[发明专利]氧化石墨烯/电泳漆复合涂层及其电泳沉积制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是石墨烯/电泳漆复合薄膜及其制备方法，应用于汽车、自动车、机电、家电等五金件的涂装防腐，属于防腐材料涂层制备技术领域。

背景技术

石墨烯是由碳原子通过共价键结合而成的理想二维晶体，具有优异的力学、热学和电学性能，在能量存储材料、聚合物复合材料、液晶显示器件和生化传感器等方面都有潜在应用。同时，石墨烯稳定的sp²杂化结构可以阻止扩散渗透的进行，并具有很好的热稳定性和化学稳定性，不论是在高温条件下还是在具有腐蚀或氧化性的气体、液体环境中均能保持稳定。

随着常规喷涂的缺陷不断浮现，电泳涂料开始变得越来越普及。电泳涂料作为一类新型的低污染、省能源、省资源、起作保护和防腐蚀性的涂料，具有涂膜平整，耐水性和耐化学性好等特点，容易实现涂装工业的机械化和自动化，适合形状复杂，有边缘棱角、孔穴工件涂装，被大量应用于汽车、自动车、机电、家电、五金件等的涂装，利用率可达到百分之六十五左右。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种氧化石墨烯增强的电泳漆复合涂层及其制备方法。这种复合涂层不但具有较好的防腐蚀性能，同时具有较高的力学性能。

为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种氧化石墨烯/电泳漆复合涂层，是一种氧化石墨烯与电泳漆构成的均匀混合涂层，即采用混合镀工艺制备复合涂层。

优选地，所述氧化石墨烯均匀分布在电泳漆涂层中，氧化石墨烯在复合涂层中的重量含量为大于0并小于等于30％。

本发明提供一种上述氧化石墨烯/电泳漆复合涂层的电泳沉积制备方法，其具体制备步骤如下：

步骤一，采用金属片作为阴极，钛片作为阳极，分别垂直插入配制好的电泳漆/氧化石墨烯混合镀液中；

步骤二，对上述电泳漆/氧化石墨烯混合镀液进行电泳沉积；

步骤三，将沉积有电泳漆/氧化石墨烯薄膜的阳极取出，并冲洗干净后，进行热处理，而后冷却到室温，从而得到氧化石墨烯/电泳漆复合镀层。

作为一个优选方式，所述电泳漆/氧化石墨烯混合镀液，配置步骤如下：

步骤1.氧化石墨烯分散液的制备

氧化石墨烯溶液通过将石墨粉在低温下进行强氧化的方法制备(该制备可以采用ZL201010264796.3中记载的方法，也可以采用其他方法)，最终得到均匀分散、浓度为0.1mg/L～1g/L的黄褐色氧化石墨烯溶液。

步骤2.电泳混合液的配制

将电泳漆黑浆、乳液、氧化石墨烯溶液和去离子水加入一容器中，氧化石墨烯的浓度为0.5-50mg/L，在室温下用磁力搅拌，使溶液充分混合，电泳漆/氧化石墨烯混合镀液的pH值为5.8～6.2。

作为一个优选方式，所述阴极，为低碳钢片、或铜片或其它金属片。阴极和阳极电泳沉积前都需要先经机械抛光，再经电解除油处理。

更进一步的，所述机械抛光，是指：使用砂纸分别对阳极、阴极金属片进行打磨，消除表面氧化膜。然后利用抛光机进行机械抛光，从而达到镜面效果。将经过机械抛光处理的阳极、阴极金属片剪成切片，用丙酮、乙醇分别超声清洗，去离子水超声清洗，然后用去离子水清洗干净，最后在烘箱中烘干。

更进一步的，所述电解除油处理，是指：配制氢氧化钠溶液，并加入表面活性剂十二烷基磺酸钠，形成电解除油液，用钛网作为阳极，经机械抛光处理的铜片(或低碳钢片)和钛片作为阴极，在恒定电流密度下电解除油，电解除油过程中利用磁子搅拌。然后取出阴极、阳极金属片，用去离子水冲洗，在5～10％的HCl溶液中酸活化，中和电解除油液中的NaOH后，再用去离子水不断冲洗去除表面残留的溶质后，最后在烘箱中烘干备用。

作为一个优选方式，所述电泳沉积，具体参数为：电泳沉积在28-35℃的水浴中进行，在两电极之间施加5-100V的直流电压或脉冲电压，电泳沉积时间为5s-15min，氧化石墨烯/电泳漆复合涂层膜厚为100nm-50μm。

作为一个优选方式，所述热处理，是指在100-200℃的烘箱中进行热处理20-60min。100-200℃的热处理，一方面对电泳漆进行固化，另一方面，可以对氧化石墨烯进行部分还原，进一步提高其力学、电学性能。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提出氧化石墨烯增强的电泳漆复合涂层，氧化石墨烯不但可以提高电泳漆涂层的防腐性能，还提高漆膜的力学性能，尤其是漆膜的硬度，避免漆膜在使用过程中产生划痕，改善漆膜涂层的外观和使用寿命。