采用过程系统工程方法对塑料表面的无Cr6+和无Pd镀层工艺进行建模与优化 Konstantinos A. Pyrgakis, Eleni Poupaki, Michalis Kartsinis, Melina Psycha, Alexios Grigoropoulos, Dimitrios Zoikis-Karathanasis, Alexandros Zoikis-Karathanasis

《Polymers》：A Process Systems Engineering Approach to Model and Optimize Cr6+-Free and Pd-Free Plating on Plastics Technologies Konstantinos A. Pyrgakis, Eleni Poupaki, Michalis Kartsinis, Melina Psycha, Alexios Grigoropoulos, Dimitrios Zoikis-Karathanasis and Alexandros Zoikis-Karathanasis

　　

摘要

在塑料上镀膜（PoP）需要特定的表面预处理步骤以实现金属化。传统的PoP行业分别使用六价铬（有毒、致癌）和钯（关键原材料）进行表面蚀刻和活化，这引发了严重的健康、环境和经济问题。本研究基于一种新型的、不含Cr⁶⁺和Pd的PoP技术，该技术采用过氧化氢（H₂O₂-H₂SO₄）溶液进行表面蚀刻，镍盐进行活化，并用NaBH₄进行还原，从而形成后续无电镀和电镀所需的金属成核点。我们开发了一种综合建模方法，用于模拟和预测新技术的各个处理阶段的单元操作性能（反应动力学和产率）以及材料性能（接触角和附着力）。先进的、基于数据的建模揭示了工艺性能、所得性能与不同工艺操作条件设置之间的组合关系。研究结果还表明，可以在多种条件下调整所有工艺参数，以达到所需的产品规格（附着力和厚度）。这些模型被构建为一个决策支持工具（DST），以实现经济、环境、安全以及安全可持续设计（SSbD）的目标。该工具通过用户友好的界面使用，允许用户输入数据并监控优化结果。