[发明专利]纳米颗粒组合物

说明书

技术领域

根据35U.S.C§119(e)，本申请要求美国临时申请NO.61/365911的优先权，其申请日为2010年7月20日，该申请的全部内容都引入到本申请中作为参考。

本发明涉及一种涂覆有一层两性表面活性剂的纳米颗粒组合物。更具体地，本发明涉及一种涂覆有一层两性表面活性剂的纳米颗粒组合物，其中纳米颗粒组合物作为一种用于化学金属镀的催化剂。

背景技术

纳米颗粒具有适用于多用途的性能，例如生物学，化学，材料学和医学。纳米颗粒的稳定性和毒性决定了其有效性。纳米颗粒上涂层的性质影响其物理和化学性能。纳米颗粒上的涂层决定了被涂覆的纳米颗粒的表面性能。例如，US2008/0089836公开了被涂覆有由表面键合分子和两性分子形成的双层分子结构的金属纳米颗粒。表面键合分子直接与纳米颗粒接触并且包括疏水部分和对纳米颗粒具有吸引力的部分。两性层包括疏水部分和亲水部分。表面键合层与两性层通过疏水交互作用到一起。两性层的亲水部分对外部环境具有期望的性能，例如，提高纳米颗粒的水溶性。纳米颗粒的直径范围可以在lnm-200nm(纳米)。US2008/0089836公开的纳米颗粒实际上涉及的是生物应用，例如免疫标记，医学成像和医学治疗。

典型地，纳米颗粒用于涂料。涂料在许多领域，例如油漆，磁盘，荧光屏，非粘性表面，反射器，研磨剂，防锈剂，防水剂，粘合剂，催化表面以及多个其它领域中都起着重要的作用。

各种工业使用纳米颗粒形成用于在基板上化学镀金属的催化表面。化学镀的特征在于其过程是自动催化的，并且沉积发生在催化表面上。化学镀是基于加入到镀浴中的化学还原剂的存在。与在镀浴中电流还原金属离子为金属相类似的方式，还原剂为镀浴中的带正电荷的金属离子提供电子，将这些离子还原为金属。

化学镀具有一些期望的效果。使用电镀的方法，工人难于在具有裂缝和孔的基板上沉积厚度均匀的金属层。这种特征在许多工业例如电子工业中是重要的，电子工业中印刷电路板或印刷线路板需要在高深宽比(aspect-ratio)的通孔中均匀的沉积金属。化学镀的其它性能和应用是可以直接在非导体上沉积，沉积通常比电镀具有更少的孔隙并且沉积通常还具有非常规的化学，机械或磁性能，例如更高的硬度和耐磨性。使用催化剂的化学镀也用于生产各种装饰物，以及许多其它电子应用例如形成电磁干扰(EMI)防护罩和射频干扰(RFI)屏蔽罩中。

在印刷电路板的金属化过程中，最常用的催化剂是在盐酸溶液中的摩尔过量的二价锡与钯离子的反应产物。反应产物据信是锡-钯胶体。据信被氧化的锡对钯形成了保护胶体并且过量的二价锡起到抗氧化剂的作用。但是，使用氯化亚锡还原钯是不经济的并且氧化的锡需要加速的分离步骤。已经尝试开发不含氯化亚锡的钯催化剂以降低催化剂的成本，这样的催化剂可以包括小至50nm左右的钯颗粒；但是，粒度分布的范围可能很广，且可能具有大约200nm的平均粒径，已经发现这种催化剂由于它们的不稳定性和整体性能不佳，通常不适于印刷电路板工业的商业目的。另外，钯自身也很昂贵并且这种催化剂的不稳定性和性能不佳增加了印刷电路板生产的成本和消费者的负担。

尝试去寻找锡-钯催化剂的替代物，例如胶体铜催化剂；但是，其容易氧化而导致稳定性和功能性的下降。其需要高浓度的铜和稳定性有限的高活性铜镀液。

因此，尽管有多种金属纳米颗粒催化剂用于化学镀金属，但是仍然需要稳定的，经济的并且能够提供适用于商业目的的金属沉积的金属纳米颗粒催化剂。

发明内容

组合物包括由具有下列通式的一种或多种胺氧化物包覆的金属纳米颗粒：

其中，R₁是非取代的(C₁₄-C₃₀)烷基，并且R₂和R₃是相同或不同的且是非取代的(C₁-C₆)烷基。

方法包括：a)提供基板；b)涂覆催化剂组合物到基板上，催化剂组合物包括由具有下列通式的一种或多种胺氧化物包覆的金属纳米颗粒；

其中，R₁是非取代的(C₁₄-C₃₀)烷基，并且R₂和R₃是相同或不同的且是非取代的(C₁-C₆)烷基；和b)在基板上化学镀金属。