一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜制造技术

本发明专利技术公开了一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，由下列重量份的原料制备制成：甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、硅烷偶联剂KH560、偶氮二异丁腈、硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH858适量、氧化石墨烯、二甲基二烯丙基氯化铵、柠檬酸镧、硅溶胶、聚乙二醇、硝酸镍、硝酸锌、植酸、葡萄糖酸钠、水溶性丙烯酸树脂、乙二醇适量、无水乙醇适量、四氢呋喃适量、硫酸适量、硝酸适量、去离子水适量；本发明专利技术制备的钝化液原料来源广泛，制备方法简单，钝化时间短，形成的钝化膜附着力好，抗盐、抗碱性能好，耐蚀性高，能有效减缓腐蚀过程，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜
本专利技术涉及无铬钝化
，尤其涉及一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜。
技术介绍
镀锌宽带钢板是指表面镀有一层锌的钢板，镀锌是为了防止钢板表面产生腐蚀，延长钢板使用寿命，镀锌宽带钢板与人们的生活日益密切，主要用于家电板、手机外壳、建筑用彩涂板和汽车板凳。由于锌很活泼，在大气中易受到酸、碱、氧气、二氧化碳和水蒸气等物质的腐蚀，因此需要对其进行钝化处理，镀锌板传统钝化方式普遍采用含有铬酸盐的钝化液，该方法具有成膜性能优良、成本低以及工艺简单等优点，但铬酸盐中含有的铬离子对人体具有致癌性，同时对环境也产生极大的危害。目前从事表面处理的专家及学者们对无铬钝化液的配制及其无铬钝化工艺的性能研究取得了一定的进展，主要集中在无机组分钝化、有机物钝化和无机有机复合钝化，这些新兴钝化产品基本满足无铬钝化要求，性能已接近或达到铬酸盐钝化水平。但是在某些方面仍需要进一步研究，为克服无机组分钝化产生的耐蚀性和有机组分钝化附着性能差的问题，张振海在《镀锌宽带钢无机/有机复合钝化液的制备及抗腐蚀性能》一文中主要主要采用有机硅烷和无机缓蚀剂进行复配，通过调节各物质的用量及反应比例，研究钝化液的性能极其在工业生产中的应用情况。根据有机硅烷酸性条件下水解反应原理，采用硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH602进行水解反应，添加一定量的无机缓蚀剂钒酸钠和硫酸钛，中试生产出无铬钝化产品，涂装成膜，对其钝化膜进行测试，膜层耐电化学性能良好，72H中性盐雾试验出现白锈的面积仅为4—6%，其耐蚀性能可接近铬酸盐钝化膜，附着力达到1级，表面结构均匀致密；针对耐指纹钝化产品，将钼酸钠溶解在水中，用有机酸调节pH至中性，天机一定量的改性纳米二氧化硅，配置成无机钝化液，硅烷偶联剂KH570和硅烷偶联剂KH858复配成有机硅烷化钝化液，将两种钝化液进一步复配，得到钼酸盐有机硅烷钝化液，膜层性能优良。该作者提供的无铬钝化液可以从根本上解决现有钝化液中有毒有害铬离子对人们毒害的问题，也能够真正替代含铬钝化液，实现对电镀锌宽带钢板的度化，但是该无铬钝化液形成的镀化膜在低摩擦、抗氧、耐腐蚀、自润滑、耐磨等性能上仍不能满足市场需求，需进一步改性提高应用领域，扩大应用前景。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，由下列重量份的原料制备制成：甲基丙烯酸十二氟庚酯4-4.6、甲基丙烯酸六氟丁酯5.2-5.6、硅烷偶联剂KH56016-18、偶氮二异丁腈0.2-0.3、硅烷偶联剂KH57090-100、硅烷偶联剂KH858适量、氧化石墨烯2.2-2.5、二甲基二烯丙基氯化铵0.7-0.9、柠檬酸镧1.3-1.6、硅溶胶10-12、聚乙二醇4.4-4.8、硝酸镍33-35、硝酸锌8-11、植酸17-19、葡萄糖酸钠6-8、水溶性丙烯酸树脂26-28、乙二醇适量、无水乙醇适量、四氢呋喃适量、硫酸适量、硝酸适量、去离子水适量。所述一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，由下列具体步骤制备制成：（1）将氧化石墨烯加到高速万能粉碎机中粉碎过300-400目筛，将浓硫酸和浓硝酸按照体积比3:1混合制成氧化剂溶液，将氧化石墨烯微粉加到4-5倍量的氧化剂溶液中，在室温下以300-400r/min的转速超声震荡40-50min，过滤，用去离子水洗涤呈中性后烘干，将二甲基二烯丙基氯化铵加到4-5倍量的去离子水中，搅拌溶解后加入柠檬酸镧，然后转移至真空抽滤瓶中，在室温下加入上述干燥的氧化石墨烯，磁力搅拌均匀后在-0.1MPa的真空度下保持15-20min，关闭真空泵，维持5min，然后重复此过程2-3次，离心分离，固体用去离子水反复冲洗，干燥后备用；（2）将硅溶胶用去离子水稀释成二氧化硅固含量为30%的水性硅溶胶，调节pH值至3-4，然后加入2-3倍量的乙二醇于80℃下减压蒸馏，控制水分含量为1.5-2%，控制温度为50-55℃时加入聚乙二醇，磁力搅拌0.5h后加入步骤（1）制备的产物回流反应2-3h，反应结束后冷却至室温；（3）将甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和硅烷偶联剂KH560混合加到15-17倍量的四氢呋喃中，搅拌至完全溶解后加入偶氮二异丁腈，以300-400r/min的转速搅拌，然后升高温度至65℃，恒温反应8-10h，反应结束后冷却至室温得到含氟硅烷聚合物溶液；（4）将硝酸镍溶解在去离子水中制成浓度为30g/L的溶液，再加入硝酸锌、植酸和葡萄糖酸钠得到无机盐钝化液；将硅烷偶联剂KH570和硅烷偶联剂KH858按照质量比2:1进行复合，然后溶解75%的无水乙醇中，制成总浓度为150g/L的硅烷溶液，静置反应2-3h后用稀硝酸溶液调节pH至4-5，得到有机硅烷复合钝化液；（5）将步骤（4）制备的无机盐钝化液和有机硅烷复合钝化液混合，搅拌均匀后在常温下边搅拌边加入水溶性丙烯酸树脂、步骤（2）和步骤（3）制备的产物，搅拌5-6h后得到复合钝化液，将镀锌板放入钝化液中常温浸涂30S，烘干温度为100-120℃，烘干时间60S，自然条件下冷却即得钝化膜。本专利技术的优点是：传统的钝化方法采用含有六价铬的钝化液，得到的钝化膜耐蚀性好，消耗成本低，但在实际工业生产上对人体和环境造成严重的危害，由于硅烷具有无毒、无味、耐腐蚀性能好及易水解及在基材表面成膜等优点，无机-有机复合钝化是近年来取代无铬钝化的主要研究方向，本专利技术采用硅烷偶联剂KH570和硅烷偶联剂KH858在弱酸性条件下水解形成有机硅烷钝化液，再辅以无机组分形成无机-有机硅烷复合钝化液，为提高钝化膜的极压磨损、耐腐蚀、耐热、自润滑等性能，本专利技术采用自由基溶液聚合法合成含氟硅烷聚合物溶液，其具有含氟基团，能够降低表面能，又含有硅烷基团，硅烷基团可以水解成羟基，能够与基底表面以共价键方式结合，促进成膜性，并且具有很高的结合强度，提高附着力，形成良好的疏水性、高耐热性等优点，还将氧化石墨烯进行氧化提高比表面积，将柠檬酸镧负载到氧化石墨烯中，提高其杀菌、耐腐、抗盐、抗碱和促进成膜等方面的性能，并且利用亲水性的聚乙二醇对硅溶胶改性，抑制硅溶胶中粒子的团聚，使其分散性好，提高钝化膜的稳定性、透明性、硬度、耐磨损和耐盐雾的性能，本专利技术制备的钝化液原料来源广泛，制备方法简单，钝化时间短，形成的钝化膜附着力好，抗盐、抗碱性能好，耐蚀性高，能有效减缓腐蚀过程，适合工业化生产。具体实施方式一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，由下列重量份（公斤）的原料制备制成：甲基丙烯酸十二氟庚酯4、甲基丙烯酸六氟丁酯5.2、硅烷偶联剂KH56016、偶氮二异丁腈0.2、硅烷偶联剂KH57090、硅烷偶联剂KH858适量、氧化石墨烯2.2、二甲基二烯丙基氯化铵0.7、柠檬酸镧1.3、硅溶胶10、聚乙二醇4.4、硝酸镍33、硝酸锌8、植酸17、葡萄糖酸钠6、水溶性丙烯酸树脂26、乙二醇适量、无水乙醇适量、四氢呋喃适量、硫酸适量、硝酸适量、去离子水适量。所述一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，由下列具体步骤制备制成：（1）将氧化石墨烯加到高速万能粉碎机中粉碎过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：甲基丙烯酸十二氟庚酯4‑4.6、甲基丙烯酸六氟丁酯5.2‑5.6、硅烷偶联剂KH560 16‑18、偶氮二异丁腈0.2‑0.3、硅烷偶联剂KH570 90‑100、硅烷偶联剂KH858适量、氧化石墨烯2.2‑2.5、二甲基二烯丙基氯化铵0.7‑0.9、柠檬酸镧1.3‑1.6、硅溶胶10‑12、聚乙二醇4.4‑4.8、硝酸镍33‑35、硝酸锌8‑11、植酸17‑19、葡萄糖酸钠6‑8、水溶性丙烯酸树脂26‑28、乙二醇适量、无水乙醇适量、四氢呋喃适量、硫酸适量、硝酸适量、去离子水适量。

【技术特征摘要】
1.一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：甲基丙烯酸十二氟庚酯4-4.6、甲基丙烯酸六氟丁酯5.2-5.6、硅烷偶联剂KH56016-18、偶氮二异丁腈0.2-0.3、硅烷偶联剂KH57090-100、硅烷偶联剂KH858适量、氧化石墨烯2.2-2.5、二甲基二烯丙基氯化铵0.7-0.9、柠檬酸镧1.3-1.6、硅溶胶10-12、聚乙二醇4.4-4.8、硝酸镍33-35、硝酸锌8-11、植酸17-19、葡萄糖酸钠6-8、水溶性丙烯酸树脂26-28、乙二醇适量、无水乙醇适量、四氢呋喃适量、硫酸适量、硝酸适量、去离子水适量。2.根据权利要求1所述一种改性氧化石墨烯环境友好型无机有机钝化膜，其特征在于，由下列具体步骤制备制成：（1）将氧化石墨烯加到高速万能粉碎机中粉碎过300-400目筛，将浓硫酸和浓硝酸按照体积比3:1混合制成氧化剂溶液，将氧化石墨烯微粉加到4-5倍量的氧化剂溶液中，在室温下以300-400r/min的转速超声震荡40-50min，过滤，用去离子水洗涤呈中性后烘干，将二甲基二烯丙基氯化铵加到4-5倍量的去离子水中，搅拌溶解后加入柠檬酸镧，然后转移至真空抽滤瓶中，在室温下加入上述干燥的氧化石墨烯，磁力搅拌均匀后在-0.1MPa的真空度下保持15-20min，关闭真空泵，维持5min，然后重复此过程2-3次，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，
申请(专利权)人：张庆，
类型：发明
国别省市：安徽,34