[发明专利]一种石墨烯基镀镍封闭剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种石墨烯基镀镍封闭剂及其制备方法与应用。该封闭剂包括如下重量份数的组分：石墨烯0.1‑2份、石墨烯分散剂0.1‑2份、第一硅溶胶10‑50份、第二硅溶胶10‑50份、水溶性高分子树脂乳液20‑50份、硅烷偶联剂1‑10份、水10‑50份；其中，第一硅溶胶和第二硅溶胶中的二氧化硅颗粒的粒径不同。本发明提供的石墨烯基镀镍封闭剂，用其处理钢铁件(尤其是镀镍件)时，可以在镀层表面形成一层致密的保护膜，该膜层与镀镍钢铁件基体的结合力强，镀层抗中性盐雾试验最高达到72小时，远优于市面常规的同类产品，而且本发明的封闭剂环保性能更优，符合欧盟ROHS标准，用量少，使用简单。

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种石墨烯基镀镍封闭剂及其制备方法与应用。

背景技术

石墨烯是一种只有一个原子厚度的二维碳膜，是人们迄今发现的唯一一种由单层原子构成的材料，石墨烯具有显著优异的导电性和导热性，并且，石墨烯是一种半金属材料，电子的费米能级态密度是0，当金属或者其他材料被掺杂少量的石墨烯，其性能会大大提高。

钢铁件是一种应用于多领域用途的低成本零件，镀镍工艺已广泛用于钢铁件表层的防腐，但是由于镀层存在孔隙，镀层与钢铁基体形成微电池，反而加速了基体的腐蚀，目前所采用的仍是镀薄层镍工艺，不可避免存在孔隙，从而无法发挥镀镍层的防护作用，也无法应对恶劣的环境，因此需采用耐腐蚀封闭剂进一步提高其耐腐蚀性能。

目前的镀镍防锈封闭剂分为两类：一类是油基防锈封闭剂，存在气味大、环保与安全等问题，另一类是水基防锈封闭剂，但是其缺陷在于只能满足24小时中性盐雾试验要求，耐中性盐雾时间短，且耐酸碱能力弱。

发明内容

本发明提供一种石墨烯基封闭剂，其包括如下重量份数的组分：石墨烯0.1-2份、石墨烯分散剂0.1-2份、第一硅溶胶10-50份、第二硅溶胶10-50份、水溶性高分子树脂乳液20-50份、硅烷偶联剂1-10份、水10-50份；其中，第一硅溶胶和第二硅溶胶中的二氧化硅颗粒的粒径不同。

根据本发明的技术方案，所述石墨烯封闭剂包括A料和B料，所述A料包括如下重量份数的组分：第一硅溶胶10-50份、第二硅溶胶10-50份、水溶性高分子树脂乳液20-50份、硅烷偶联剂1-10份、水5-25份；

所述B料包括如下重量份数的组分：石墨烯0.1-2份、石墨烯分散剂0.1-2份、水5-25份。

根据本发明的技术方案，所述A料和B料均为均一体系。

根据本发明的技术方案，上述各组分重量份数之和为100份。

根据本发明的技术方案，所述石墨烯为纳米石墨烯，优选为单层氧化纳米石墨烯、少层氧化纳米石墨烯和多层氧化纳米石墨烯中的至少一种。其中，所述少层氧化纳米石墨烯指层数大于1且不超过3的氧化纳米石墨烯。其中，所述多层氧化纳米石墨烯指层数大于3且小于10的氧化纳米石墨烯。进一步地，所述单层氧化纳米石墨烯的厚度为0.8-1.2nm，宽度为500nm-5μm。所述多层氧化纳米石墨烯的比表面积为300-1000m²/g，例如400-700m²/g。

根据本发明的技术方案，所述石墨烯的含量为0.2-1份，例如0.3-0.6份，示例性为0.2份、0.3份、0.5份。

根据本发明的技术方案，所述石墨烯分散剂为无机分散剂和/或有机分散剂。例如，所述无机分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。例如，所述有机分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺中的至少一种，优选为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺中的至少一种，示例性为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠或聚丙烯酰胺。