本发明涉及活化用于后续金属化的通常非导电或含碳纤维衬底的表面。特定来说，本发明涉及一种活化用于金属化的非导电或含碳纤维衬底的表面的方法、一种用于金属化非导电或含碳纤维衬底的经活化表面的方法、一种制备用于活化用于金属化的非导电或含碳纤维衬底的表面的水性、无钯活化组合物的方法及一种用于活化用于金属化的非导电或含碳纤维衬底的表面的水性、无钯活化组合物。
背景技术：
1、通常此类衬底的金属化在商业上受到高度关注。在日常生活的许多方面，此类衬底覆盖有金属的结构或层以用于装饰或功能应用。例如，通常非导电塑料衬底用于制造具有闪亮铬层的卫生用品。此外，相当多的铬覆盖的塑料衬底用于汽车工业中。
2、除了此类装饰用品之外，功能金属化是在(例如)制造印刷电路板时也必不可少的。在此类板中，通常使用含非导电树脂的层压板作为通常包含铜线的电路系统的基底材料。
3、含碳纤维衬底在(例如)电力转天然气、电力转燃料及电力转化学品应用以及电池中作为催化活性表面的潜力愈来愈大。
4、所有这些应用需要对非导电或含碳纤维衬底进行通常多步骤制备，以使其接受后续金属化。
5、在第一步骤中，通常进行非导电或含碳纤维衬底的表面的清洁(例如)以移除油脂或杂质。
6、在第二步骤中，通常进行所述表面的调节(也称为预处理)以便使表面接受以下活化。例如，此调节在一些情况中包含蚀刻以便产生孔及扩大表面。
7、在第三步骤中，进行重要的活化。在此活化中，通常将非常薄的晶种或活化层沉积/锚定于非导电或含碳纤维衬底的表面上，以用作后续第一金属化层的起点。因此，获得用于金属化的经活化表面。所述晶种或活化层通常用作非导电或含碳纤维衬底的所述表面与一或多个以下金属化层之间的煤介者。通常，晶种/活化层通过将(例如)来自胶体活化组合物的金属纳米微粒沉积于所述表面上来形成。
8、在第四步骤中，通常将所述第一金属化层沉积于晶种/活化层上，最常见地通过无电式镀敷。在一些情况中，此无电式镀敷包含浸入式镀敷，即，借助于交换反应且在不存在还原剂的情况下将更贵金属沉积于晶种/活化层上。在其它情况中，其包含通过自催化沉积来沉积金属或金属合金，此意味着借助于还原剂促进的沉积。
9、在第五步骤中，通常再次通过自催化沉积或通过电解沉积将第二金属化层沉积于第一金属化层上。
10、基本上，所属领域的技术人员非常熟悉此步骤序列。通常，在常见胶体活化组合物中，贵金属纳米微粒经常用作钯纳米微粒。然而，贵金属通常昂贵的且为了回收再利用剩余贵金属，废水处理受到高度关注。替代地，在相应活化组合物中也愈来愈多地利用更便宜的金属离子。
11、另一常见缺点在于，此类活化组合物自然地经历腐烂或分解形式。通常，纳米微粒团聚且形成不溶性沉淀团聚体，从而使组合物大多不可操作。因此，通常需要在通过还原相应金属离子形成纳米微粒之后稳定化纳米微米。为此，通常使用稳定剂化合物，以变更微粒的电荷分布、限制微粒大小及/或防止微粒氧化。在许多情况下，聚合物及/或抗氧化剂及/或金属离子(例如锡离子)用于这些目的。
12、例如，cn 107460459 a涉及利用稳定剂及还原剂以分别防止纳米微粒的团聚及氧化的简单纳米铜活化液体。
13、cn 109295442 a涉及用于制备无电式铜-镍双金属层的方法，其中所述方法使用胶体铜活化。
14、us 4,278,712揭示用于活化在无电式镀敷之前制备非导体时有用的弱活性胶体分散体的方法。方法是基于通过用合适气体及/或化学试剂处理而使另外弱活性胶体受控氧化，此致使所述受控氧化。然而，必须存在至少一种胶体稳定剂。以此方式未维持可逆平衡。
15、如此项技术中所描述的此类方法通常具有以下缺点：其迟早对团聚及沉淀敏感，主要是因为稳定剂化合物未随时间而充分稳定化微粒。因此，产品使用期在很大程度上取决于生产日期、递送时间及稳定化的质量。
16、此外，似乎此类稳定剂化合物通常降低纳米微粒有效活化相应表面的能力。似乎添加剂一方面至少在一定程度上避免团聚，但另一方面阻碍这些微粒快速而强烈地吸附于表面上。
17、wo 2020/201387 a1公开活化用于金属化的非导电或含碳纤维衬底的表面的方法及相应活化组合物，其一方面简单且高效，且另一方面对团聚及沉淀特别不敏感以确保长使用寿命。
18、据发现，根据此过程制备的金属化的衬底在焊料冲击测试中展现较小性能。
19、本发明的目的
20、因此，本发明的目的是提供活化用于金属化的非导电或含碳纤维衬底的表面的方法及相应活化组合物，其一方面简单且高效，且另一方面对团聚及沉淀特别不敏感以确保长使用寿命。此外，此方法及相应组合物应为低价的。
21、本发明的另一目的是提供在焊料冲击测试中展现良好性能相应方法。
22、本发明的另一目的是提供减少环境负担(例如，废水处理较不复杂且化学品的有效浓度较低)的相应方法。
23、此外，本发明的目的是提供增加使用期(特定来说对于所利用的活化组合物)的相应方法。
技术实现思路
1、上文提及的目的是通过一种用于处理非导电或含碳纤维衬底的表面的方法来解决，所述方法包括以下步骤
2、(i)调节非导电或含碳纤维衬底的所述表面，所述调节方法包括以下步骤
3、(a)提供所述衬底；
4、(b)提供包括含氮化合物的调节组合物；及
5、(c)使所述衬底与所述调节组合物接触；
6、(ii)非导电或含碳纤维衬底的所述表面的选择剂处理，所述选择剂处理方法包括以下步骤
7、(a)提供根据步骤(i)处理的所述衬底；
8、(b)提供选择剂组合物，所述选择剂组合物
9、(i)包括含氮化合物，及
10、(ii)具有自9到14的ph；及
11、(c)使所述衬底(根据步骤(i)处理的衬底)与所述选择剂组合物接触；及
12、(iii)活化用于金属化的非导电或含碳纤维衬底的所述表面，所述活化方法包括以下步骤
13、(a)提供根据步骤(ii)处理的所述衬底；
14、(b)提供水性、无钯活化组合物，所述水性、无钯活化组合物包括
15、(i)经溶解的过渡金属离子的第一物质及另外其金属微粒，
16、(ii)一种或多于一种络合剂，及
17、(iii)永久或暂时地一种或多于一种还原剂，及
18、(iv)任选地不同于所述第一物质的经溶解的金属离子的一种或多于一种第二物质，
19、其中
20、-至少所述第一物质、所述经溶解的过渡金属离子及其所述金属微粒以可逆平衡存在，条件是
21、-通过经由所述一种或多于一种还原剂的连续或半连续还原由所述经溶解的过渡金属离子形成所述金属微粒，
22、-通过所述微粒的连续或半连续氧化由所述金属微粒形成所述经溶解的过渡金属离子，及
23、-所述经溶解的过渡金属离子及其所述金属微粒分别重复参与所述还原及所述氧化，使得不形成所述金属微粒的沉淀团聚体；及
24、(c)使所述衬底(根据步骤(ii)处理的衬底)与所述活化组合物接触，使得过渡金属或过渡金属合金沉积于所述衬底的所述表面上且获得用于金属化的经活化表面。
25、自做实验表明，在本发明中，即使不需要所形成微粒的复杂的稳定化/抗氧化，也实现非常简单及有效的活化。与常见活化组合物相比，结果表明根本不需要所形成微粒的稳定化/抗氧化。此意味着在本发明中，形成微粒的目的并非为了尽可能长时间地维持其，而是为了在经溶解的过渡金属离子与其相应微粒之间建立平衡，从而容许微粒通过氧化有意/故意地一次又一次地重新形成其相应离子。通常，在常见活化组合物中，氧化被视为有害的且因此被最小化及/或抑制。与此相反，在本发明中，氧化被有利地利用、必要的且被视为具有极大益处。结果表明，与普通思维相反，不必在相应活化组合物中长时间维持微粒。
26、此带来许多优点。例如，通过简单地添加所需还原剂，以非常简单方式在需要的地方容易地设置/活化相应活化组合物。此意味着产品递送时间与产品/方法的使用期无关。
27、本发明依靠以下事实：微粒在原位一次又一次地形成，此致使任何稳定化或稳定剂化合物过时。为此，经溶解的过渡金属离子及其金属微粒以可逆平衡存在。因此，可实现非常有效及强大的活化，此是因为在其周围不具有稳定剂化合物的壳的新生微粒经形成具有相对较短使用期。随后，其通过氧化反应回到其离子形式。在添加进一步还原剂时，再次(即，原位)形成新生微粒。
28、在本发明的方法中，过渡金属或过渡金属合金沉积于所述衬底的表面上且获得用于后续金属化的经活化表面。此意味着第一物质的经溶解的金属离子的浓度由于沉积而随时间降低。然而，通过简单地添加所述物质的离子很容易实现第一物质的补充。因此，补充极其容易及简单。此外，此显著地增加相应活化组合物及其相关方法的使用期。
29、此外，相应方法及活化组合物不一定需要昂贵的贵金属，而是可用低价过渡金属进行。