石墨烯界膜劑在汽車防腐領(lǐng)域的推廣應(yīng)用

羅洋

摘? ? 要：石墨烯具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能和廣闊的應(yīng)用前景。本文通過(guò)對(duì)于石墨烯的化學(xué)特性分析及其在工業(yè)和汽車電子領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，旨在盡快地促進(jìn)和發(fā)展石墨烯在我國(guó)汽車電子工業(yè)發(fā)展過(guò)程中的研究和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車電子工業(yè)的主要材料和工藝技術(shù)創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：石墨烯;界膜劑;汽車防腐;應(yīng)用

石墨烯作為汽車金屬防腐的主要材料和技術(shù)之一，涂裝前的石墨烯合成膜處理工藝已廣泛應(yīng)用于不同的電子工業(yè)和汽車領(lǐng)域。目前石墨烯樹脂作為一種化學(xué)新型材料，由于其強(qiáng)附著力和無(wú)二次污染，已經(jīng)發(fā)展成為許多工業(yè)和汽車應(yīng)用中的技術(shù)和研究領(lǐng)域熱點(diǎn)。

一、汽車腐蝕的危害

汽車的腐蝕不僅會(huì)對(duì)汽車造成巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，還可能造成對(duì)環(huán)境的污染和嚴(yán)重的交通事故。根據(jù)對(duì)美國(guó)汽車金屬腐蝕處理工程師協(xié)會(huì)的進(jìn)一步調(diào)查和分析的統(tǒng)計(jì)，每輛汽車每年因進(jìn)行金屬腐蝕處理造成的平均成本經(jīng)濟(jì)損失大約為150-250美元，根據(jù)中國(guó)工業(yè)和信息化部的汽車工業(yè)成本綠色技術(shù)發(fā)展五年計(jì)劃（2016-2020年），明確地提到了汽車腐蝕總損失已經(jīng)占到了GDP的百分之五。汽車的腐蝕不僅可能會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，還可能會(huì)嚴(yán)重地影響現(xiàn)代汽車的正常使用安全。除了因?yàn)榻煌ㄊ鹿试斐傻膶?duì)車輛損壞外，汽車的腐蝕也是導(dǎo)致現(xiàn)代汽車報(bào)廢的重要一個(gè)造成原因[1]。

二、石墨烯界膜劑概述

石墨烯金屬邊界膜納米助劑是一種用于金屬表面預(yù)處理石墨烯邊界膜的納米助劑，其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)直接使用石墨烯聚合物磷酸酯或其他化合物在石墨烯金屬表面上直接形成金屬邊界膜。經(jīng)過(guò)改性后，添加合適的金屬匹配材料如鈍化劑，緩蝕劑，絡(luò)合劑和適用于石墨烯邊界膜的納米助劑。通過(guò)大比例的稀釋磷化處理制備的石墨烯工作液可以直接地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磷化液，經(jīng)高溫浸泡或噴涂進(jìn)行磷化處理后，可以在各種鋼材的金屬表面涂層形成具有良好的化學(xué)腐蝕能力的界膜。經(jīng)過(guò)對(duì)石墨烯界膜納米助劑的磷化處理后，涂層與其他金屬匹配材料涂層之間的化學(xué)結(jié)合作用能力也大大提高，真正實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)可靠的無(wú)化學(xué)排放，可用于工業(yè)清潔生產(chǎn)。

三、石墨烯界膜劑優(yōu)點(diǎn)

（一）使用范圍廣

該產(chǎn)品適用于冷軋，熱軋，碳鋼，酸洗鋼，鍍鋅鋼和其他鋼產(chǎn)品的防腐預(yù)處理，如靜電粉末噴涂，電泳，烤漆等，具有廣泛的應(yīng)用范圍。

（二）低成本

該技術(shù)系列產(chǎn)品通過(guò)自動(dòng)將吸附在各種金屬表面上所形成的各種化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化酶成膜，所含必需的化學(xué)磷化液可使成膜的能量消耗少，成膜的利用效率高。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，單位產(chǎn)品使用的膜面積大于磷化液的合成膜的使用成本大大下降幅度明顯低于單位磷化液的造膜成本，可以說(shuō)這更是有效大大降低了企業(yè)用戶的產(chǎn)品生產(chǎn)研發(fā)運(yùn)營(yíng)以及管理使用成本。

（三）卓越的產(chǎn)品性能

產(chǎn)品具有均勻的成膜性和良好的附著力，尤其是共混改性，在石墨烯之后，薄膜與金屬基體和外部涂層之間具有緊密的粘合，外涂層與金屬基底之間的涂層粘附力明顯增加，從而外涂層在金屬基底表面上的涂層粘附力不同技術(shù)指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于磷化膜、硅烷磷化膜和陶瓷膜等同類產(chǎn)品。

（四）使用方便

用戶在生產(chǎn)后可以直接使用公司原有的磷化浸涂設(shè)備和噴涂工藝生產(chǎn)線直接進(jìn)行磷化噴涂操作，由于磷化產(chǎn)品在金屬表面的磷化成膜速度非?？?，因此與磷化浸涂噴涂工藝產(chǎn)品相比，可以大大縮短產(chǎn)品的操作持續(xù)時(shí)間時(shí)間長(zhǎng)，不必再需要刻意調(diào)整磷化工作臺(tái)的流程，可以大大提高了生產(chǎn)的效率，也方便了生產(chǎn)員工快速準(zhǔn)確掌握產(chǎn)品的操作工藝技術(shù)[2]。

（五）綠色環(huán)保

目前，硅烷預(yù)處理液轉(zhuǎn)化膜和石墨烯納米邊界陶瓷膜雖然是液池材料市場(chǎng)上目前使用最廣泛的環(huán)保新材料，但它們并不是理想的液池金屬預(yù)處理液所用材料：前者可能會(huì)使液池產(chǎn)生大量廢渣和液池廢水;后者不能長(zhǎng)期穩(wěn)定液體的存在，但是使用石墨烯界膜劑在液池使用的過(guò)程中以自發(fā)形成吸附和間接形成膜的兩種處理形式，不會(huì)直接形成任何沉積物和液池廢渣，并且吸附劑可以長(zhǎng)時(shí)間的使用而完全無(wú)需定期清洗處理液池，從而也解決了液池廢渣和沉積物等廢料對(duì)于環(huán)境和工程以及生態(tài)的直接危害。在排液同時(shí)，由于未正確選擇任何含有沉積物等重金屬化學(xué)成分的液池原材料，因此從液池運(yùn)行過(guò)程中的液池清洗用水中排出的沉積物和水樣將由第三方的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行安全性檢測(cè)，作為未正確檢測(cè)到的主要重金屬成分類別，可以實(shí)現(xiàn)汽車防腐涂料的清潔生產(chǎn)。

四、石墨烯界膜劑在汽車防腐領(lǐng)域的應(yīng)用

石墨烯粘合劑具有高疏水性和獨(dú)特的納米纖維結(jié)構(gòu)，可廣泛用于在環(huán)保汽車涂料加工領(lǐng)域，提高金屬防腐預(yù)處理效果。青島格林金屬保護(hù)技術(shù)該公司已經(jīng)成功開發(fā)研制出一種可以廣泛用于環(huán)保汽車金屬的防腐預(yù)處理的新材料-金屬邊界膜粘合劑。通過(guò)使用對(duì)環(huán)境友好的石墨烯和植酸（一種植物提取物）合成的薄膜很容易自組裝成環(huán)保汽車金屬表面的石墨烯薄膜。經(jīng)過(guò)修改后，以適用的催化劑，鈍化劑，抑制添加劑，絡(luò)合劑和其他改性的石墨烯作為鈉米添加劑，可用于生產(chǎn)自組裝的環(huán)保汽車金屬邊界的薄膜粘合劑。產(chǎn)品的濃縮液被石墨烯稀釋釋放后，可直接用磷化液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磷化液，只需簡(jiǎn)單的浸泡或噴涂工藝操作即可。經(jīng)處理之后，可以在各種鋼表面上直接形成基于植酸的自組裝抑制劑磷化膜。與金屬制品傳統(tǒng)的磷化膜工藝相比，該產(chǎn)品的掩模磷化膜具有良好的耐腐蝕性。而且，涂層和其他金屬外涂層之間的相互結(jié)合作用能力也得到了顯著提高和增強(qiáng)，并且每種掩模產(chǎn)品所有的主要經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)指標(biāo)均明顯優(yōu)于其他傳統(tǒng)的磷化液[3]。

五、結(jié)論

綜上所述，新型的石墨烯材料在汽車制造與防腐蝕等領(lǐng)域的應(yīng)用顯示出誘人的發(fā)展前景，但是石墨烯的應(yīng)用目前還有許多未解決的技術(shù)問(wèn)題。隨著石墨烯技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其在工業(yè)和汽車上的廣泛應(yīng)用和前景將更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文冠，張瑞志，羅方偉，向勇.改性石墨烯基填料在防腐涂料中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].涂料工業(yè)，2020，50（04）：81-87.

[2]張豐發(fā)，張建交，王云龍.石墨烯納米材料的制備及能源應(yīng)用研究進(jìn)展[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，33（06）：1-5.

[3]王慶國(guó)，王凱，王莎莎.石墨烯界膜劑在汽車防腐領(lǐng)域的推廣應(yīng)用[J].表面技術(shù)，2017，46（04）：138-142.