[發(fā)明專利]一種鋁合金板帶用石墨烯/烷烴復(fù)合涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010768026.6
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111849225B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃瑞銀;張易寧;林俊鴻;陳素晶;吳建新;林梅欽
• 申請（專利權(quán)）人: 中鋁瑞閩股份有限公司;中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/08;C09D7/63;B05D7/16;B05D3/02
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學(xué)俊

本發(fā)明屬于鋁合金板涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金板帶用石墨烯/烷烴復(fù)合涂層。所述涂層的涂料中至少包含烷烴或環(huán)烷烴、石墨烯及其衍生物、硅烷偶聯(lián)劑；本發(fā)明涂層具有環(huán)保、低成本、工藝簡單、可連續(xù)生產(chǎn)等工藝特點(diǎn)，具有高耐腐蝕性、高耐磨性、疏水性、高涂裝結(jié)合力、低表面電阻率、長使用壽命等優(yōu)良性能，適合于鋁合金的表面處理，以滿足鋁合金材料儲(chǔ)存過程、后續(xù)焊接、涂裝等需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金板涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金板帶用石墨烯/烷烴復(fù)合涂層。

背景技術(shù)

鋁合金具有力學(xué)性能好、質(zhì)量輕、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中，尤其是在輕量化要求較高的航空航天、海洋船舶、新能源車、高檔跑車上等。鋁合金在儲(chǔ)存、使用過程不可避免會(huì)產(chǎn)生腐蝕，鋁合金板材在應(yīng)用過程中需要進(jìn)行粘接、涂裝等加工工序，因此鋁合金的表面處理技術(shù)是影響其使用的重要影響因素之一。

鋁合金一般采用化學(xué)轉(zhuǎn)化、陽極氧化、涂裝涂層等方法進(jìn)行表面處理，而作為打底，優(yōu)選化學(xué)轉(zhuǎn)化，工藝簡單、成本低、具有良好的涂裝結(jié)合力。但是傳統(tǒng)六價(jià)鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化，不環(huán)保，基本不能采用；磷化處理需要用大量的酸堿等原材料，存在廢液磷的處理和排放問題，而且轉(zhuǎn)化膜的抗腐蝕性不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金板帶用石墨烯/烷烴復(fù)合涂層。所述石墨烯/烷烴復(fù)合涂層具有環(huán)保、低成本、工藝簡單、可連續(xù)生產(chǎn)等工藝特點(diǎn)，具有高耐腐蝕性、高耐磨性、疏水性、高涂裝結(jié)合力、低表面電阻率、長使用壽命等優(yōu)良性能，適合于鋁合金板帶的表面處理，以滿足鋁合金板帶儲(chǔ)存過程、后續(xù)焊接、涂裝等需求，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鋁合金板帶用石墨烯/烷烴復(fù)合涂層，所述涂層的涂料中至少包含烷烴或環(huán)烷烴、石墨烯及其衍生物、硅烷偶聯(lián)劑；

進(jìn)一步地，所述烷烴或環(huán)烷烴為C12～C15的飽和烷烴或環(huán)烷烴；烷烴常用作溶劑，但是碳鏈的長短將影響溶劑的粘度和揮發(fā)速率，從而影響涂層的性能。如果碳鏈長度小于12，那么所配置的涂料粘度過低，石墨烯容易沉降，影響涂料的一致性和分散性，而且涂料揮發(fā)和固化速度過快，涂層性能不佳。如果碳鏈長度大于15，則配置的涂料粘度過大甚至是固態(tài)，無法正常噴涂，而且沸點(diǎn)高，涂料固化溫度高、時(shí)間長，對鋁合金基體性能將產(chǎn)生不利影響，涂層的性能也不佳。因此本發(fā)明選擇C12～C15的飽和烷烴或環(huán)烷烴，制備的涂料固化條件適宜，涂層的性能最佳。

優(yōu)選地，所述烷烴或環(huán)烷烴選自十二烷及其異構(gòu)體、十三烷及其異構(gòu)體、十四烷及其異構(gòu)體、十五烷及其異構(gòu)體、環(huán)十二烷及其異構(gòu)體中的至少一種；

更優(yōu)選地，所述烷烴或環(huán)烷烴為正十二烷或環(huán)十二烷；也可以是市售的C12～C15烷烴混合物，如市售100#溶劑油，120#溶劑油，200#溶劑油，500#溶劑油，D40溶劑油，D80溶劑油等。

進(jìn)一步地，所述石墨烯及其衍生物的表面氧/碳質(zhì)量比為1:30～1:1；優(yōu)選地為1:15～1:5；石墨烯表面的氧/碳比越低，則表面親油性越高，反之氧/碳比越高，則表面親水性越高，表面可修飾性也越強(qiáng)。

進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑為選自γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑中的至少一種；一方面硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)能良好地溶解在烷烴中，另一方面硅烷偶聯(lián)劑在水解過程中，烷烴的碳鏈將影響涂料的固化速率也影響硅烷偶聯(lián)劑的水解程度，涂料固化時(shí)間過短，硅烷偶聯(lián)劑還沒完全水解，所以本發(fā)明偶聯(lián)劑與烷烴存在協(xié)同效應(yīng)。

所述涂層的平均厚度為0.1～5μm，優(yōu)選地涂層的平均厚度為0.5～2μm。本發(fā)明的涂層主要作為底涂或中間涂層，為了鋁合金板帶更好地儲(chǔ)存，提高表面噴漆或電泳的附著力等，所以涂層厚度較薄，也可以作為一般環(huán)境下鋁合金面涂使用。

一種鋁合金板帶用石墨烯/烷烴復(fù)合涂層的制備方法，包含以下步驟：