[发明专利]因金属涂层而有催化性的水溶性聚合物薄膜

说明书

这里公开了金属涂敷的制品，包括金属涂敷的纺织材料。这里的金属是非电解沉积到催化性薄膜上去的。该催化性薄膜是由热激活催化惰性聚合物薄膜制成的，该惰性薄膜形成于聚合物和第八族金属化合物的水溶液中。这里也公开了制备和使用这种金属涂敷的制品、催化性薄膜、催化惰性薄膜和溶液的方法。

化学镀金属是通过将催化了的底材浸入金属溶液，例如可溶性的镍、钴或铜、还原剂和螯合剂的溶液中而实现的。尽管底材可以用第IB族或第8族的各种金属来催化，但是通常选用钯催化剂，不管其价格如何，这只是因为它的活性。保持催化剂对表面的粘附性是相当重要的，因为松粘结的催化金属会在镀槽的搅动中从表面上被冲洗掉，造成因出现不可控的金属沉积而降低镀槽的金属价值，产生通常所谓的“崩溃的”槽液。

Morgan等人在美国专利4,910,072和O’Connor等人在美国专利4,900,618中公开了一种对催化惰性聚合物薄膜的有选择地催化活化，其薄膜含有一种聚合物和一种第IB族或第8族金属化合物的铬合物，其表面上基本没有金属。制备这种薄膜的溶液是用各种有机溶剂制备的，例如四氯呋喃、丙酮、甲基乙基酮、甲醇、乙酸甲酯和乙酸乙酯、其优选的是酸酐，如果薄膜是在高温环境形成的，那么可以允许在有机溶剂中存在少量的水。由于环境关系到有机蒸气的挥发，所以人们喜欢由水溶液制备薄膜而不是由有机溶液制备薄膜。

使用水涂敷系统来选择性地提供催化表面是化学镀金属领域的专业人员长期以来的奋斗目标。Lenoble在美国专利3,615,471中公开了催化聚合抗光涂层的应用，该涂层是由聚合物例如聚乙烯醇(PVOH)、光活化交联剂，例如二铬酸钾和催化金属化合物，例如二氯化钯的水溶液制成的。这种涂层可用于在电子线路板底材上提供催化图案，它是将干燥的涂层用紫外光穿过一块图形样板，进行照射，使曝光的涂层交联，把未曝光的可溶性涂层用水洗掉，交联的涂层再固化，例如在190℃下加热15分钟进行干燥，这样在就得到化学镀层。Polichette等人的美国专利3,772,056、3,772,078、3,925,578、3,959,547、3,930,963和3,994,727中公开了可选择的非电解沉积金属的薄膜，该薄膜是由光或热可还原的金属盐溶液，例如含有甲酸酮和光敏还原剂，例如蒽醌、2，6-二硫酸二钠盐和少量的表面活性剂的溶液涂成的，当用光穿过一块图形样板照射之后，未曝光的涂层用水洗去而非电解沉积上被光还原的金属。Polichette等人在美国专利3,779,758中公开了可选择的非电解沉积金属和光固化粘合膜，该膜是由聚合粘合剂、催化金属盐，例如氯化钯和光敏剂，例如重氮化合物的溶液涂成的，当用光穿过一块图形样板照射之后，未曝光的涂层被洗掉，而非电解沉积上光还原的含有光固粘合剂的金属。使用如Lenoble和Polichette等人所公开的涂层，缺点是无意中没有洗掉全部的未交联的涂层，会在底材上有不需要的非电解沉积，或者在镀槽中用搅拌连续冲洗涂层会引起镀槽的失效，即不可控的金属还原并在镀槽中到处沉积。

Miller在美国专利3,656,952中公开了光敏聚合物涂层，例如聚乙烯基吡咯烷酮和聚氧化乙烯化的脂肪醇。该涂层含有光活性还原剂，例如草酸铁铵，和贵金属化合物，例如钯(II)和铂(IV)和EDTA的铬合物。在紫外光或可见光的照射下，光敏的草酸铁铵使钯化合物还原。该薄膜然后用还原剂处理，还原剂的例子为二甲基硼烷溶液，这使非曝光表面的钯还原。化学镀镍引起形成不可逆的图象再生，例如因为光生成的金属核似乎降低了在光触发区形成的化学还原金属核的质量，其结果在非曝光区域的化学还原金属核上形成了更多或更快的化学沉积。这种涂层的缺点是不能很好地控制在曝光区和非曝光区的非电解沉积的选择性。

Yudelson等人在美国专利3,719,490中公开了光敏钯化合物，例如氯化钾钯、氯化钯四氨合物和草酸钾钯，它们在受光化性光线照射时形成了化学镀金属的催化中心，这些化合物被应用作由水溶液或者由聚合粘合剂溶液，例如明胶或PVOH和硼酸交联剂溶液中形成的涂层，在受到光化光线照射之后，金属能非电解沉积在曝光表面上。使用由Yudelson等人所公开的这种涂层，缺点在于只能给能曝光的表面提供催化活性，例如不能使不易被直射光照射的一束纤维之中的纤维表面具有催化性。