[发明专利]一种氧化石墨烯水性涂料及涂装工艺

说明书

本发明提供了一种氧化石墨烯水性涂料及涂装工艺，包括如下步骤：将石墨粉和高锰酸钾混合后加入到浓硫酸/磷酸的混合液中，加热搅拌，冷却，加冰水，滴加双氧水至溶液为亮黄色；将得到的溶液进行过滤，然后加入HCl水溶液，离心，洗涤，溶液pH接近中性，得到氧化石墨水溶液；将氧化石墨分散于双蒸水中，超声破碎，调节pH至4‑8之间，用去离子水稀释，并向溶液中加入电解质水溶液，得到用于电泳涂装的氧化石墨烯水溶液。本发明通过对待涂装的工件进行清洗、除氧化皮、抛光，以氧化石墨烯水溶液为电泳漆进行电泳涂装，以及后续的漂洗和烘干步骤，实现利用氧化石墨烯水性涂料在待涂装的工件上的涂装，通过调控电泳涂装参数可产生颜色可变的电泳涂层。

技术领域

本发明属于电泳涂装技术领域，尤其是涉及一种氧化石墨烯水性涂料及涂装工艺。

背景技术

电泳涂料和电泳涂装工艺广泛应用于汽车、建筑、家具、电器、轻工、印刷等各个行业。电泳涂装是以水溶性或油溶性的带有正(或负)电荷的电泳涂料作为电泳漆，电泳涂料以较稀的浓度均匀地溶解或分散在溶液中，将具有导电性的工件作为阳极(或阴极)，将金属不锈钢板、碳棒、铜板等作为阴极(或阳极)，在一定的溶液条件和工艺条件下，在两电极间外加直流电流，将电泳涂料均匀地沉积在待涂装工件上，形成一种不溶于溶液的沉积膜，最后经过一定的温度烘干固化，最终得到一种硬度较高的电泳涂层，起到防腐和表面装饰的作用。

现有涂装工艺中多采用油漆或有机颜料作为电泳涂料，导致油漆或有机颜料在涂装过程中因高温、高热、雾化和电化学反应等工艺条件释放出大量挥发性有机污染物，包括苯系物(如甲苯、二甲苯)、醇类、酯类、酮类等，对环境造成了严重污染。如何从根本上消除电泳涂装工艺带来的各类环境、能耗和健康问题是整个电泳涂装行业面临的共性技术难题。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷，本发明旨在提出一种氧化石墨烯水性涂料及涂装工艺，通过对待涂装的工件进行清洗、除氧化皮、抛光，以氧化石墨烯水溶液为电泳漆进行电泳涂装，以及后续的漂洗和烘干步骤，实现利用氧化石墨烯水性涂料在待涂装的工件上的涂装，通过调控电泳涂装参数可产生颜色可变的电泳涂层。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种氧化石墨烯水性涂料，包括如下步骤：

步骤一：将石墨粉和高锰酸钾混合后加入到浓硫酸/磷酸的混合液中，加热搅拌，冷却，加冰水，滴加双氧水至溶液为亮黄色；

步骤二：将步骤一所得的溶液进行过滤，然后加入HCl水溶液，离心，洗涤，溶液pH接近中性，得到棕黄色的氧化石墨水溶液，

步骤三：将氧化石墨分散于双蒸水中，超声破碎，用KOH、NaOH等碱溶液调节氧化石墨烯水溶液的pH至4-8之间，用去离子水将氧化石墨烯水溶液稀释至0.05mg/mL-1mg/mL，并向溶液中加入电解质水溶液，得到用于电泳涂装的氧化石墨烯水溶液。

进一步的，电解质水溶液可以为NaCl、KCl、LiCl、MgCl₂、Mg(NO₃)₂等无机盐溶液或六氟磷酸锂、碳酸锂等有机盐电解液。

进一步的，电解质水溶液的浓度为0.05mM-20mM。

进一步的，石墨粉与高锰酸钾的质量比为1：6。

进一步的，浓硫酸/磷酸的体积比为9：1。

本发明还提供了一种氧化石墨烯水性涂料的涂装工艺，包括如下步骤：清洗、抛光、电泳、漂洗、烘干，其中电泳包括：

1)搭建电泳槽：

电泳槽为平行板电泳槽，工作电极和对电极为待涂装的工件，待涂装的工件材质为导电材质的电极板，电极板间距固定为1-200mm，电泳槽的材质为非金属、耐腐蚀材质；

2)设定电泳涂装参数：