聚合物基材表面选择性金属化方法及由该方法得到的表面具有金属化图案的聚合物基材的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种聚合物基材表面选择性金属化方法，包括用能量束对聚合物基材的需要形成图案的表面进行照射并将经照射的聚合物基材进行化学镀，聚合物基材是将一种混合物成型而得到的，所述混合物含有作为基体组分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一种金属化合物，至少部分聚合物的主链中含有酯基和/或酰胺基，能量束照射的条件使得经照射的聚合物基材表面与水的接触角为120°以上，金属化合物选自式I所示的化合物、式II所示的化合物和式III所示的化合物。采用本发明的方法对聚合物基材表面进行选择性金属化，化学镀的镀覆速度高，且形成的金属镀层对聚合物基材的附着力高。(CuaM11-a)3(PO4)2（式I）；(CubM21-b)2(OH)PO4?（式II）；(CucM31-c)2P2O7（式III）。
【专利说明】聚合物基材表面选择性金属化方法及由该方法得到的表面具有金属化图案的聚合物基材
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚合物基材表面选择性金属化方法，本发明还涉及由该方法得到的表面具有金属化图案的聚合物基材。
【背景技术】
[0002]在聚合物制品表面形成金属层，作为电磁信号传导的通路，广泛用于汽车、工业、计算机、通讯等领域。在聚合物制品表面选择性地形成金属层是该类聚合物制品制造的一个核心环节。
[0003]将聚合物基材表面选择性金属化的一种方法是将化学镀催化剂或促进剂附着在聚合物基材的需要进行金属化的表面，促使镀液中的金属离子通过氧化还原反应生成金属，沉积在聚合物基材表面，进而在聚合物基材表面形成金属层。
[0004]例如，CN102752962A公开了一种具有金属层的底材及其制造方法，其主要利用电浆表面处理造成底材表面的亲水性或疏水性区域，并使用一种表面处理溶液在底材的亲水或疏水表面附着一层由有机物或无机物形成的触媒层或交换层或隔绝层，再使用一种金属溶液，使触媒层或交换层的表面因为触媒反应或交换反应形成一金属层；隔绝层则用于保护其它区域避免形成金属层，且该金属层可被图案化，作为电路接点或线路。但是，该方法存在的不足是工艺复杂且形成的金属镀层对聚合物基材的附着力不够高。
[0005]在聚合物基材表面形成催化剂层或化学镀促进剂层的另一种方法是在在形成聚合物基材的原料中混合化学镀催化剂或促进剂或其前驱物，然后成型，得到其中分散有催化剂或促进剂或其前驱物的聚合物基材，在进行化学镀之前，用能量束(一般为激光)对需要形成图案的表面进行照射，以使被照射表面的聚合物气化，裸露出其中的催化剂或促进剂或其前驱物(在·为前驱物时，还需要利用能量束将前驱物活化，使其形成催化剂或促进剂)，从而能够在照射表面通过化学镀形成金属层。
[0006]例如，US2004/0241422A1报道了在聚合物基体中加入尖晶石结构的无机化合物粉末，这些无机化合物含有铜、镍、钴、铬、铁等元素，然后用紫外激光(波长为248nm、308nm、355nm、532nm)和红外激光(波长为1064nm和10600nm)进行活化。US2004/0241422A1特别提到具有尖晶石结构的氧化物可以在激光作用下还原出金属单质，将金属单质作为晶核，诱导化学沉积金属，形成金属层。然而，需要照射较高的激光能量才能将尖晶石结构的氧化物还原为金属单质，一方面对塑料基材表面的破坏严重，另一方面化学镀形成的金属层对基材的附着力不好。
[0007]CN103313523A公开了一种电子线路的制作方法，该方法包括以下步骤:
[0008]准备一线路载体，其中，所述线路载体的材料为高分子化合物，且所述高分子化合物中添加了疏水剂；
[0009]对所述线路载体的表面进行选择性电磁辐射，从而在所述线路载体的表面形成亲水区域，且所述亲水区域的形状与所需的电子线路的形状一致；[0010]对所述线路载体进行电镀或化学镀，使金属材料附着在所述亲水区域内，形成电子线路。
[0011]由此可见，现有的聚合物表面选择性金属化方法仍然需要进行改进。并且，对于在聚合物表面进行化学镀形成金属层，现有的认知一般为:氧化还原反应主要发生在亲水表面，在疏水表面则很难形成完整的金属镀层。
【发明内容】
[0012]本发明的发明人在研究过程中意外地发现:通过将化学镀催化剂或促进剂或其前驱物分散在聚合物基材中，然后用例如激光的能量束照射需要金属化的表面，使得被照射表面具有化学镀活性，从而将聚合物基材表面选择性金属化时，如果控制能量束的照射条件使得经照射的表面与水的接触角为120°以上时，被照射的表面不仅仍然具有化学镀活性，而且形成的金属镀层对聚合物基材的附着力更高。在此基础上完成了本发明。
[0013]根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种聚合物基材表面选择性金属化方法，该方法包括以下步骤:
[0014](I)用能量束对聚合物基材的需要形成图案的表面进行照射，所述聚合物基材是将一种混合物成型而得到的，所述混合物含有至少一种作为基体组分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一种金属化合物，至少部分所述聚合物的主链中含有酯基和/或酰胺基，所述能量束照射的条件使得经照射的聚合物基材表面与水的接触角为120°以上，所述金属化合物选自式I所示的化合物、式II所示的化合物和式III所示的化合物，
[0015](CuaMVa)3(PO4)2 (式 I)
[0016]式I中，M1为选自元素周期表中第2列的一种或两种以上元素，O < a≤I ;
[0017](CubMVb) 2 (OH) PO4 (式 11)
[0018]式II中，M2为选自元素周期表中第2列的一种或两种以上元素，O <b< I ；
[0019](CucMVc)2P2O7 (式 III)
[0020]式III中，M3为选自元素周期表中第2列的一种或两种以上元素，O < I ；
[0021](2)将经照射的聚合物基材进行化学镀。
[0022]根据本发明的第二个方面，本发明提供了由本发明的方法制备的表面具有金属化图案的聚合物基材。
[0023]采用本发明的方法对聚合物基材表面进行选择性金属化，化学镀的镀覆速度快，且形成的金属镀层对聚合物基材的附着力高。
【具体实施方式】
[0024]根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种聚合物基材表面选择性金属化方法，该方法包括步骤(1):用能量束对聚合物基材的需要形成图案的表面进行照射。
[0025]所述聚合物基材是将一种混合物成型而得到的，所述成型物含有至少一种作为基体组分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一种金属化合物。
[0026]本发明中，作为基体组分的至少部分聚合物的主链中含有酯基(B卩，—)和/或酰胺基(即，
【权利要求】
1.一种聚合物基材表面选择性金属化方法，该方法包括以下步骤: (1)用能量束对聚合物基材的需要形成图案的表面进行照射，所述聚合物基材是将一种混合物成型而得到的，所述混合物含有至少一种作为基体组分的聚合物以及分散在所述聚合物中的至少一种金属化合物，至少部分所述聚合物的主链中含有酯基和/或酰胺基，所述能量束照射的条件使得经照射的聚合物基材表面与水的接触角为120°以上，所述金属化合物选自式I所示的化合物、式II所示的化合物和式III所示的化合物， (CuaM11J3(PO4)2 (式 I) 式I中，M1为选自元素周期表中第2列的一种或两种以上元素，O <a^l； (CubMVb)2(OH)PO4 (式 II) 式II中，M2为选自元素周期表中第2列的一种或两种以上元素，O <b^ I ； (CucM31^c)2P2O7 (式 III) 式III中，M3为选自元素周期表中第2列的一种或两种以上元素，O <c^l； (2)将经照射的聚合物基材进行化学镀。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述聚合物基材的总量为基准，所述金属化合物的含量为0.1-30重量％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述金属化合物选自Cu1.5Ba0.75Sr0.75(PO4)2,Cu0.15Ca2 85 (PO4)2, Cu2P2O7' Cu3 (PO4) 2 和 Cu2 (PO4) (OH)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量束照射的条件使得经照射的聚合物基材表面与水的接触角为130°以上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述能量束照射的条件使得经照射的聚合物基材表面与水的接触角为130° -160°。
6.根据权利要求1、4和5中任意一项所述的方法，其中，所述能量束为激光。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述激光的波长为157nm至10.6μπι，所述激光的功率为10-20W，扫描速度为500-8000mm/s。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，以作为基体组分的聚合物的总量为基准，主链中含有酯基和/或酰胺基的聚合物的含量为50重量％以上。
9.根据权利要求1、4、5和8中任意一项所述的方法，其中，主链中含有酯基和/或酰胺基的聚合物为聚酯和/或聚酰胺。
10.由权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的表面具有金属化图案的聚合物基材。
【文档编号】C23C18/20GK103741125SQ201410041075
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】宫清, 周维, 孙永亮 申请人:比亚迪股份有限公司