塑料電鍍工藝包括涂復聚合物涂料、活化、噴鍍和電鍍等主要工序。
涂復聚合物涂料
在需要電鍍的塑料表面涂復含有化學鍍用的催化劑的聚合物涂料,然而干燥形成含有催化劑的聚合物涂膜。
含有化學鍍的催化劑的聚合物涂料,其催化劑為鈀、金、銀、鈷、鎳、鐵、銅等金屬酚鹽或金屬氧化物微粒等。涂料為丙烯酸、聚氨基甲酸乙酯和環氧類等,這些涂料與塑料表面可以牢固地粘結。涂復方法有噴涂、刷涂和浸涂等,其中以噴涂為佳。涂膜厚度為1～25μm。形成涂膜的干燥溫度為5～80℃。
活化
涂復在塑料表面的聚合物涂膜必須進行活化處理,才能使涂膜中的催化劑具有催化性能。例如,在塑料表面上涂復含有PdSO4等金屬鹽的聚合物涂料,干燥以后采用NaH2PO2溶液進行還原處理,才能具有化學鍍的催化作用,又如在塑料表面上涂復含有鈀和鈦的復合金屬氧化物的聚合物涂料,干燥以后可以用H2SO4等進行催速處理。
噴鍍
經活化處理后的涂膜表面上同時分別從各自的噴嘴中噴射出含有金屬離子的金屬鹽溶液和含有還原該金屬離子的還原劑溶液,形成電鍍用的導電性金屬層。適宜的金屬離子有Ni2+、Cu2+、Ag+等。金屬鹽溶液噴射涂復時,分別噴出的溶液在聚合物涂膜面附近相遇,并以混合狀態附著于聚合物涂膜表面上,或者金屬鹽溶液和還原劑溶液以上下積層狀態噴射在涂復的聚合物表面上。含有金屬離子的金屬鹽溶液與還原劑溶液的組合方式可舉例如下:
(1)以氨性AgNO3為金屬鹽溶液時,還原劑為乙二醛,添加含HNO3的葡萄糖和硫酸肼等溶液。
(2)金屬鹽溶液以KNaC4H4O6為絡合劑的堿性銅溶液時,還原劑為乙二醛和硫酸肼等溶液。
(3)金屬鹽溶液為NH4Cl和NiCl2溶液時,還原劑為硼氫化鈉(NaBH4)和NaH2PO2溶液。
含有非導電性催化劑的聚合物涂膜面上噴射了金屬鹽溶液和還原劑溶液以后,立即發生還原金屬鹽的化學鍍反應,形成了電鍍用的導電性金屬層的基底。
在化學鍍形成的導電性金屬層上施鍍,形成滿足實用要求的電鍍層。
應用
例1 采用120mm×130mm×1mm的ABS板,按照下列工藝程序進行處理。
(1)形成聚合物涂膜
在ABS板的一面上噴涂含鈀的聚合物涂料,65℃,干燥90min。
(2)化學鍍銅
以Cu2+鹽溶液∶還原劑溶液=1∶1的比例,在30kPa噴射壓力下,同時分別從各自的噴嘴中噴射Cu2+鹽溶液和還原劑溶液到ABS板的聚合物涂膜表面上,開始迅速呈現黑褐色,緊接著呈現光亮的金屬銅光澤,形成了導電性化學鍍銅層。
(3)電鍍
金屬鹽溶液和還原劑溶液噴射時產生的廢液中含有KNaC4H4O6,添加0.1g/LFeCl3,接著采用Ca(OH)2和NaOH的混合液,調至pH值11.5以上,生成凝聚沉淀,這時廢液中的Cu2+濃度僅為1mg/L以下。
例2 在100mL聚氨基甲酸乙酯水分散體(固體成份質量分數30%)中添加10mgPdCl2,制成分散的聚合物涂料,噴涂到ABS板上,40℃,干燥1h,形成約為5μm厚度的聚合物涂膜。接著浸漬于1g/L的NaBH4溶液中,還原析出金屬鈀。然后按照例1的工藝,噴射金屬鹽溶液和還原劑溶液,在ABS板的聚合物涂膜表面形成導電性化學鍍銅層,再進行電鍍銅。
例3 采用120mm×130mm×1mm的ABS板,按照下列工藝程序進行處理。
(1)形成聚合物涂膜
在ABS板的單面上噴涂上述聚合物涂料,在65℃干燥90min,形成5μm厚度的聚合物涂膜。
(2)催化
在聚合物涂膜上噴淋由1g/LSnO和4g/LNaOH混合攪拌配制而成的透明水溶液,以便在聚合物涂膜表面吸附催化劑,然后充分噴淋水洗。
(3)化學鍍銀
用AgNO3和氨水配制成銀氨溶液。還原劑溶液采用100mL質量分數為40%乙二醛溶液。
然后按例1的工藝,噴射金屬鹽溶液和還原劑溶液,在ABS板的聚合物涂膜表面形成導電性銀層。
(4)電鍍
同例1,電鍍光亮酸銅。
銀氨溶液和還原劑溶液噴射時產生的廢液中添加過量NaCl,殘存的Ag+以AgCl沉淀,然后把沉淀脫水干燥而回收。
例4 采用120mm×150mm×1mmABS板,按照下列工藝程序進行處理。
(1)形成聚合物涂膜
在ABS板的兩面上噴涂含有Ag2O和SiO2的聚合物涂料,65℃干燥90min,形成5μm厚度的聚合物涂膜。
(2)催化
在聚合物涂膜上噴淋,以便在聚合物涂膜上吸附鈀催化劑。
(3)化學鍍鎳
然后按例1的工藝,噴射金屬鹽溶液和還原劑溶液,在ABS板的聚合物涂膜表面形成導電性鎳層。
(4)電鍍鎳
上述Ni2+溶液和還原劑溶液噴射時產生的廢液中添加鐵鹽,使溶液pH值為10以上,通過凝聚沉淀可以使廢液中Ni2+濃度降低到0.5mg/L以下。
按照ASTMD 3359標準規定的橫切膠帶試驗方法進行鍍層剝離試驗。結果表明,從例1～例4中獲得的鍍銅層和鍍鎳層的附著性優良,都沒有發生鍍層剝離現象。
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