一种新型石墨烯成膜剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术是关于一种新型石墨烯成膜剂及其制备方法与应用，该新型石墨烯成膜剂按照质量份包括如下组分：螯合剂：1

【技术实现步骤摘要】
一种新型石墨烯成膜剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及新材料合成和表面处理领域，尤其涉及一种新型石墨烯成膜剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近几年来，新兴的锆系、锆钛系、硅烷系和锆硅烷系等无磷金属表面处理剂迅速占领了市场，但这些无磷转化膜的各项性能仅与传统的磷化膜性能相当，其不具备有优越性，导致其不能满足船舶等高防腐行业涂装的需求。同时，随着节能环保减排理念的不断推进，传统的磷化工艺在不断地退出市场。后来，市面上也出现了一些采用陶化类溶剂/陶化工艺、硅烷类溶剂/硅烷工艺来对金属工件的表面作表处理的，但不管是采用磷化类溶剂/工艺、陶化溶剂/工艺或是硅烷溶剂/工艺来对金属工件进行表处理，其均具有裸膜耐腐蚀性能差、常态防锈时间短、膜涂装效果差和药剂的处理面积小等不足，其上述方面的性能还有待大大提高。
[0003]石墨烯皮膜剂能对钢铁等金属工件涂漆前经陶化处理形成转化膜，其能用作涂料底层，以增强涂膜与基体的附着力和防护性及能提高钢铁工件的涂层质量，使其广泛应用作金属表面处理剂。现市面上也有一些采用石墨烯为基础制作出来的溶液，如公告号为“CN108834309A”、专利名称为“一种石墨烯金属化溶液及其制备方法与应用”的中国专利技术专利，其的成份中虽然公开含有石墨烯或者氧化石墨烯和成膜剂，其也是以石墨烯为基材，但由其的配方制作出来的石墨烯金属化溶液形成的是石墨烯膜，其无法能形成钝化膜；且其的成膜剂采用的是聚合物，其的成膜效果比较一般，导致其整体的耐腐蚀性能还有待大大提高。同时，其是用于非金属表面的处理，其是无法能对钢铁这类金属工件进行处理的。
[0004]另，现市面上的成膜剂、陶化类溶剂或硅烷类溶剂在处理工件后的槽液一般会含有磷、锌、钙、镍、锰和铬等元素，及含有硝酸盐等致癌物质，导致其槽液的直接排放会对环境造成污染，从而使企业的排废因需要经过专业的处理而造成排放成本高。而采用目前市面上的陶化工艺和硅烷工艺来处理金属工件时，其是无法能对过酸工件除浮锈的，且槽液容易产生沉渣，这都无法满足船舶等高防腐行业涂装及环保生产的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种新型石墨烯成膜剂及其制备方法与应用，其有效地解决了采用目前的陶化剂/陶化工艺及硅烷剂/硅烷工艺来对金属工件的表面作表处理时具有裸膜耐腐蚀性能差、常态防锈时间短、膜涂装效果差和药剂处理面积小、不环保、排废成本高、槽液稳定性差、槽液容易产生沉渣和无法能对过酸工件除浮锈等问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种新型石墨烯成膜剂，其按照质量份包括如下组分：
[0007]螯合剂：1
‑
10份；
[0008]成膜剂：1
‑
450份；
[0009]氧化剂：1
‑
5份；
[0010]成膜助剂：1
‑
10份；
[0011]润湿剂：1
‑
10份；
[0012]偶联剂：1
‑
10份。
[0013]该新型石墨烯成膜剂的制备方法为：
[0014]步骤(1)：将螯合剂加入水中溶解，搅拌螯合剂至完全溶解为止；水的重量占新型石墨烯成膜剂重量的50％
‑
60％。
[0015]步骤(2)：加入成膜剂和成膜助剂，将成膜剂和成膜助剂搅拌至完全溶解为止。
[0016]步骤(3)：加入偶联剂，将偶联剂搅拌至完全溶解为止；并维持溶液的PH值在3.5
‑
5之间。
[0017]步骤(4)：加入润湿剂，将润湿剂搅拌至完全溶解为止。
[0018]步骤(5)：待溶液的温度下降至40℃以下，采用超声震荡机对溶液进行超声震荡。
[0019]步骤(6)：待超声震荡机完成超声震荡后，加入氧化剂，直至将氧化剂搅拌至完全溶解为止便制成新型石墨烯成膜剂。
[0020]由上述成分与制备方法制成的新型石墨烯成膜剂不含磷、锌、钙、镍、锰、铬等元素及不含硝酸盐等致癌物质，其处理金属工件后的废液经简单中和处理后即可排放，使用十分环保，此外，由该新型石墨烯成膜剂处理后的金属工件具有优良的耐腐蚀性和抗冲击力，其能显著提高形成的膜层与金属工件之间的附着力。
[0021]在所述步骤(5)中，超声震荡的时间为1
‑
20分钟。作为时间优选，超声震荡的时间为1
‑
10分钟。
[0022]作为优选，所述螯合剂包括苯甲酸钠、EDTA
‑
4Na、葡萄糖酸钠和柠檬酸钠等中的一种或二种以上之混合。
[0023]采用上述的技术方案时，当所述螯合剂包括苯甲酸钠、EDTA
‑
4Na、葡萄糖酸钠和柠檬酸钠等任意二种以上之混合时，所包含的成分等量，但不以此为局限。
[0024]作为优选，所述成膜剂包括氟锆酸、氟钛酸、氟锆酸钾、氟硼酸和植酸等中的一种或二种以上之混合。
[0025]采用上述的技术方案时，当所述成膜剂包括氟锆酸、氟钛酸、氟锆酸钾、氟硼酸和植酸等任意二种以上之混合时，所包含的成分等量，但不以此为局限。
[0026]作为优选，所述氧化剂包括硝酸锆、硝酸铜、硝酸钾、硝酸钛、钼酸铵和高锰酸钾等中的一种或二种以上之混合。
[0027]其中，氧化剂能促使金属与氧化性物质发生钝化作用而牢固吸附在金属工件的表面形成一层非常薄且致密、覆盖性能良好的钝化膜，且该层膜是独立存在的，其是氧化金属的化合物，其起到能将金属与腐蚀介质完全隔开的作用，以防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态，进而达到防腐蚀的作用。
[0028]采用上述的技术方案时，当所述氧化剂包括硝酸锆、硝酸铜、硝酸钾、硝酸钛、钼酸铵和高锰酸钾等任意二种以上之混合时，所包含的成分等量，但不以此为局限。
[0029]作为优选，所述成膜助剂包括改性氧化石墨烯、富勒烯、纳米稀土盐、柠檬酸镁、羟基羧酸和植物提取物等中的一种或二种以上之混合。
[0030]采用上述的技术方案时，当所述成膜助剂包括改性氧化石墨烯、富勒烯、纳米稀土
盐、柠檬酸镁、羟基羧酸和植物提取物等任意二种以上之混合时，所包含的成分等量，但不以此为局限。
[0031]其中，纳米稀土盐包括氯化铈、硝酸铈、硫酸铈和氟化铈等中的一种或二种以上之混合；植物提取物包括树脂、氨基酸、植酸和苹果酸等中的一种或二种以上之混合。
[0032]其中，当纳米稀土盐包括氯化铈、硝酸铈、硫酸铈和氟化铈等任意二种以上之混合时，所包含的成分等量，但不以此为局限。当植物提取物包括树脂、氨基酸、植酸和苹果酸等任意二种以上之混合时，所包含的成分等量，但不以此为局限。
[0033]作为优选，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：步骤一：称取5
‑
20g的氧化石墨烯与分散溶剂进行均匀搅拌。
[0034]步骤二：往搅拌均匀的氧化石墨烯和分散溶剂中加入1000g
‑
1500g的丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型石墨烯成膜剂，其特征在于：该石墨烯成膜剂按照质量份包括如下组分：螯合剂：1
‑
10份；成膜剂：1
‑
450份；氧化剂：1
‑
5份；成膜助剂：1
‑
10份；润湿剂：1
‑
10份；偶联剂：1
‑
10份。2.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯成膜剂，其特征在于：所述螯合剂包括苯甲酸钠、EDTA
‑
4Na、葡萄糖酸钠和柠檬酸钠中的一种或二种以上之混合。3.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯成膜剂，其特征在于：所述成膜剂包括氟锆酸、氟钛酸、氟锆酸钾、氟硼酸和植酸中的一种或二种以上之混合。4.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯成膜剂，其特征在于：所述氧化剂包括硝酸锆、硝...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟飞，
申请(专利权)人：东莞市精诚环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：