石墨烯界膜劑在汽車防腐領域的推廣應用

羅洋

摘? ? 要：石墨烯具有優良的結構性能和廣闊的應用前景。本文通過對于石墨烯的化學特性分析及其在工業和汽車電子領域的研究和應用，旨在盡快地促進和發展石墨烯在我國汽車電子工業發展過程中的研究和應用，實現我國汽車電子工業的主要材料和工藝技術創新。

關鍵詞：石墨烯;界膜劑;汽車防腐;應用

石墨烯作為汽車金屬防腐的主要材料和技術之一，涂裝前的石墨烯合成膜處理工藝已廣泛應用于不同的電子工業和汽車領域。目前石墨烯樹脂作為一種化學新型材料，由于其強附著力和無二次污染，已經發展成為許多工業和汽車應用中的技術和研究領域熱點。

一、汽車腐蝕的危害

汽車的腐蝕不僅會對汽車造成巨大的社會經濟損失，還可能造成對環境的污染和嚴重的交通事故。根據對美國汽車金屬腐蝕處理工程師協會的進一步調查和分析的統計，每輛汽車每年因進行金屬腐蝕處理造成的平均成本經濟損失大約為150-250美元，根據中國工業和信息化部的汽車工業成本綠色技術發展五年計劃（2016-2020年），明確地提到了汽車腐蝕總損失已經占到了GDP的百分之五。汽車的腐蝕不僅可能會給消費者帶來巨大的社會經濟損失，還可能會嚴重地影響現代汽車的正常使用安全。除了因為交通事故造成的對車輛損壞外，汽車的腐蝕也是導致現代汽車報廢的重要一個造成原因[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處理石墨烯邊界膜的納米助劑，其優點是通過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。經過改性后，添加合適的金屬匹配材料如鈍化劑，緩蝕劑，絡合劑和適用于石墨烯邊界膜的納米助劑。通過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傳統的磷化液，經高溫浸泡或噴涂進行磷化處理后，可以在各種鋼材的金屬表面涂層形成具有良好的化學腐蝕能力的界膜。經過對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結合作用能力也大大提高，真正實現了經濟可靠的無化學排放，可用于工業清潔生產。

三、石墨烯界膜劑優點

（一）使用范圍廣

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

（二）低成本

該技術系列產品通過自動將吸附在各種金屬表面上所形成的各種化學物質轉化酶成膜，所含必需的化學磷化液可使成膜的能量消耗少，成膜的利用效率高。經過實驗可以發現，單位產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，可以說這更是有效大大降低了企業用戶的產品生產研發運營以及管理使用成本。

（三）卓越的產品性能

產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指標均遠遠優于磷化膜、硅烷磷化膜和陶瓷膜等同類產品。

（四）使用方便

用戶在生產后可以直接使用公司原有的磷化浸涂設備和噴涂工藝生產線直接進行磷化噴涂操作，由于磷化產品在金屬表面的磷化成膜速度非常快，因此與磷化浸涂噴涂工藝產品相比，可以大大縮短產品的操作持續時間時間長，不必再需要刻意調整磷化工作臺的流程，可以大大提高了生產的效率，也方便了生產員工快速準確掌握產品的操作工藝技術[2]。

（五）綠色環保

目前，硅烷預處理液轉化膜和石墨烯納米邊界陶瓷膜雖然是液池材料市場上目前使用最廣泛的環保新材料，但它們并不是理想的液池金屬預處理液所用材料：前者可能會使液池產生大量廢渣和液池廢水;后者不能長期穩定液體的存在，但是使用石墨烯界膜劑在液池使用的過程中以自發形成吸附和間接形成膜的兩種處理形式，不會直接形成任何沉積物和液池廢渣，并且吸附劑可以長時間的使用而完全無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于環境和工程以及生態的直接危害。在排液同時，由于未正確選擇任何含有沉積物等重金屬化學成分的液池原材料，因此從液池運行過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機構對其進行安全性檢測，作為未正確檢測到的主要重金屬成分類別，可以實現汽車防腐涂料的清潔生產。

四、石墨烯界膜劑在汽車防腐領域的應用

石墨烯粘合劑具有高疏水性和獨特的納米纖維結構，可廣泛用于在環保汽車涂料加工領域，提高金屬防腐預處理效果。青島格林金屬保護技術該公司已經成功開發研制出一種可以廣泛用于環保汽車金屬的防腐預處理的新材料-金屬邊界膜粘合劑。通過使用對環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保汽車金屬表面的石墨烯薄膜。經過修改后，以適用的催化劑，鈍化劑，抑制添加劑，絡合劑和其他改性的石墨烯作為鈉米添加劑，可用于生產自組裝的環保汽車金屬邊界的薄膜粘合劑。產品的濃縮液被石墨烯稀釋釋放后，可直接用磷化液代替傳統的磷化液，只需簡單的浸泡或噴涂工藝操作即可。經處理之后，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。與金屬制品傳統的磷化膜工藝相比，該產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合作用能力也得到了顯著提高和增強，并且每種掩模產品所有的主要經濟效益和技術指標均明顯優于其他傳統的磷化液[3]。

五、結論

綜上所述，新型的石墨烯材料在汽車制造與防腐蝕等領域的應用顯示出誘人的發展前景，但是石墨烯的應用目前還有許多未解決的技術問題。隨著石墨烯技術的進一步發展，其在工業和汽車上的廣泛應用和前景將更加廣泛。

參考文獻：

[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用研究進展[J].涂料工業，2020，50（04）：81-87.

[2]張豐發，張建交，王云龍.石墨烯納米材料的制備及能源應用研究進展[J].黑龍江工程學院學報，2019，33（06）：1-5.

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