[发明专利]臭氧酸洗

说明书

本发明涉及一种塑料件酸洗工艺，包括以下步骤：‑提供酸性臭氧酸洗水溶液，‑将待酸洗的塑料件引入所述酸性臭氧酸洗水溶液中，其中所述酸性臭氧酸洗水溶液不含锰和铬化合物，且其中所述酸性臭氧酸洗水溶液的pH值小于2.0。

技术领域

本发明涉及一种塑料件酸洗工艺、一种用于塑料件酸洗的臭氧酸洗液、臭氧酸洗液用于塑料件酸洗的用途、采用该工艺得到的酸洗的塑料件、一种塑料件涂层方法，以及可通过该工艺获得的经涂层的塑料件。

背景技术

出于装饰或技术原因，许多塑料物品都带有合适的金属层。具体地，装饰性金属化塑料表面广泛应用于汽车制造领域。出于技术原因的金属化受到影响，例如，为了在塑料表面上形成导电结构。

为了塑料表面上金属层的耐久性，必须实现金属层对塑料件的高粘附性。因此，在现有技术中通常在金属沉积之前处理塑料件。通常，塑料件首先要进行化学酸洗。这会在塑料零件的表面形成气孔，使表面变得粗糙。产生的孔隙对随后沉积的金属层起到相应的锚定作用。沉积金属层的粘附被认为是通过这种锚定效应实现的。此外，塑料件的聚合物链的部分氧化也可能导致塑料件的功能化，这导致与沉积的金属层发生化学和/或物理相互作用(例如，通过形成共价键或离子键，或通过范德华力)，从而导致两相之间的粘合强度。因此，“酸洗”(pickle)是指经过酸洗溶液处理后的塑件表面发生化学和物理性质的变化。除了塑料件表面层的化学溶解和塑料表面的功能化所带来的表面变化，例如通过引入氢氧化物或羧酸盐基团以及相关的塑料表面极性变化，酸洗还包括电荷分布、聚合物结构或表面结构改变导致的处理过的塑料表面的物理特性改变。

现有技术中已知有用于化学酸洗塑料件并因此在塑料件的表面上形成孔的不同方法。通常，塑料件使用含有硫酸和六价铬的酸洗溶液进行处理。这种基于铬硫酸的酸洗溶液可以包含例如重量比为1:1的氧化铬(VI)和硫酸。

普遍认为，塑料件表面的气孔是在塑料件与这种铬硫酸酸洗接触过程中形成的，因为塑料件表面的不饱和烃受到侵蚀。然而，氧化作用对表面的额外侵蚀也是可能的。

然而，含铬(VI)化合物被怀疑具有致癌性。因为根据REACH法规，铬(VI)化合物被评为“高度关注物质”，因此只有在获得特殊批准的情况下才允许使用含有硫酸和铬(VI)的酸洗溶液。此外，完全禁止含铬(VI)化合物的商用不能排除，因为释放铬(VI)的化合物存在潜在危害。

用于塑料件的所述含铬(VI)酸洗的替代品包括，例如，基于高锰酸盐的酸洗。已知的酸洗溶液包括那些基于碱金属高锰酸盐例如高锰酸钾和无机酸例如磷酸的溶液。这种酸洗溶液对塑料表面表现出良好的酸洗效果。然而，碱金属高锰酸盐酸洗存在的问题是，所采用的碱金属高锰酸盐自身分解速度很快，以至于碱金属高锰酸盐酸洗的时间短至几个小时，酸洗效果就不再充分。此外，还有一个问题是，不希望地沉积在塑料件表面上的氧化锰对后续的涂覆工艺有负面影响。

此外，现有技术中已知用于酸洗塑料件的基于臭氧的酸洗溶液。

JP 2003 293144A描述了一种方法，其中塑料件首先用酸或有机溶剂预处理，然后与含臭氧的溶液接触。据信，当塑料件与含臭氧溶液接触时，至少部分不饱和烃化合物通过臭氧分解作用在塑料件的表面裂解。这会在塑料表面形成孔隙。

JP 2011 127155A描述了一种酸洗塑料件的方法，其中塑料件与臭氧水溶液接触。

JP 2003 183841A也描述了一种方法，其中塑料件与含臭氧的溶液接触以酸洗塑料表面。

JP 2010 095737A描述了一种酸洗塑料件的方法，其中塑料件与pH值为2至5的酸性臭氧水溶液接触。

使用含臭氧酸洗液的一个问题是臭氧在水溶液中的稳定性低。这就是为什么在提供具有足够高的臭氧浓度以用于有效的酸洗工艺和必要的体积的酸洗溶液方面存在矛盾。

因此，仍然需要酸洗塑料件的替代方法，其中可以使用不需要任何含铬(VI)化合物的酸洗溶液。