[发明专利]一种聚醚醚酮和聚醚醚酮/碳纳米管复合材料的无钯化学镀方法

说明书

技术领域

本发明属于塑料加工处理技术领域，特别涉及一种用于聚醚醚酮和聚醚醚酮/碳纳米管复合材料的化学镀方法。

背景技术

聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶高聚物，其熔点为343℃，玻璃化转变温度可达143℃，属特种高分子材料。PEEK材料具有以下优异性能：(1)出色的耐高温性能；(2)优异的力学性能；(3)优异的耐化学溶剂腐蚀性能；(4)极佳的阻燃性能；(5)稳定的加工性及耐磨性；(6)良好的耐辐照性。PEEK聚合物在适应苛刻环境方面所表现的卓越性能使其成为满足高产品性能需求的首选材料，广泛应用于航空航天领域，汽车制造业，以及医疗等领域。但是，PEEK具有很大的体积电阻率(10¹⁴Ω·m)和表面电阻(10¹⁵Ω)，这就限制了其在电子领域(如电磁屏蔽)的应用。碳纳米管(CNT)具有高比表面积、大长径比、大量悬挂键、电子能级分裂以及层状螺旋结构，因此可作为优异的增强介质添加入聚合物材料中以改善其性能。据报道，PEEK中添加CNT后，热稳定性、热导率、力学性能、耐磨性、以及电导率均得到提高。张淑玲等人的研究证明PEEK中掺加7wt％和12wt％的CNT后，其电阻率分别下降9个和10个数量级。但是该复合材料的体积电阻率与表面电阻仍远远大于金属材料。尽管在大于8GHz频率范围内，PEEK/CNT复合材料的电磁屏蔽效能可以达到50dB，但在小于8GHz频率范围，其屏蔽效能仅为20dB。在受到有害电磁波的干扰时，正常使用的电子设施和电器功能器件的有效功能会出现严重障碍。为了保证对电磁信号敏感的电子器件的正常工作，必须对其进行严格的电磁屏蔽。金属材料对电磁波具有良好的吸收和反射效应，因此可以通过对PEEK/CNT复合材料进行金属化来提高其电磁屏蔽效能，同时通过金属化可以降低复合材料的表面电阻。

化学镀是一种在无外加电源的情况下，利用适当的还原剂，在具有催化活性物质的催化作用下，将溶液中的金属离子还原沉积在基体表面上而形成一定厚度的金属镀层的工艺。与其他方法不同，由化学镀所制备的镀层成分均匀且易于控制，与基体结合力强，不受零件尺寸及形状限制，从而使其成为目前使用最广泛的金属化方法。目前，已经有许多种塑料可以通过化学镀的方法进行金属化，但是传统的化学镀工艺存在许多不足：(1)为增加表面亲水性和粗糙度所需的化学刻蚀液中含有有害的Cr⁶⁺，会对环境造成危害；(2)表面活化过程常用贵金属“钯”作催化剂，增加了成本；(3)通常需要溶胀、刻蚀、敏化和活化等工艺，步骤繁琐。本发明介绍了一种环境友好的、低成本的、步骤简单的化学镀工艺，成功的对PEEK及PEEK/CNT复合材料进行了金属化。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单可行、成本低、可用于大规模工业生产的、环境友好的、用于PEEK及PEEK/CNT复合材料基体的化学镀方法。

本发明的技术方案如下：

一种聚醚醚酮或聚醚醚酮/碳纳米管复合材料的无钯化学镀方法，其特征是步骤如下：

1)溶胀：将除去表面的污渍的PEEK或PEEK/CNT复合材料试样浸入硫酸水溶液中，在≤60℃温度的条件下溶胀，然后从硫酸溶液中取出溶胀试样，用自来水冲洗试样表面；

2)还原剂吸附：将表面溶胀后的试样浸入到还原溶液中浸泡吸附还原剂，还原溶液温度≤60℃；然后将试样取出干燥；

3)化学镀：将吸附还原剂的试样浸入到化学镀溶液中，化学镀液温度为55～90℃，化学镀时间为5～60分钟。

所述硫酸浓度优选质量分数≥92wt％。

所述试样溶胀后体积增加≤20％原试样体积。

所述还原溶液的组成为：在每升水中，含有3.8～19g硼氢化钠和2～10g氢氧化钠。

本发明采用浓硫酸作为溶胀剂对PEEK和PEEK/CNT复合材料进行表面溶胀处理，然后在溶胀的表面吸附还原剂，最后试样被放入化学镀液中进行化学镀，使PEEK或PEEK/CNT表面沉积一层金属镀层。本发明方法简单，操作方便，成本较低，且对环境无污染。

附图说明

图1(A)：经超声清洗后的PEEK/CNT表面形貌的扫描电镜照片。

图1(B)：经超声清洗后的PEEK表面形貌的扫描电镜照片。

图2(A)：在实施例1中PEEK/CNT复合材料溶胀处理后所形成的表面形貌。

图2(B)：在实施例2中PEEK/CNT复合材料溶胀处理后所形成的表面形貌。

图2(C)：在实施例3中PEEK/CNT复合材料溶胀处理后所形成的表面形貌。