[发明专利]一种环保型金属表面石墨烯陶化处理剂及其制备方法

说明书

一种环保型金属表面石墨烯陶化处理剂，以重量百分比计，其组分及重量百分数为：改性氧化石墨烯0.05％～3％、环保型陶化剂4％～10％、余量为水。本发明将氧化石墨烯通过与硅烷偶联剂上的羟基反应形成共价键紧密结合，这样经过硅烷改性后的氧化石墨烯与含有硅烷偶联剂组分的环保型陶化剂由于极性相似相溶，两者之间更容易分散结合；氧化石墨烯因其表面丰富的氧官能团等结构，易于与环保型陶化剂产生共价键，从而增强了两者之间的结合力，使得石墨烯优异的物理化学性能、抗腐蚀能力得以引入，从而使石墨烯‑陶化剂复合材料在原有材料性能的基础上具备更加优越的电学和力学性能。

技术领域

本发明属于金属表面处理剂技术领域，特别涉及一种环保型金属表面石墨烯陶化处理剂及其制备方法。

背景技术

随着世界各地技术经济持续发展和进步，金属表面处理越来越受到各行各业的重视和亲睞，该处理技术是指通过对金属表面进行加工以达到改善金属表面性质的技术。

中国做为制造业大国，每年消耗化学品的规模越来越大，若不重视化学品的环保性，将对环境产生极大的危害。而涂装行业做为化学品的需求大户，金属表面处理剂的使用量自然非常大。家电、汽车、电镀、搪瓷、电泳、喷涂等都大量的使用金属表面处理剂。而传统的磷化剂虽然技术成熟，但对环境的污染日益剧增，含磷脱脂剂、磷化剂的大量使用，造成磷元素的污染；所以，要从源头解决这些问题，新型环保处理剂——陶化剂的使用变得极为重要，它的组成里无磷、无铬、无镍、无氮；反应副产物无渣，工艺简单，常温处理，酸度低，废液易处理排放，对环境无害。

但是，普通陶化剂由于自身材料结构制约，不具有良好的电学和力学性能，不能满足在电子电器、航空航天等领域的应用中更高的性能要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种环保型金属表面石墨烯陶化处理剂及其制备方法，具体技术方案如下：

一种环保型金属表面石墨烯陶化处理剂，以重量百分比计，其组分及重量百分数为：改性氧化石墨烯0.05％～3％、环保型陶化剂4％～10％、余量为水。

进一步地，以重量百分比计，所述环保型陶化剂由硅烷偶联剂溶液1％～5％、成膜物质1％～4％、络合剂0.3％～1％、余量为水构成。

进一步地，所述硅烷偶联剂溶液由20％硅烷偶联剂、70％无水乙醇和10％水构成。

进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种组成。

进一步地，所述成膜物质为ZrO₂，Zr(OH)₄，TiO₂，Ti(OH)₄，SiO₂的混合物。

进一步地，所述络合剂为柠檬酸和乙二胺四乙酸四钠中的一种或两种组成。

一种环保型金属表面石墨烯陶化处理剂制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、氧化石墨烯的制备：

通过超声波法制备，将膨胀石墨用氧化剂氧化，再用还原剂还原多余的氧化剂，然后过滤、洗涤、超声分散、剥离、干燥得到氧化石墨烯；

S2、氧化石墨烯表面改性：

首先将上述S1步骤中的氧化石墨烯加入到乙醇中超声分散后得到分散液，然后将该分散液放置于反应釜中，并加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，加温搅拌3～5h后,搅拌温度为60～80℃，继续搅拌冷却至室温，然后用乙醇、水洗涤至中性，得到改性氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：5；

S3、环保型陶化剂的制备：

S3.1、首先按照权利要求2中的组分比例，将硅烷偶联剂、无水乙醇和水混合搅拌至澄清得到混合液；