阅读说明：本技术 一种用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液及其制备方法和使用方法 (Roughening liquid for polyphenylene sulfide and composite material thereof, preparation method and use method thereof ) 是由 罗坤 吕新伟 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液,该粗化液包括如下用量的组分：10-100ml/L的氢氟酸、10-300ml/L的硫酸、10-100ml/L的硝酸、0.1-5g/L的氯化钠、1-30g/L的九水硝酸铁,余量为水。该粗化液采用化学粗化方式,其可以渗入小孔及凹槽内部,即使针对复杂结构的基材也能实现均匀的微观粗化。(The invention discloses a roughening liquid for polyphenylene sulfide and a composite material thereof, which comprises the following components in parts by weight: 10-100ml/L hydrofluoric acid, 10-300ml/L sulfuric acid, 10-100ml/L nitric acid, 0.1-5g/L sodium chloride, 1-30g/L ferric nitrate nonahydrate, and the balance of water. The coarsening liquid adopts a chemical coarsening mode, can permeate into the small holes and the grooves, and can realize uniform microcosmic coarsening even aiming at the base material with a complex structure.)

一种用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液及其制备方法和使 用方法

技术领域

本发明涉及塑料制品电镀前处理技术领域，具体涉及一种用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液及其制备方法和使用方法。

背景技术

相比3G/4G时代，高频高速的5G时代对很多相关设备及材料提出了更高的要求与挑战，而天线振子就是其中之一。作为5G基站内部重要的部件，天线振子的数量不仅随之陡增，也更需要具备优异的性能来满足5G通讯传输的要求。相比传统的金属天线振子，3D塑料天线振子在损耗、成本、重量等方面都极具优势，并已经获得了基站终端客户的认证。在接下来的5G基站建设方案中，3D塑料天线振子将会全面取代传统的金属天线，用量和产值会迎来一个高峰期。

聚苯硫醚(简称PPS)具有良好的高电阻率和低介电常数，其电绝缘性随温度变化较小，即使在高温高湿下仍保持良好的电绝缘性能。其次PPS具有优异的耐化学稳定性，能耐各种酸碱腐蚀，耐腐蚀性能接近聚四氟乙烯(PTFE)。以上PPS的优异综合性能使得其成为了目前主流的高频通讯材料首选，如天线振子目前就开始大量采用了这种方案。

众所周知，比表面积越大，粗糙度越大，结合力也会更好。如果想让塑料表面具有理想的粗糙度，就必须对材料表面进行粗化处理。比如ABS的塑胶电镀采用铬酸粗化，一些聚碳酸酯类普通塑料等可以利用强碱来进行咬蚀粗化。但对于聚苯硫醚，由于其具有优异的耐腐蚀性能，对表面粗化带来了较高的难度。专利CN109640539A中提到了粗化方式是用物理喷砂，但这种粗化方式，只能在平面或者较简单结构材料的表面粗化，而且砂粒粒径较大，无法实现微观粗化，与表面镀层的结合力并不理想。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液，该粗化液采用化学粗化方式，其可以渗入小孔及凹槽内部，即使针对复杂结构的基材也能实现均匀的微观粗化。此外，本发明还提供一种用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液的制备方法和使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液，该粗化液包括如下用量的组分：10-100ml/L的氢氟酸、10-300ml/L的硫酸、10-100ml/L的硝酸、0.1-5g/L的氯化钠、1-30g/L的九水硝酸铁，余量为水。

其中，该粗化液包括如下用量的组分：30-80ml/L氢氟酸、50-200ml/L硫酸、30-100ml/L硝酸、0.5-2g/L氯化钠、5-20g/L九水硝酸铁，余量为水。

其中，所述氢氟酸的质量浓度为55％，所述硫酸的质量浓度为98％，所述硝酸的质量浓度为68％。

本发明的第二方面，提供一种上述用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液的制备方法，将氢氟酸、硫酸、硝酸、氯化钠和九水硝酸铁按比例依次溶于水中形成水溶液即可。

其中，先将硫酸加入至水中，待温度降至室温后，再将氢氟酸及硝酸分别按照上述步骤加入至上述硫酸水溶液中，最后加入氯化钠和九水硝酸铁，混合均匀，即得所述粗化液。

本发明的第三方面，提供一种上述用于聚苯硫醚及其复合材料的粗化液的使用方法，包括将聚苯硫醚材料或其复合材料制成的工件放入至粗化液中进行化学浸泡式粗化。

其中，所述粗化液使用时，粗化时间为5-30min。

其中，所述粗化液使用时，粗化温度为20-40℃。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明将具有强氧化性和强腐蚀性的三种强酸(氢氟酸、硫酸和硝酸)复合形成具有强氧化性的溶液，其对聚苯硫醚及玻璃纤维等填料进行咬蚀粗化，并可以将高分子链段溶胀进而咬蚀，提升了基材比表面积，通过加入九水硝酸铁可进一步提高粗化液的氧化腐蚀能力，通过加入氯化钠盐类物质进一步加快粗化液对基材的腐蚀速度。

本发明中的粗化液与传统的物理粗化相比，可渗入至基材上的小孔及凹槽内部，即使针对复杂结构的基材也能实现均匀的微观粗化，这种化学粗化大大提升了镀层与基材直接的结合力，可以应用于聚苯硫醚及其复合材料的包括化学镀、电镀或磁控溅射等金属化要求。

具体实施方式

实施例1

本实施例中粗化液包括30ml/L氢氟酸(55wt％)，200ml/L硫酸(98wt％)，40ml/L硝酸(68wt％)，1g/L氯化钠，7g/L九水硝酸铁，剩余为水。

上述粗化液的制备过程如下：

先将硫酸加入至水中，待温度降至室温后，再将氢氟酸加入至上述硫酸水溶液中，待温度降至室温后，再向其中加入硝酸，最后加入氯化钠和九水硝酸铁，混合均匀，即得所述粗化液。

实施例2

本实施例中粗化液包括100ml/L氢氟酸(55wt％)，10ml/L硫酸(98wt％)，100ml/L硝酸(68wt％)，1.5g/L氯化钠，15g/L九水硝酸铁，剩余为水。

本实施例中粗化液的制备过程与实施例1相同。

实施例3

本实施例中粗化液包括60ml/L氢氟酸(55wt％)，90ml/L硫酸(98wt％)，70ml/L硝酸(68wt％)，2g/L氯化钠，30g/L九水硝酸铁，剩余为水。

本实施例中粗化液的制备过程与实施例1相同。

实施例4

本实施例中粗化液包括35ml/L氢氟酸(55wt％)，300ml/L硫酸(98wt％)，10ml/L硝酸(68wt％)，0.1g/L氯化钠，1g/L九水硝酸铁，剩余为水。

本实施例中粗化液的制备过程与实施例1相同。

实施例5

本实施例中粗化液包括70ml/L氢氟酸(55wt％)，170ml/L硫酸(98wt％)，30ml/L硝酸(68wt％)，0.5g/L氯化钠，5g/L九水硝酸铁，剩余为水。

本实施例中粗化液的制备过程与实施例1相同。

实施例6

本实施例中粗化液包括80ml/L氢氟酸(55wt％)，50ml/L硫酸(98wt％)，50ml/L硝酸(68wt％)，5g/L氯化钠，20g/L九水硝酸铁，剩余为水。

本实施例中粗化液的制备过程与实施例1相同。

对比例1

对比例1为实施例4的对比实验例，对比实施例1中未加入氢氟酸，其余组分含量及制备方法均与实施例4相同。

对比例2

对比例2为实施例4的对比实验例，对比实施例2中未加入硝酸，其余组分含量及制备方法均与实施例4相同。

将实施例1至实施例6、对比例1和对比例2中制得的粗化液进行粗化能力测试试验，将由聚苯硫醚或其复合材料制成的工件完全浸入至粗化液中进行化学浸泡式粗化，温度控制在20-40℃，粗化时间为5-30min，工件粗化处理后进行后续工序电镀，再以间隔1mm的百格试验测试其结合力，观察镀层与基体的结合力情况，以判定粗化液粗化效果。

具体测试过程如下：

(1)将由聚苯硫醚或其复合材料制成的工件浸入至50℃的除油液中，浸泡3min，取出水洗；

(2)将清洗后的工件转入20-40℃的粗化液中浸泡5-30min，取出后水洗；

(3)再将工件表面进行后续电镀处理，选用常规电镀工艺流程即可，该性能测试中电镀流程为：经过粗化处理后的工件→预浸(盐酸20％，1min，室温)→钯水活化(3min，30℃)→解胶(2min，50℃)→化学镍(3min，30℃，)→酸铜(60min，20-25℃，厚度8微米)→蚀刻(3min，室温)→电镀锡(30min，30℃，厚度8微米)。

电镀工序完成后进行间隔为1mm的百格试验，具体测试过程依据ASTM D3002D3359及DIN EN ISO 2409进行检测，观察镀层与基体的结合力情况，判定粗化液的粗化效果。

结果判定：

等级：5B，切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落；

等级：4B，切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损部超过5％；

等级：3B，切口的边缘或相交处有被剥落，其面积大于5％但不到15％；

等级：2B，切口的边缘有部分剥落或整大片剥落，及/或者部分格子被整片剥落，被剥落面积超过15％，但不到35％；

等级：1B，切口的边缘大片剥落及/或者部分格子部分或全部剥落，其面积大于划格区的35％，但是不超过65％。

表1粗化后结合力测试结果

如表1中测试结果可知，实施例1-6相对于对比例1和对比例2制备的粗化液，其对基材表面实现均匀的微观粗化，大大提升了镀层与基材直接的结合力。

因此，本发明将具有强氧化性和强腐蚀性的三种强酸(氢氟酸、硫酸和硝酸)复合形成具有强氧化性的溶液，其对聚苯硫醚及玻璃纤维等填料的咬蚀粗化，并可以将高分子链段溶胀进而咬蚀，提升了基材比表面积，通过加入九水硝酸铁可进一步提高粗化液的氧化腐蚀能力，通过加入氯化钠盐类物质进一步加快粗化液对基材的腐蚀速度；该粗化液与传统的物理粗化相比，可渗入至基材上的小孔及凹槽内部，即使针对复杂结构的基材也能实现均匀的微观粗化，这种化学粗化大大提升了镀层与基材直接的结合力。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。