng)取0.5ｇＰｄＣｌ2溶于上述ＮＨ4Ｃｌ水溶液中;(2)將1ｇα-氨基吡啶溶于少量水中;(3)在不斷攪拌下將ＰｄＣｌ2ＮＨ4Ｃｌ溶液和α-氨基吡啶溶液混合并稀釋至1Ｌ,即得到離子鈀溶液。常用的離子鈀活化液的配方如下:ＰｄＣｌ20.25～0.5ｇ/Ｌ,ＨＣｌ0.25～1ｍＬ/Ｌ,Ｈ3ＢＯ320ｇ/Ｌ,ｔ2～5ｍｉｎ。

2.2　銀離子型活化液的配制

銀離子活化液的配制步驟:(1)將ＡｇＮＯ3溶于蒸餾水或去離子水中;(2)往ＡｇＮＯ3溶液中加入適量的氨水。配制銀離子活化液要注意:(1)勿用自來(lái)水,因?yàn)樽詠?lái)水中含有Ｃｌ-,會(huì)與Ａｇ+反應(yīng)生成白色的ＡｇＣｌ沉淀;(2)緩慢適量地加入氨水,可以提高活化液的穩(wěn)定性,若氨水過(guò)量,將形成穩(wěn)定的銀氨絡(luò)離子[Ａｇ(ＮＨ3)2]+。活化后的基體需要經(jīng)還原才能形成金屬鈀的活性中心。常用的還原劑有甲醛、次磷酸鈉、水合肼和硼氫化鈉等。

3　離子鈀的活化機(jī)理

離子鈀活化液本質(zhì)上是一種鈀絡(luò)合物的水溶液[6]。ＰｄＣｌ2不易溶于水,但可以與過(guò)量的Ｃｌ-絡(luò)合形成水溶性的[ＰｄＣｌ4]2-絡(luò)離子。往上述溶液中加入可以吸附于基體上又能絡(luò)合鈀的化合物(如胺),所生成的離子鈀溶液就能對(duì)粗化處理后的非金屬基體化學(xué)鍍產(chǎn)生催化作用。將適當(dāng)粗化的基體浸入離子鈀活化液中,鈀的絡(luò)離子吸附達(dá)到平衡后,必須使其還原為具有催化活性的金屬微粒,使用的還原劑為次磷酸鈉、水合肼及其衍生物、硼氫化物等,還原溶液中ｗ(還原劑)為1%～5%,θ50℃以下。反應(yīng)式如下:

[ＰｄＣｌ4]2-+2ｅ-→Ｐｄ0+4Ｃｌ-
[Ａｇ(ＮＨ3)2]++ｅ-→Ａｇ0+2ＮＨ3↑

4　離子型活化

4.1?。粒拢樱校?+活化

文獻(xiàn)報(bào)道[9],含有活性基團(tuán)的聚合物可以與貴金屬離子形成絡(luò)合物。ＡＢＳ樹(shù)脂本身不含有任何極性基團(tuán),但經(jīng)鉻酐-硫酸粗化液粗化后,由于Ｃｒ6+的強(qiáng)氧化性使得ＡＢＳ表面含有—ＣＯＯＨ、—ＳＯ3Ｈ或—ＣＯＮＨ2等活性基團(tuán)。ＰｅｉＣｈｉＹｅｎ[10]提出一種無(wú)需敏化和解膠步驟的新方法。將粗化、水洗后的ＡＢＳ浸入ＰｄＳＯ4溶液中,形成ＡＢＳＰｄ2+絡(luò)合物,水洗后將絡(luò)合物直接浸入含有還原劑ＨＣＨＯ的化學(xué)鍍銅溶液中,ＡＢＳＰｄ2+中的Ｐｄ2+先于Ｃｕ2+被還原為Ｐｄ0,沉積在ＡＢＳ的表面,Ｐｄ0作為催化劑引發(fā)Ｃｕ2+在ＡＢＳ表面沉積。

4.2?。校?+ＨＤ1活化

鄺少林等提出以有機(jī)堿ＨＤ1為絡(luò)合劑的離子鈀活化液[11]。其活化工藝如下:ρ(ＰｄＣｌ2)0.5ｇ/Ｌ,ρ(ＮＨ4Ｃｌ)0.3ｇ/Ｌ,ρ(ＨＤ1)5.0ｇ/Ｌ,ｐＨ為7,θ30℃,ｔ(活化)3ｍｉｎ。通過(guò)測(cè)定不同ｐＨ下ＰｄＣｌ2溶液中的平衡電位φｅ可以判斷Ｐｄ2+離子與ＨＤ1在水中的絡(luò)合情況。φｅ隨著ｐＨ值的增大而顯著減小。ＨＤ1是有機(jī)堿,在酸性溶液中以鹽的形式存在,故絡(luò)合能力弱或無(wú)絡(luò)合能力。隨著ｐＨ值的升高,ＨＤ1以堿的形式存在,其絡(luò)合能力顯著增強(qiáng),φｅ隨之負(fù)移,由此可以推算出ＨＤ1的含量?；罨械闹萍杞?jīng)還原才能形成金屬鈀的催化活性中心。甲醛、次磷酸鈉和水合肼等還原劑以水合肼的還原效果。水合肼的還原工藝為:ｗ(水合肼)=2%～5%,θ=10～40℃,ｔ=3～5ｍｉｎ。

4.3　銀離子型活化液

銀離子型活化液曾被認(rèn)為催化性能差,鍍層結(jié)合力不好,很少被采用。Ｊｏｓｈｉ等發(fā)明了一種銀離子型活化液[12]。該工藝的具體步驟是:堿性除油→粗化→還原→表面調(diào)整→敏化→活化→化學(xué)鍍→其它電鍍。表面調(diào)整溶液中含有一種表面活性劑以及還原劑和絡(luò)合劑,表面活性劑一般采用陽(yáng)離子表面活性劑,其作用是使后續(xù)過(guò)程容易進(jìn)行;添加還原劑的目的是除去基體上可能殘留的Ｃｒ6+離子,常用的還原劑有水合肼及其衍生物、含硼類(lèi)還原劑、單糖等。活化溶液中含有醇胺類(lèi)(甲醇胺、二乙醇胺或三甲醇胺)和Ａｇ+的絡(luò)合物。

5　結(jié)論

目前,工業(yè)應(yīng)用中使用較多的還是膠體鈀活化液。無(wú)論是膠體鈀還是離子鈀工藝都仍需不斷改進(jìn),例如,減少貴金屬鈀催化劑用量,使用環(huán)保、無(wú)污染、無(wú)毒原料等。近年來(lái),物理法活化工藝如真空濺射、激光引發(fā)[11]等逐步擴(kuò)大其應(yīng)用。雖然傳統(tǒng)的電鍍工業(yè)不可避免地使用有害物質(zhì),但金屬鍍層與塑料的良好結(jié)合力是物理法活化所不能及的。

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