[發明專利]一種氧化石墨烯水性涂料及涂裝工藝

有效

• 申請號: 201910179802.6
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109943107B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 鄭繼虎;童麗萍;劉雪峰;張鵬;劉偉;王雷;任家寶
• 申請（專利權）人: 中國汽車技術研究中心有限公司;北京卡達克數據有限公司
• 主分類號: C25D13/00
• 分類號: C25D13/00;C25D13/02
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本發明提供了一種氧化石墨烯水性涂料及涂裝工藝，包括如下步驟：將石墨粉和高錳酸鉀混合后加入到濃硫酸/磷酸的混合液中，加熱攪拌，冷卻，加冰水，滴加雙氧水至溶液為亮黃色；將得到的溶液進行過濾，然后加入HCl水溶液，離心，洗滌，溶液pH接近中性，得到氧化石墨水溶液；將氧化石墨分散于雙蒸水中，超聲破碎，調節pH至4?8之間，用去離子水稀釋，并向溶液中加入電解質水溶液，得到用于電泳涂裝的氧化石墨烯水溶液。本發明通過對待涂裝的工件進行清洗、除氧化皮、拋光，以氧化石墨烯水溶液為電泳漆進行電泳涂裝，以及后續的漂洗和烘干步驟，實現利用氧化石墨烯水性涂料在待涂裝的工件上的涂裝，通過調控電泳涂裝參數可產生顏色可變的電泳涂層。

技術領域

本發明屬于電泳涂裝技術領域，尤其是涉及一種氧化石墨烯水性涂料及涂裝工藝。

背景技術

電泳涂料和電泳涂裝工藝廣泛應用于汽車、建筑、家具、電器、輕工、印刷等各個行業。電泳涂裝是以水溶性或油溶性的帶有正(或負)電荷的電泳涂料作為電泳漆，電泳涂料以較稀的濃度均勻地溶解或分散在溶液中，將具有導電性的工件作為陽極(或陰極)，將金屬不銹鋼板、碳棒、銅板等作為陰極(或陽極)，在一定的溶液條件和工藝條件下，在兩電極間外加直流電流，將電泳涂料均勻地沉積在待涂裝工件上，形成一種不溶于溶液的沉積膜，最后經過一定的溫度烘干固化，最終得到一種硬度較高的電泳涂層，起到防腐和表面裝飾的作用。

現有涂裝工藝中多采用油漆或有機顏料作為電泳涂料，導致油漆或有機顏料在涂裝過程中因高溫、高熱、霧化和電化學反應等工藝條件釋放出大量揮發性有機污染物，包括苯系物(如甲苯、二甲苯)、醇類、酯類、酮類等，對環境造成了嚴重污染。如何從根本上消除電泳涂裝工藝帶來的各類環境、能耗和健康問題是整個電泳涂裝行業面臨的共性技術難題。

發明內容

為解決現有技術存在的缺陷，本發明旨在提出一種氧化石墨烯水性涂料及涂裝工藝，通過對待涂裝的工件進行清洗、除氧化皮、拋光，以氧化石墨烯水溶液為電泳漆進行電泳涂裝，以及后續的漂洗和烘干步驟，實現利用氧化石墨烯水性涂料在待涂裝的工件上的涂裝，通過調控電泳涂裝參數可產生顏色可變的電泳涂層。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種氧化石墨烯水性涂料，包括如下步驟：

步驟一：將石墨粉和高錳酸鉀混合后加入到濃硫酸/磷酸的混合液中，加熱攪拌，冷卻，加冰水，滴加雙氧水至溶液為亮黃色；

步驟二：將步驟一所得的溶液進行過濾，然后加入HCl水溶液，離心，洗滌，溶液pH接近中性，得到棕黃色的氧化石墨水溶液，

步驟三：將氧化石墨分散于雙蒸水中，超聲破碎，用KOH、NaOH等堿溶液調節氧化石墨烯水溶液的pH至4-8之間，用去離子水將氧化石墨烯水溶液稀釋至0.05mg/mL-1mg/mL，并向溶液中加入電解質水溶液，得到用于電泳涂裝的氧化石墨烯水溶液。

進一步的，電解質水溶液可以為NaCl、KCl、LiCl、MgCl₂、Mg(NO₃)₂等無機鹽溶液或六氟磷酸鋰、碳酸鋰等有機鹽電解液。

進一步的，電解質水溶液的濃度為0.05mM-20mM。

進一步的，石墨粉與高錳酸鉀的質量比為1：6。

進一步的，濃硫酸/磷酸的體積比為9：1。

本發明還提供了一種氧化石墨烯水性涂料的涂裝工藝，包括如下步驟：清洗、拋光、電泳、漂洗、烘干，其中電泳包括：

1)搭建電泳槽：

電泳槽為平行板電泳槽，工作電極和對電極為待涂裝的工件，待涂裝的工件材質為導電材質的電極板，電極板間距固定為1-200mm，電泳槽的材質為非金屬、耐腐蝕材質；

2)設定電泳涂裝參數：