一种利用激光活化选择性金属化直接制备超疏水铜层的方法

本发明涉及激光活化选择性金属化领域，具体涉及一种利用激光活化选择性金属化直接制备超疏水铜层的方法。

背景技术：

1、铜作为一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、船舶、桥梁、电力等行业。但在使用过程中，由于金属铜表面能较高，表面亲水较强导致金属铜易腐蚀、结冰，从而影响设备性能，甚至出现安全隐患。近年来，受荷叶等天然超疏水表面的启发，水接触角大于150°、滚动角小于10°的表面超疏水材料被大量研究。金属铜的腐蚀，有许多是在有水参与的湿润条件下发生的，对金属铜表面进行超疏水处理可以有效地阻止金属表面与水的接触，从根本解决金属材料腐蚀问题。此外，超疏水金属铜在自洁、抗冰、减阻减摩、防结垢等领域也具有重要的作用。

2、中国专利申请cn116837361a公开了一种制备超疏水铜层的方法，该方法利用在铜层表面沉积低表面能物质使铜层达到超疏水的效果，但是，该方法步骤繁琐且对环境污染较大。

技术实现思路

1、为了克服传统的沉积低表面能物质获得超疏水铜层的方法存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用激光活化选择性金属化直接制备超疏水铜层的方法。

2、本发明提供了一种利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，所述方法包括以下步骤：通过180～1200nm的激光来活化树脂组合物，通过化学镀对活化区域进行选择性金属化，在树脂组合物表面获得铜层，将该铜层暴露在空气中放置6天以上，得到超疏水铜层；其中，激光的功率为1.6～9w，频率为31～110khz。

3、进一步地，所述激光的功率为2～5w，频率为40～100khz。

4、进一步地，所述放置的时间为7-30天。

5、进一步地，所述的树脂组合物是由以下重量百分比的组分组成：激光敏化剂1％～20％、聚合物80％～99％。

6、进一步地，所述的树脂组合物是由以下重量百分比的组分组成：激光敏化剂5％～10％、聚合物90％～95％。

7、进一步地，所述激光敏化剂选自铜的盐、铜的氧化物、铜的氢氧化物、铜的有机络合物、铬的盐、铬的氧化物、铬的氢氧化物、锰的盐、锰的氧化物、锰的氢氧化物、铁的盐、铁的氧化物、铁的氢氧化物、钼的盐、钼的氧化物、钼的氢氧化物、铝的盐、铝的氧化物、铝的氢氧化物、铋的盐、铋的氧化物、铋的氢氧化物、锡的盐、锡的氧化物、锡的氢氧化物、锑的盐、锑的氧化物、锑的氢氧化物、锌的盐、锌的氧化物、锌的氢氧化物、钨的盐、钨的氧化物、钨的酸、钕的盐、钕的氧化物、钕的氢氧化物中的任意一种或两种以上的混合物。

8、进一步地，所述聚合物选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚甲醛、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、k树脂、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、asa、pen、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚氨酯、尼龙弹性体、sebs、seps、seeps、聚酯弹性体、poe中的任意一种或两种以上的混合物。

9、asa是丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯的三元聚合物。

10、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)是由2,6-萘二甲酸二甲酯(ndc)或2,6-萘二甲酸(nda)与乙二醇(eg)缩聚而成的聚合物。

11、sebs是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线形三嵌共聚物。

12、seps是以聚苯乙烯为末端段，以聚异戊二烯加氢得到的乙烯-丙烯共聚物为中间弹性嵌段的线形三嵌共聚物。

13、seeps是以聚苯乙烯为末端段，以氢化丁二烯-异戊二烯共聚物为中间弹性嵌段的线形三嵌共聚物。

14、聚烯烃弹性体(poe)是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯(或丁烯)实现聚合的热塑性弹性体。

15、进一步地，所述方法包括以下步骤：

16、a.制备树脂组合物

17、将聚合物和激光敏化剂混合，熔融挤出、造粒，注塑；

18、b.激光活化选择性金属化

19、用激光活化，并利用化学镀对活化区域进行选择性金属化，获得铜层；

20、c.将铜层暴露在空气中放置6天以上，得到超疏水铜层。

21、本发明方法采用的选择性金属化是现有技术中的工艺，例如化学镀。

22、进一步地，所述超疏水铜层的水接触角大于150°，滚动角小于10°。

23、与传统的沉积低表面能物质获得超疏水铜层的方法相比，本发明利用激光活化选择性金属化直接制备超疏水铜层的方法具有生产效率高、过程简单、非接触、设计灵活以及通过化学镀获得的金属层导电性高的优势，本发明方法将激光活化选择性金属化获得的铜层暴露在空气中放置，能直接获得表面超疏水的铜层，不需沉积低表面能物质，可以显著减少制备超疏水铜层的生产成本，适合大规模生产。

24、本发明方法获得的超疏水铜层在防腐、自洁、减阻减摩、抗冰、防结垢等领域具有重要的作用，应用前景十分广阔。

25、显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

26、以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

技术特征：

1.一种利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：通过180～1200nm的激光来活化树脂组合物，利用化学镀对活化区域进行选择性金属化，在树脂组合物表面获得铜层，将该铜层暴露在空气中放置6天以上，得到超疏水铜层；其中，激光的功率为1.6～9w，频率为31～110khz。

2.根据权利要求1所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述激光的功率为2～5w，频率为40～100khz。

3.根据权利要求1所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述放置的时间为7-30天。

4.根据权利要求1所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述的树脂组合物是由以下重量百分比的组分组成：激光敏化剂1％～20％、聚合物80％～99％。

5.根据权利要求4所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述的树脂组合物是由以下重量百分比的组分组成：激光敏化剂5％～10％、聚合物90％～95％。

6.根据权利要求4所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述激光敏化剂选自铜的盐、铜的氧化物、铜的氢氧化物、铜的有机络合物、铬的盐、铬的氧化物、铬的氢氧化物、锰的盐、锰的氧化物、锰的氢氧化物、铁的盐、铁的氧化物、铁的氢氧化物、钼的盐、钼的氧化物、钼的氢氧化物、铝的盐、铝的氧化物、铝的氢氧化物、铋的盐、铋的氧化物、铋的氢氧化物、锡的盐、锡的氧化物、锡的氢氧化物、锑的盐、锑的氧化物、锑的氢氧化物、锌的盐、锌的氧化物、锌的氢氧化物、钨的盐、钨的氧化物、钨的酸、钕的盐、钕的氧化物、钕的氢氧化物中的任意一种或两种以上的混合物。

7.根据权利要求4所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述聚合物选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚甲醛、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、k树脂、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、asa、pen、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚氨酯、尼龙弹性体、sebs、seps、seeps、聚酯弹性体、poe中的任意一种或两种以上的混合物。

8.根据权利要求1-7任一项所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

9.根据权利要求1-7任一项所述的利用激光活化选择性金属化制备超疏水铜层的方法，其特征在于：所述超疏水铜层的水接触角大于150°，滚动角小于10°。

技术总结
本发明提供了一种利用激光活化选择性金属化直接制备超疏水铜层的方法，属于激光活化选择性金属化领域。本发明通过将激光活化选择性金属化获得的金属铜层暴露在空气中放置，获得了水接触角大于150°、滚动角小于10°的超疏水铜层。该方法制备的超疏水铜层在铜层防腐、自洁、减阻减摩、抗冰、防结垢等领域具有重要的作用。相比于传统的沉积低表面能物质获得超疏水铜层的方法，该方法成本低廉，制造便捷，适合大规模生产。

技术研发人员：周涛,徐浩然,骆芃安
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29