甲基磺酸的应用
甲基磺酸的应用甲基磺酸有多种用途，是医药和农药原料，可用作脱水剂、涂料固化促进剂、纤维处理剂，近年来作为电镀特别是电刷镀液添加剂已获得广泛应用。它是丙烯、丁烯、异丁烯、a-甲基苯乙烯生产相应齐聚物的聚合催化剂，由91%甲基磺酸和3%HrS04加6%水组成的混合物可用作苯酚与四聚异丁烯、四聚丙烯和五聚丙烯烷基化反应的促进剂，用于生产辛基苯酚、十二烷基苯酚和十五烷基苯酚，产率分别为98%，68%和78%。甲基磺酸在电镀领域有着广泛的应用前景，已被证明是氟硼酸或酚磺酸的良好替代物。4.1 甲基磺酸在电镀相关金属精饰领域的应用甲基磺酸大量应用在电化学领域，其中与表面精饰行业相关的应用包括:(1)在锡、铅及锡铅合金电镀中替代氟硼酸和氟硼酸盐；(2)金属丝及钢条镀锡；(3)银、铜、镍及钯的金属精饰；(4)采用浸渍和喷涂法从铜及其合金、锌及其合金表面退除镍、锡、铅、锡铅及镉镀层；(5)废弃电池中铅的回收；(6)电化学抛光；(7)浸镀；(8)离子交换树脂的再生。1、镀锡电子行业的迅猛发展促进了镀锡及锡合金需求的增长，镀锡常应用于工程、通信、军事、消费产品领域，如印刷电路板、连接器、阀门、轴承、半导体、晶体管、电线及金属条等。常见的镀锡液有两种：一是日本流行的苯酚磺酸镀液体系；二是美国流行的基于卤化物的镀液体系。前者不会生成氯化物或氟化物等沉渣，但导电性差；后者由于具有优异的电解性能，可提高生产效率，但镀槽中会生成大量沉渣，增加了处理成本。添加了特殊添加剂的新型甲基磺酸镀液可在宽电流密度范围内获得均匀的镀层，且生产效率等同于甚至超过卤化物镀液体系，而无氟化物沉淀产生。在化学需氧量(COD)方面，甲基磺酸电解液的COD是苯酚磺酸镀液的1/3。甲基磺酸镀液具有万能性，用于滚镀或挂镀以及高速卷镀时的镀液组分和添加剂都保持不变。2、镀铅镀铅及铅合金(主要是锡铅合金)的酸性电解液的设计主要集中在可溶性、性能及环保方面，包括以下两种完全基于铅的水性电化学性能的重要技术：用于电子行业的锡铅焊料电沉积以及用于汽车行业的铅酸电池的生产。至今只有氟硼酸、氟硅酸以及甲基磺酸体系的电解液在市场上获得了成功。甲基磺酸作为一种电化学工艺的电解液，在功能及环保方面都优于氟硼酸、氟硅酸及其他HF络合酸(如HPF6、HSbF6)。在铅精炼工业中以甲基磺酸替代氟硅酸可获得不少功能及环保方面的优势。在锡铅焊料电镀及铅精炼中都采用高浓度Pb2+离子的酸性水溶液，但是Pb2+离子只在很少的几种酸性电解液中可溶解，这些溶液包括甲基磺酸、氟硼酸、氟硅酸、硝酸、高氯酸、氯酸、乙酸以及连二硫酸。3、镀锡铅合金近年来电镀锡铅焊料市场已普遍以甲基磺酸替代氟硼酸镀液，在该工艺中，采用了Sn2+、Pb2+的酸性水溶液游离酸以及表面活性剂。由于甲基磺酸体系电镀液配方设计周密，所获得的可焊性锡铅镀层在外观、合金含量、厚度、延展性等方面具有特定的性能。该锡铅合金镀层在工业上可应用于电气设备的连接头上，其功能主要是保护连接头不被氧化及防止可焊性的降低。4、铜铅锡合金镀层采用甲基磺酸体系电镀液生产的铜铅锡合金镀层目前主要作为轴承的润滑层，预计将来会在电子行业有更多的应用领域。5、不含铅的锡合金电镀工艺由于采用锡铅焊料的电子设备废弃时会带来环境污染隐患，寻找替代含铅镀层的研究已经提上日程。任何铅替代品都必须满足现有锡铅焊料的要求，且不能影响到互联元件的技术性能。另外，焊料的熔点要求关系到替代焊料是否可采用现有的装配技术。应具有近似于现有的锡铅合金焊料的熔点或熔点范围，不可采用高焊接温度，因为那样会引起元件过高的热应力。对无铅焊料的进一步研究还需考虑替代物的实用性和成本问题。可能作为无铅软焊替代物的锡合金包括锡铋、锡铟、锡银、锡锌及锡锑。其中锡铋和锡银最多被采用，这两种合金都是采用甲基磺酸配方来制备。而由于铜基体的干扰导致不能采用X射线荧光(XRF)对实际工件的合金组分进行测量，使得铜锡合金的应用存在一定的问题。6、浸锡镀层近年来，用于传输饮用水的铜管浸锡问题越来越受到人们的关注，因为饮用水中的铜污染有可能超过允许范围。传统的盐酸制备浸锡镀层结合力不好，而采用甲基磺酸镀液所获得的镀层为纳米晶态，呈现出更好的晶体取向，且表面形貌致密、规则。后者可生成最大厚度约为1.5μm的镀层，也可应用于电子行业领域。7、镀银由于银镀层可提供高导电性、良好的耐蚀性及软焊性能，因此广泛应用于互联元件中。为了取代传统的氰化物镀液，引入了甲基磺酸基础配方。通过使用添加剂，可获得在各方面都能与氰化镀银相近的白色银镀层。4.2 甲基磺酸替代硫酸甲基磺酸用作酯化反应促进剂，性能优于硫酸、盐酸等无机强酸。它用作为从对特丁基苯甲酸、邻硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸，对氰基苯甲酸、对苯二甲酸、月桂酸、棕搁酸、硬脂酸等羧酸制取相应过氧酸的溶剂和催化剂亦优于硫酸。有研究表明，甲基磺酸是生产多环芳烃很好的环化促进剂，性能优于原来使用的氢氟酸、磷酸和硫酸，并且环化产品收率高，能消除以前常出现的聚合副产，因而特别是对于会聚合的一些原料是一种良好的环化剂。而由5-10%的甲基磺酸与二氯甲烷组成的混合液，其环化促进效果比纯甲基磺酸更好。4.3 甲基磺酸替代氟硼酸甲基磺酸作为一种电化学工艺的电解液，在功能及环保方面都优于氟硼酸、氟硅酸及其他HF络合酸(如HPF6、HSbF6)。甲基磺酸用于电镀的研究最早是在1940年，但直至80年代初期，国外发达国家才开发了有机磺酸盐体系代替了氟硼酸盐电镀Sn Pb合金镀液，主要是烷基磺酸盐电镀Sn Pb合金新工艺。该镀液是由烷基磺酸、烷基磺酸亚锡、烷基磺酸铅以及有机添加剂组成，其中烷基磺酸的作用是保持溶液的导电性，烷基磺酸亚锡和烷基磺酸铅为主盐，有机添加剂使镀层光亮、晶粒细致。该体系溶液稳定(烷基磺酸在操作温度范围内均无明显的水解现象，烷基磺酸亚锡和烷基磺酸铅无论在酸性、中性和碱性条件下均很稳定)，毒性低，镀层质量优良，以及废水处理简单(只需中和、过滤，即可达到排放标准)等特点。由于该体系具有上述优点，甲烷磺酸盐镀液体系应用已较多，且将逐渐取代毒性较大、废水处理复杂的氟硼酸体系。在烷基磺酸型锡铅镀液取代氟硼酸型镀液的进程中,我国的情况稍有差异,由于烷基磺酸过去在国内没有厂家生产,故烷基磺酸型镀液在国内推广应用较迟，国内有些厂家参照国外经验开发的无氟电镀锡铅合金的镀液,其配方基本上也是属于烷基磺酸型。近年来，关于甲基磺酸盐体系在电镀中应用的报道逐年增多。有专家于20世纪 80年代初在研制电刷镀溶液时，就发现甲基磺酸盐作为主盐在电刷镀镀铜和镀镉时有独特的用途：如甲基磺酸铜在电刷镀镀铜溶液中就有两种类型，即酸性高速铜和高堆积碱铜，其性能优异，用途广泛，是其它铜盐无法与之相比的。电刷镀中的低氢脆镉主要用于超高强度钢上无氢镉修复，在航空工业中应用较多，这一镀液的主盐是甲基磺酸镉。近年来，在槽镀中也显示出甲基磺酸的独特用途。可见，甲基磺酸在电镀工业中的应用越来越广。甲基磺酸体系配方已在电镀(尤其是电子行业)获得了越来越多的关注，其优势不单只表现在与传统的氟硼酸和氟硅酸相比更为环保和可回收方面，而且它还具备其它许多优良的特性，并且可以与多种金属共沉积。
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