[發(fā)明專利]一種聚四氟乙烯材料表面金屬化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611037201.4
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106756902B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建國;秦中立;曾曉雁
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: C23C18/20
• 分類號: C23C18/20;C23C18/30;C23C18/22
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒

本發(fā)明公開了一種聚四氟乙烯表面金屬化的方法，其目的在于通過首先在聚四氟乙烯表面預(yù)置一層氧化石墨烯薄膜，然后覆蓋一層含有金屬元素的薄膜，再通過激光處理和化學(xué)鍍，實現(xiàn)聚四氟乙烯表面金屬化，按照本發(fā)明的方法制備得到的聚四氟乙烯表面的金屬鍍層與基板之間的粘附性根據(jù)美國測試與材料學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)D3359?08中的方法B—膠帶法進行測定，均可以達到最高級別5B，由此解決了現(xiàn)有技術(shù)聚四氟乙烯表面金屬化鍍層金屬與聚四氟乙烯基材之間結(jié)合力不強以及采用化學(xué)粗化處理環(huán)境污染嚴(yán)重的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料聚四氟乙烯材料表面金屬化領(lǐng)域以及激光表面處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種聚四氟乙烯材料表面金屬化的方法。

背景技術(shù)

非金屬材料表面的金屬化技術(shù)是通過某種表面處理技術(shù)，在非金屬材料表面形成一層金屬層。非金屬材料表面經(jīng)過金屬化，一方面可以在某些領(lǐng)域中替代金屬，節(jié)約大量的金屬，降低成本，提升非金屬材料的耐磨性、耐腐蝕性和耐熱性等性能，同時還可以使非金屬材料具有金屬的光澤及導(dǎo)電、導(dǎo)磁等性能，從而賦予非金屬材料一些新的性能；另一方面，它既具有非金屬性質(zhì)，又具有金屬的性質(zhì)，形成的復(fù)合材料有效地擴大了非金屬材料的使用范圍。

非金屬材料表面金屬化技術(shù)有很多種，如真空蒸鍍、離子鍍、物理涂層法、化學(xué)鍍和電鍍等。

聚四氟乙烯作為一種惰性高分子材料，具有耐高低溫、耐酸堿腐蝕、耐氧化性、良好的自潤性和良好的電絕緣性等諸多優(yōu)點，使其在化工、石油、生物醫(yī)學(xué)、電子、機械、航天航空和海洋作業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，享有“塑料王”的美譽。但是由于其自身的表面能極低、潤濕性差，直接在其表面金屬化時，金屬層與基材之間的結(jié)合力很差，很難滿足工業(yè)化的實際應(yīng)用。潤濕是固體界面由固-氣界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣?液界面的過程，而潤濕性是指一種液體在一種固體表面鋪展的能力或傾向性，固體的潤濕性常用接觸角θ來表示，一般θ＜90°代表液體可潤濕固體，為親水性材料，且θ越小，潤濕性越好；θ＞90°代表液體不能潤濕固體，為疏水性材料，且θ越大，潤濕性越差。聚四氟乙烯材料因表面能極低，與水的接觸角為114°左右，是一種典型的疏水性材料。因此，在聚四氟乙烯表面金屬化前，對其表面進行改性顯得尤為重要。目前，國內(nèi)外改性聚四氟乙烯表面的方法很多，常見的有：化學(xué)處理方法、等離子體處理、高溫熔融法和輻射接枝法等，但這些研究大部分集中在理論上，離實際應(yīng)用還有一定的距離。

專利文獻CN103540980A公布了一種聚四氟乙烯材料表面鍍銅的方法，即通過機械粗化和化學(xué)粗化的方法增加與金屬鍍層的接觸面積，然后進行敏化、活化和還原，在進行化學(xué)鍍時這些晶核成為催化中心，使化學(xué)鍍順利進行，化學(xué)鍍層具有導(dǎo)電性，最后在化學(xué)鍍層上進行電鍍銅處理，使聚四氟乙烯電鍍銅得以實現(xiàn)。該發(fā)明雖然可以實現(xiàn)在聚四氟乙烯材料表面鍍不同厚度的銅，但因為需化學(xué)粗化處理，環(huán)境污染大，且柔性化程度低。

專利文獻CN101974741A也公開了一種在聚四氟乙烯薄膜表面化學(xué)鍍的方法，它通過鈷60-γ射線照射的方式對聚四氟乙烯薄膜進行預(yù)輻照處理，在接枝反應(yīng)后將基體與多胺化合物反應(yīng)，在薄膜表面自組裝上胺基基團，利用胺基基團吸附金屬催化劑，再通過化學(xué)鍍的方法沉積得到金屬膜。該發(fā)明需用鈷60-γ射線輻射1～2h，表面接枝反應(yīng)5～8h，工藝處理時間過長。

專利文獻CN1952209A還公開了一種將離子注入與化學(xué)鍍相結(jié)合的技術(shù)，即將高分子聚合物放入離子注入機內(nèi)，并在高分子聚合物上加上電極，打開離子注入機的能量注入開關(guān)，控制加速電壓為10KV～45KV，控制注入劑量在2×10e¹⁷～5×10e¹⁷ions/cm²。該專利是在聚合物表面化學(xué)鍍前的注入與化學(xué)鍍層金屬相同或者不同的金屬離子，充分發(fā)揮了化學(xué)鍍和離子注入兩者的優(yōu)勢，但由于該專利方法不能使聚四氟乙烯表面粗化，因此化學(xué)鍍后金屬層與基材之間的結(jié)合力較差，同時，注入離子的成本高。