本發(fā)明屬于電路板加工，具體為一種用于pcb板孔金屬化的親水性石墨烯分散液及制備方法。

背景技術(shù)：

1、在pcb板孔金屬化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的化學沉銅或直接電鍍方法存在一些技術(shù)問題，例如化學沉銅成本不易控制、工藝流程較長、容易造成品質(zhì)隱患，以及環(huán)保問題等。直接電鍍方法中，如黑孔工藝，所得孔內(nèi)鍍銅層不均勻，結(jié)合力較差。這些問題表明，現(xiàn)有技術(shù)在實現(xiàn)pcb孔金屬化時面臨效率、質(zhì)量和環(huán)保的挑戰(zhàn)。

2、石墨烯及其衍生物因其優(yōu)異的導電性、機械強度和化學穩(wěn)定性，被認為是一種有潛力的替代材料，用于改善pcb板孔金屬化過程。然而，石墨烯在實際應用中也存在一些技術(shù)問題，主要包括導電性不足、分散性差以及與基材的粘接性不佳，比如處理后容易出現(xiàn)孔內(nèi)導電性不均勻，以及石墨烯修飾材料容易剝落。這些問題限制了石墨烯在pcb孔金屬化過程中的應用效果。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，研究人員通過加入一些導電聚合物，比如聚苯胺，作為一種導電高分子材料，已被廣泛應用于石墨烯復合材料的制備中。聚苯胺不僅能夠顯著提升石墨烯的導電性，還能改善其在溶液中的分散性。然而，聚苯胺在某些應用場景中仍存在一些局限性，如與某些基材的粘接性不足，且在高溫環(huán)境下穩(wěn)定性較差。

4、如中國專利cn115974063a公開了一種pcb板孔金屬化用石墨烯分散液及其制備方法，包括各組分：石墨烯量子點、石墨烯、分散劑和表面活性劑，能夠減少石墨的結(jié)構(gòu)缺陷，并實現(xiàn)高導電性和高分散性，但是沒有對石墨烯的親水性進行改性，并且也沒有解決石墨烯和基材的粘接性問題。再如中國專利cn116017885a公開了一種基于無分散劑的石墨烯鍍銅前活化液用于厚銅pcb板孔金屬，通過富含羧基官能團和羥基官能團的氧化石墨烯與石墨烯形成π-π吸附，以對石墨烯進行親水改性，該方法得到的石墨烯鍍銅前活化液通過改性了原疏水性的石墨烯，從而具備較強的親水性，從而無需使用分散劑，即可獲得良好的分散性能，且具備了導電性能較強的優(yōu)勢。但該專利對氧化石墨烯的改性，對活化液的導電性影響較大，降低了其導電性能，而且未能顯著改善材料的粘接性和高溫穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中用于pcb板孔金屬化的石墨烯分散液制備工藝復雜，在溶液中分散性差，導電性弱，以及和基材的粘接性不佳的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種用于pcb板孔金屬化的親水性石墨烯分散液，該分散液通過對石墨烯和石墨烯量子點進行硼摻雜處理，不僅增強了整體的導電性，而且增強了親水性，使分散液具有優(yōu)異的分散性，通過聚吡咯與硼摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯量子點協(xié)同作用，進一步增強復合材料的穩(wěn)定性和粘接性。

2、本發(fā)明第二個目的在于提供一種用于pcb板孔金屬化的親水性石墨烯分散液的制備方法，該方法不需要復雜的化學處理和高能耗設(shè)備，比如高溫熱處理和高壓均質(zhì)，制備成本和工藝難度降低，工藝步驟簡單，操作條件溫和，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

3、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

4、一種用于pcb板孔金屬化的親水性石墨烯分散液，包括以下質(zhì)量百分數(shù)的組分：硼摻雜石墨烯15-30%，硼摻雜石墨烯量子點10-35%，聚吡咯10-40%，分散劑0.5-3%，表面活性劑0.5-5%。

5、本發(fā)明制備的親水性石墨烯分散液，通過各組分之間的協(xié)同作用，在導電性、分散性、粘接性和高溫穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。硼摻雜石墨烯通過硼酸熱處理法制備，硼原子摻雜到石墨烯的碳骨架中，形成b-c鍵。硼摻雜提高了石墨烯的導電性，因為硼原子具有較低的電負性，能夠提供更多的自由電子。此外，硼原子的電負性低于碳原子，因此硼摻雜會導致電子從硼原子轉(zhuǎn)移到鄰近的碳原子，形成帶正電的硼原子。這種電荷轉(zhuǎn)移增加了石墨烯表面的極性，使其更容易與水分子形成氫鍵，從而增強親水性，有助于其在水中的分散。硼摻雜石墨烯量子點的納米尺寸和表面官能團使其具有優(yōu)異的分散性和穩(wěn)定性。它們能夠填充在pcb板孔的微小空隙中，提供更多的導電路徑，從而顯著提升分散液的導電性。硼摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯量子點之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。硼摻雜引入了空穴（正電荷），這些空穴可以在b-g和b-gqds之間移動，從而增強整體的導電性。b-g和b-gqds共同形成了一個連續(xù)的導電網(wǎng)絡，b-gqds的納米尺寸使其能夠填充在b-g的空隙中，提供更多的導電路徑，從而顯著提升整體導電性。同時分散劑的加入，通過物理吸附或化學鍵合的方式附著在石墨烯和b-gqds表面，形成穩(wěn)定的包覆層。這種包覆層能夠有效防止石墨烯和量子點的團聚，提升分散液的穩(wěn)定性和均勻性。表面活性劑的加入，通過其親水性頭部與水分子形成氫鍵，通過疏水性尾部與石墨烯和b-gqds發(fā)生疏水相互作用。這種雙重作用能夠顯著降低分散液的表面張力，提升石墨烯和量子點的分散性和穩(wěn)定性。聚吡咯是一種導電高分子，具有良好的導電性能。其導電性來源于共軛π電子體系，能夠在復合材料中形成導電網(wǎng)絡，顯著提升整體導電性，也能夠與硼摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯量子點形成穩(wěn)定的復合結(jié)構(gòu)，提升分散液的穩(wěn)定性，防止納米材料的團聚。

6、作為上述方案的進一步改進，所述硼摻雜石墨烯通過以下步驟制備：將氧化石墨烯在硼酸環(huán)境中進行熱處理，溫度為500-800℃，時間為2-6h，得到硼摻雜石墨烯。

7、作為上述方案的進一步改進，所述硼摻雜石墨烯量子點通過以下步驟制備：將石墨烯氧化物分散在去離子水中，超聲處理以確保均勻分散，再加入硼酸和尿素，攪拌均勻，形成前驅(qū)體溶液，將前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應釜中，密封，在180-200℃下進行水熱反應10-15h，反應結(jié)束后，冷卻至室溫，將反應產(chǎn)物通過濾紙過濾，收集濾液，將濾液放入透析袋中，使用去離子水進行透析，去除未反應的前驅(qū)體和副產(chǎn)物，透析完成后，將透析液離心，收集上清液，將上清液在真空干燥箱中干燥，得到固體硼摻雜石墨烯量子點。

8、作為上述方案的進一步改進，所述分散劑為聚乙二醇、十八烷基三甲基氯化銨中的一種。

9、作為上述方案的進一步改進，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇、膽酸鈉、還原氧化石墨烯的一種。

10、一種用于pcb板孔金屬化的親水性石墨烯分散液的制備方法，包括以下步驟：將硼摻雜石墨烯、硼摻雜石墨烯量子點、聚吡咯、分散劑和表面活性劑按上述質(zhì)量比例混合，使用高剪切混合器對混合液進行處理，處理速度為3000-5000轉(zhuǎn)/min，時間為20-30min，得到親水性石墨烯分散液。

11、作為上述方案的進一步改進，所述硼摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯量子點在加入混合前，分別進行超聲處理，超聲處理的頻率為20-40khz，時間為10-30min。

12、作為上述方案的進一步改進，所述分散液在高剪切混合處理后進行穩(wěn)定化處理，包括以下步驟：將分散液靜置一段時間，觀察其穩(wěn)定性；若有沉淀產(chǎn)生，再次進行高剪切混合處理，直至分散液穩(wěn)定。

13、作為上述方案的進一步改進，所述分散液在穩(wěn)定化處理后進行過濾與儲存，包括以下步驟：使用微孔濾膜對分散液進行過濾，去除未分散的硼摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯量子點顆粒；將過濾后的分散液儲存在密封容器中，避免光照和高溫。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：（1）本發(fā)明加入的硼摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯量子點，不僅顯著提升了分散液的導電性能，而且增強了分散液的親水性，聚吡咯與硼摻雜石墨烯的協(xié)同作用，形成穩(wěn)定的導電網(wǎng)絡，進一步增強導電性；分散劑和表面活性劑的使用，確保石墨烯和石墨烯量子點在溶液中的均勻分布，防止團聚；超聲處理和高剪切混合技術(shù)的應用，進一步提升了分散液的穩(wěn)定性和均勻性；

15、本發(fā)明引入了聚吡咯作為導電聚合物，和硼摻雜石墨烯和硼摻雜石墨烯量子點之間協(xié)同作用，聚吡咯中的氮原子與硼摻雜石墨烯表面的硼原子形成n-b鍵，增強了分散液與pcb板孔內(nèi)壁的粘接性，確保金屬化層的穩(wěn)定性和均勻性，而且n-b鍵能夠促進電子從氮原子轉(zhuǎn)移到硼原子，增強導電性，聚吡咯在高溫環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性，擴展了復合材料的應用范圍；

16、這種高溫穩(wěn)定性使得分散液在高溫條件下仍能保持優(yōu)異的性能；

17、本發(fā)明制備方法通過水熱反應和高溫熱處理，確保硼原子有效摻雜到石墨烯和石墨烯量子點中，簡化了工藝流程；透析和離心等純化步驟，去除未反應的前驅(qū)體和副產(chǎn)物，確保分散液的純度和穩(wěn)定性，由于本發(fā)明的分散液在導電性、分散性、粘接性和高溫穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，適用于各種高要求的電子器件制造領(lǐng)域，特別是pcb板孔金屬化。