CN115286952B - 应用于电泳漆的石墨烯复合粉体及其制备方法、以及电泳漆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种应用于电泳漆的石墨烯复合粉体及其制备方法、以及电泳漆。上述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体包括石墨烯和氧化石墨烯，氧化石墨烯包覆于石墨烯的表面；其中，氧化石墨烯在包覆于石墨烯表面后于＞100℃条件下进行喷雾干燥，接着，于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性。上述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体在确保电泳漆具有较好的防腐性能和较好地分散均匀性的情况下，能确保电泳漆形成的镀层均匀性和平整度较好，以及普适性较好。

Description

应用于电泳漆的石墨烯复合粉体及其制备方法、以及电泳漆

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，特别是涉及一种应用于电泳漆的石墨烯复合粉体及其制备方法、以及电泳漆。

背景技术

现使用的电泳技术主要是阴极电泳，为了使得电泳漆具有更好的防腐效果，新的防腐方法会使用石墨烯加入至电泳漆中，但是石墨烯的分散性较差，较难直接适用于电泳漆中，因此，更多地会直接使用氧化石墨烯，而氧化石墨烯带负电，电泳漆带正电，若直接将氧化石墨烯加入至电泳漆中会造成电泳漆的团聚，影响电泳漆的正常使用，若为了避免氧化石墨烯加入至电泳漆后发生团聚，则仅能将氧化石墨烯在阳极电泳工艺中使用，或者需要调节氧化石墨烯的带电性，使得电泳漆与氧化石墨烯均带正电荷，此外，虽然使用了氧化石墨烯的电泳漆具有较好的防腐性能，但含有氧化石墨烯的电泳漆在物体表面形成的镀层较粗糙，表面较凹凸，不平整，如图12所示，对于表面镀层平整度要求较高的物体，则使用含有氧化石墨烯的电泳漆较难达到要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种在确保电泳漆具有较好的防腐性能和较好地分散均匀性的情况下，能确保电泳漆形成的镀层均匀性和平整度较好，以及普适性较好的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体及其制备方法、以及电泳漆。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，包括石墨烯和氧化石墨烯，所述氧化石墨烯包覆于所述石墨烯的表面；

其中，所述氧化石墨烯在包覆于所述石墨烯表面后于＞100℃条件下进行喷雾干燥，接着，于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性。

在其中一个实施例中，所述石墨烯和所述氧化石墨烯的质量比为1:0.05～1。

一种应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法，用于制备得到上述任一实施例所述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，所述应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法包括如下步骤：

获取膨胀石墨和氧化石墨；

对所述膨胀石墨进行第一均质操作，得到石墨烯均质液；

对所述氧化石墨进行第二均质操作，得到氧化石墨烯均质液；

对所述石墨烯均质液和所述氧化石墨烯均质液进行混合包覆操作，得到包覆液；

在大于100℃的条件下，对所述包覆液进行还原喷雾干燥操作，得到包覆颗粒；

在氨气等离子体的氛围下，对所述包覆颗粒进行表面氨基化改性操作，得到应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。

在其中一个实施例中，对所述包覆液进行还原喷雾干燥操作，具体为将所述包覆液加入至喷雾干燥机中，设定所述喷雾干燥机的进风温度为180℃～250℃，出风温度为80℃～110℃，进料流量为500mL/min～5000mL/min，并对所述包覆液进行喷雾干燥。

在其中一个实施例中，对所述膨胀石墨进行第一均质操作，具体包括如下步骤：

在转速为300rpm～1000rpm的条件下，采用纯水对所述膨胀石墨进行分散处理；

在压力30MPa～100MPa且流速为30L/min～50L/min的条件下，对分散处理后的所述膨胀石墨进行第一均质处理。

在其中一个实施例中，所述氧化石墨的氧含量为40％～60％。

在其中一个实施例中，对所述石墨烯均质液和所述氧化石墨烯均质液进行混合包覆操作，具体为在压力为30MPa～100MPa且流速30L/min～50L/min的条件下，将所述石墨烯均质液于均质机中进行均质，并向所述均质机中滴加所述氧化石墨烯均质液均质至所述氧化石墨烯均质液滴加完毕，接着，继续均质10min～30min。

在其中一个实施例中，所述包覆液中所述石墨烯的质量分数为1％～3％。

在其中一个实施例中，所述包覆颗粒的粒径D50为1μm～3μm。

一种电泳漆，包括上述任一实施例所述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法制备得到的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，使用了石墨烯和氧化石墨烯，较好地确保了电泳漆的防腐效果，而使得氧化石墨烯包覆于石墨烯的表面，进而使得石墨烯具有较好的分散稳定性，并且氧化石墨烯在包覆于石墨烯的表面后于＞100℃条件下进行了喷雾干燥，在喷雾干燥的过程中，氧化石墨烯会发生还原，使得氧化石墨烯的含氧量降低，即使得氧化石墨烯的含量降低，有效地改善了电泳漆在物体表面形成的镀层较粗糙，表面较凹凸，不平整的问题，即使得电泳漆在物体表面形成的镀层均匀性和平整度较好，进一步地，喷雾干燥后的氧化石墨烯进一步于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性，使得应用于电泳漆的石墨烯复合粉体加入至电泳漆时具有较好的分散效果，进而较好地确保了电泳漆的分散均匀性，并且使得氧化石墨烯带有的负电荷被氨基中和，即使得氧化石墨烯不带电或带正电，进而较好地提高了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的普适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法的流程图；

图2为实施例3的石墨烯复合粉体的电镜图；

图3为实施例3的石墨烯复合粉体的另一电镜图；

图4为实施例3的石墨烯复合粉体的又一电镜图；

图5为实施例3的石墨烯复合粉体的又一电镜图；

图6为物理液相剥离制备的石墨烯粉体在水中停止搅拌后30min内的状态图；

图7为实施例3的石墨烯复合粉体在水中停止搅拌后8h后的状态图；

图8为加入1％实施例3的石墨烯复合粉体的电泳漆在静置七天时的状态图；

图9为加入0.01％物理液相剥离制备的石墨烯粉体的电泳漆在静置两天时的状态图；

图10为加入1％物理液相剥离制备的氧化石墨烯粉体的电泳漆在静置两天时的状态图；

图11为耐盐雾测试中添加了实施例3的石墨烯复合粉体的电泳漆形成的镀层的示意图；

图12为使用物理液相剥离制备的石墨烯粉体制备的电泳漆在物体表面形成的镀层的光学显微图；

图13为实施例3的石墨烯复合粉体制备的电泳漆在物体表面形成的镀层的光学显微图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请提供一种应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。上述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体包括石墨烯和氧化石墨烯，氧化石墨烯包覆于石墨烯的表面；其中，氧化石墨烯在包覆于石墨烯表面后于＞100℃条件下进行喷雾干燥，接着，于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性。

上述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，使用了石墨烯和氧化石墨烯，较好地确保了电泳漆的防腐效果，而使得氧化石墨烯包覆于石墨烯的表面，进而使得石墨烯具有较好的分散稳定性，并且氧化石墨烯在包覆于石墨烯的表面后于＞100℃条件下进行了喷雾干燥，在喷雾干燥的过程中，氧化石墨烯会发生还原，使得氧化石墨烯的含氧量降低，即使得氧化石墨烯的含量降低，有效地改善了电泳漆在物体表面形成的镀层较粗糙，表面较凹凸，不平整的问题，即使得电泳漆在物体表面形成的镀层均匀性和平整度较好，进一步地，喷雾干燥后的氧化石墨烯进一步于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性，使得应用于电泳漆的石墨烯复合粉体加入至电泳漆时具有较好的分散效果，进而较好地确保了电泳漆的分散均匀性，并且使得氧化石墨烯带有的负电荷被氨基中和，即使得氧化石墨烯不带电或带正电，进而较好地提高了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的普适性。

需要说明的是，若直接在电泳漆中使用石墨烯，则需要用到分散剂对石墨烯进行均质分散，对石墨烯能起到较好的分散作用并能用于电泳漆的分散剂一般较多使用的为聚乙烯吡咯烷酮，而进一步为了提高使用者的使用便利性、运输便利性和存储便利性，一般会将石墨烯作成粉状添加剂，因此，需要对一并均质后的聚乙烯吡咯烷酮和石墨烯进行干燥，而聚乙烯吡咯烷酮在干燥时粘度会增加，进而使得石墨烯在干燥时粒径较大，石墨烯粒径较大则会影响在电泳漆中的分散效果，进而影响电泳漆在物体表面形成的镀层的均匀性和平整度，因此，本申请中，使得氧化石墨烯包覆在石墨烯的表面，并且使得氧化石墨烯表面氨基化，在减少了分散剂的使用的情况下，实现了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的小粒径，即较好地实现了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的粒径保持始终处于较小的粒径范围，进而较好地确保了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体于电泳漆的分散效果。

在其中一个实施例中，石墨烯和氧化石墨烯的质量比为1:0.05～1。可以理解，在石墨烯和氧化石墨烯的质量比为1:0.05～1时，氧化石墨烯能较充分地将石墨烯进行包覆，并且较好地实现了被氧化石墨烯包覆的石墨烯的亲水分散效果，此外，还确保了在喷雾干燥中氧化石墨烯中的氧气量的有效降低。还可以理解的是，若石墨烯的含量较低，即氧化石墨烯的含量较高，虽然能确保石墨烯的包覆充分性，但是会造成石墨烯包面包覆的氧化石墨的较多，进而使得在喷雾干燥时需要较高的温度或即使在较高温度下，仅仅依靠喷雾干燥则较难达到实现氧化石墨烯还原以使含氧量降低的效果。

本申请还提供一种应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法，用于制备得到上述任一实施例的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。上述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法包括如下步骤：获取膨胀石墨和氧化石墨；对膨胀石墨进行第一均质操作，得到石墨烯均质液；对氧化石墨进行第二均质操作，得到氧化石墨烯均质液；对石墨烯均质液和氧化石墨烯均质液进行混合包覆操作，得到包覆液；在大于100℃的条件下，对包覆液进行还原喷雾干燥操作，得到包覆颗粒；在氨气等离子体的氛围下，对包覆颗粒进行表面氨基化改性操作，得到应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。

上述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法，采用了亲水分散效果较好的氧化石墨烯与石墨烯复配形成应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，以改善石墨烯的亲水分散效果，并且使得膨胀石墨进行均质得到石墨烯均质液，首先确保了第一次均质操作后石墨烯的粒径均一性和分散性，而后对氧化石墨进行第二均质操作，较好地确保了氧化石墨烯和石墨烯混合均质时粒径的可控性，进而有利于在混合包覆操作时实现氧化石墨烯和石墨烯的快速充分均质分散，并有利于实现氧化石墨烯包覆于石墨烯表面，进而较好地确保了石墨烯的亲水性的增强，进而较好地实现了石墨烯的分散稳定性，进一步地，于大于100℃的条件下，对包覆液进行还原喷雾干燥操作，实现了包覆液中氧化石墨烯的还原，即使得氧化石墨的含氧量降低，更进一步地，使得喷雾干燥的包覆液在氨气等离子体的氛围下进行表面氨基化改性，较好地实现了氧化石墨烯的含氧量的进一步降低，且较好地实现了喷雾干燥的包覆液的有效氨基化，即有效地实现了分散性较好的氨基化石墨烯的制备，确保了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的的普适性，且有效地减轻了电泳漆在物体表面形成的镀层的平整度较差，表面坑洼不平较明显的问题，较好地确保了电泳漆形成的镀层的平整程度。

为了更好地理解本申请的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法，以下对本申请的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法作进一步的解释说明：

请参阅图1，一实施方式的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法包括如下步骤：

S100、获取膨胀石墨和氧化石墨。可以理解，石墨烯用于电泳漆时，既能较好地确保了电泳漆的防腐性，并且减轻了电泳漆于物体表面形成的镀层的均匀和平整程度，但是石墨烯较难分散，在加入至电泳漆时中容易发生团聚而影响分散性，尤其是针对石墨烯需要形成电泳漆的粉状添加剂时，石墨烯自身即较难达到分散均匀程度较好的粉体，因此，为了提高石墨烯的分散效果，以及为了到达同样的防腐性和镀层的均匀和平整程度，在本申请中，采用了亲水分散效果较好的氧化石墨烯与石墨烯复配形成应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，以改善石墨烯的亲水分散效果，即获取膨胀石墨和氧化石墨以实现亲水分散效果较好的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备。

S200、对膨胀石墨进行第一均质操作，得到石墨烯均质液。可以理解，在均质的情况下能实现石墨烯以均一性较好的粒径均匀分散，但是均质后若未加入分散剂对石墨烯进行分散，则均质后得到的石墨烯均质液较容易发生团聚而使得石墨烯的粒径增大，而本申请中，使得石墨烯进行均质得到石墨烯均质液，确保了第一次均质操作后石墨烯的粒径均一性和分散性。

S300、对氧化石墨进行第二均质操作，得到氧化石墨烯均质液，有效地实现了氧化石墨烯的均匀分散，进而较好地确保了氧化石墨烯和石墨烯混合均质时粒径的可控性，并且有利于实现氧化石墨烯和石墨烯的快速充分均质分散。

S400、对石墨烯均质液和氧化石墨烯均质液进行混合包覆操作，得到包覆液。可以理解，石墨烯均质液的分散稳定性较差，若不对石墨烯均质液加入分散剂，则石墨烯均质液中的石墨烯颗粒会发生团聚，则本申请中，采用氧化石墨烯对石墨烯进行包覆，在氧化石墨烯均质液加入至石墨烯均质液中混合时，氧化石墨烯和石墨烯通过π-π共轭，实现了氧化石墨烯包覆于石墨烯表面，进而较好地确保了石墨烯的亲水性的增强，进而较好地实现了石墨烯的分散稳定性。

S500、在大于100℃的条件下，对包覆液进行还原喷雾干燥操作，得到包覆颗粒。可以理解，在为了提高石墨烯的分散效果的情况下，向石墨烯中加入了氧化石墨烯，如果直接将包覆有氧化石墨烯的石墨烯粉体加入至电泳漆中，则该电泳漆在物体表面形成的镀层的平整度较差，表面坑洼不平较明显，因此，本申请中，进一步于大于100℃的条件下，对包覆液进行还原喷雾干燥操作，即在对包覆液进行喷雾干燥时，控制喷雾干燥的温度，进而实现了包覆液中氧化石墨烯的还原，即使得氧化石墨的含氧量降低，进而减轻了电泳漆在物体表面形成的镀层的平整度较差，表面坑洼不平较明显的问题，较好地确保了电泳漆形成的镀层的平整程度。

S600、在氨气等离子体的氛围下，对包覆颗粒进行表面氨基化改性操作，得到应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。可以理解，氨气等离子体具有较好的反应活性，使得喷雾干燥的包覆液在氨气等离子体的氛围下进行表面氨基化改性，较好地实现了氧化石墨烯的含氧量的进一步降低，且较好地实现了喷雾干燥的包覆液的有效氨基化，即有效地实现了分散性较好的氨基化石墨烯的制备。

上述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法，采用了亲水分散效果较好的氧化石墨烯与石墨烯复配形成应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，以改善石墨烯的亲水分散效果，并且使得膨胀石墨进行均质得到石墨烯均质液，首先确保了第一次均质操作后石墨烯的粒径均一性和分散性，而后对氧化石墨进行第二均质操作，较好地确保了氧化石墨烯和石墨烯混合均质时粒径的可控性，进而有利于在混合包覆操作时实现氧化石墨烯和石墨烯的快速充分均质分散，并有利于实现氧化石墨烯包覆于石墨烯表面，进而较好地确保了石墨烯的亲水性的增强，进而较好地实现了石墨烯的分散稳定性，进一步地，于大于100℃的条件下，对包覆液进行还原喷雾干燥操作，实现了包覆液中氧化石墨烯的还原，即使得氧化石墨的含氧量降低，更进一步地，使得喷雾干燥的包覆液在氨气等离子体的氛围下进行表面氨基化改性，较好地实现了氧化石墨烯的含氧量的进一步降低，且较好地实现了喷雾干燥的包覆液的有效氨基化，即有效地实现了分散性较好的氨基化石墨烯的制备，确保了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的的普适性，且有效地减轻了电泳漆在物体表面形成的镀层的平整度较差，表面坑洼不平较明显的问题，较好地确保了电泳漆形成的镀层的平整程度。

需要说明的是，一般的氨基化石墨烯需要通过氧化石墨烯在多种化学试剂下经过多重反应后制备得到，操作较多且较繁琐，而本申请中，使得氧化石墨烯包覆在石墨烯的表面，即氧化石墨烯的含量较低，且均分布在较容易热处理的表面，进而使得仅在大于100℃的条件下即可较好地确保氧化石墨烯的含量将的降低，并且进行氧化石墨烯与氨气等离子体反应而使得氧化石墨烯的含氧量进一步降低，并且实现了石墨烯的氨基化，操作简单，自动化程度较高，且较好地实现了石墨烯的氨基化和有效地确保了分散性较好的石墨烯粉体的制备。

在其中一个实施例中，于180℃～250℃的条件下，对包覆液进行还原喷雾干燥操作，较好地确保了包覆颗粒表面的氧化石墨烯的有效还原。

在其中一个实施例中，获取石墨烯，具体为将膨胀石墨进行液相剥离，较好地保持了石墨烯完整的形貌和性能。

在其中一个实施例中，对膨胀石墨进行第一均质操作，具体包括如下步骤：

在转速为300rpm～1000rpm的条件下，采用纯水对膨胀石墨进行分散处理；

在压力30MPa～100MPa且流速为30L/min～50L/min的条件下，对分散处理后的膨胀石墨进行第一均质处理。

可以理解，在转速为300rpm～1000rpm的条件下对膨胀石墨进行分散处理，较好地实现了膨胀石墨的快速分散，进一步在压力30MPa～100MPa且流速为30L/min～50L/min的条件下对分散处理后的膨胀石墨进行均质处理，进一步确保了均质后的石墨烯的粒径的可控性和确保了均质后的石墨烯的分散效果。

在其中一个实施例中，在转速为300rpm～1000rpm的条件下，采用纯水对膨胀石墨进行分散处理1h～2h，较好地确保石墨烯的充分分散。

在其中一个实施例中，在压力30MPa～100MPa且流速为30L/min～50L/min的条件下，对分散处理后的膨胀石墨进行均质处理6h～10h，较好地确保膨胀石墨的均质效果，即较好地确保了均质后的石墨烯的分散效果和粒径的控制。

在其中一个实施例中，石墨烯均质液中石墨烯的粒径D50为1μm～5μm。

在其中一个实施例中，氧化石墨烯的氧含量为40％～60％，确保了对石墨烯的有效包覆，且有效地确保了包覆液的分散稳定性。

在其中一个实施例中，对氧化石墨进行第二均质操作，具体包括如下步骤：

在转速为300rpm～1000rpm的条件下，将氧化石墨加入纯水中进行搅拌分散处理；

在压力为30MPa～100MPa且流速为30L/min～50L/min的条件下，对搅拌分散处理后的氧化石墨进行第二均质处理。

可以理解，在转速为300rpm～1000rpm的条件下对氧化石墨进行分散处理，较好地实现了氧化石墨的快速分散，进一步在压力30MPa～100MPa且流速为30L/min～50L/min的条件下对搅拌分散处理后的氧化石墨进行均质处理，进一步确保了均质后氧化石墨烯的粒径的可控性和确保了均质后的氧化石墨烯的分散效果。

在其中一个实施例中，在转速为300rpm～1000rpm的条件下，将氧化石墨加入纯水中进行搅拌分散处理1h～2h，较好地确保氧化石墨的充分分散。

在其中一个实施例中，在压力为30MPa～100MPa且流速为30L/min～50L/min的条件下，对搅拌分散处理后的氧化石墨进行第二均质处理1h～2h，较好地确保氧化石墨的均质效果，即较好地确保了均质后的氧化石墨烯的分散效果和粒径的控制。

在其中一个实施例中，氧化石墨烯均质液中氧化石墨烯的粒径D50为1μm～5μm。

在其中一个实施例中，氧化石墨烯均质液中的氧化石墨的质量分数为5‰～1％，较好地确保了对石墨烯的充分碰撞包覆。

在其中一个实施例中，对石墨烯均质液和氧化石墨烯均质液进行混合包覆操作，具体为在压力为30MPa～100MPa且流速30L/min～50L/min的条件下，将石墨烯均质液于均质机中进行均质，并向均质机中滴加氧化石墨烯均质液均质至氧化石墨烯均质液滴加完毕，接着，继续均质10min～30min，有效地确保了氧化石墨烯对石墨烯的充分包覆。

在其中一个实施例中，包覆液中石墨烯的质量分数为1％～3％，确保了石墨烯的分散性，进而确保了石墨烯的包覆效果。

在其中一个实施例中，包覆颗粒的粒径D50为1μm～3μm，较好地确保了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体用于电泳漆时的快速分散。

在其中一个实施例中，对包覆液进行还原喷雾干燥操作，具体为将包覆液加入至喷雾干燥机中，设定喷雾干燥机的进风温度为180℃～250℃，出风温度为80℃～110℃，进料流量为500mL/min～5000mL/min，并对包覆液进行喷雾干燥，较好地实现了包覆液的充分干燥，且较好地确保了包覆液中氧化石墨的有效还原，进而较好地实现了包覆颗粒的含氧量的降低。

在其中一个实施例中，对包覆颗粒进行表面氨基化改性操作，具体为向流化床设备中通入氨气，并将包覆颗粒导入流化床设备中，打开流化床设备和等离子发生装置进行反应，较好地实现了包覆颗粒的表面氨基化改性。

在其中一个实施例中，向流化床设备中通入氨气的流量控制在100mL/min～500mL/min，较好地确保了包覆颗粒的表面氨基化改性。

在其中一个实施例中，打开流化床设备和等离子发生装置进行反应10min～60min，较好地确保了包覆颗粒的表面氨基化改性的充分性。

本申请还提供一种电泳漆，包括上述任一实施例的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法制备得到的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。进一步地，应用于电泳漆的石墨烯复合粉体包括石墨烯和氧化石墨烯，氧化石墨烯包覆于石墨烯的表面；其中，氧化石墨烯在包覆于石墨烯表面后于＞100℃条件下进行喷雾干燥，接着，于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性。

上述的电泳漆，使用了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法制备得到的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，较好地确保了电泳漆的防腐性能，并且给较好地改善了电泳漆在物体表面形成的镀层较粗糙，表面较凹凸，不平整的问题，即使得电泳漆在物体表面形成的镀层均匀性和平整度较好。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，使用了石墨烯和氧化石墨烯，较好地确保了电泳漆的防腐效果，而使得氧化石墨烯包覆于石墨烯的表面，进而使得石墨烯具有较好的分散稳定性，并且氧化石墨烯在包覆于石墨烯的表面后于＞100℃条件下进行了喷雾干燥，在喷雾干燥的过程中，氧化石墨烯会发生还原，使得氧化石墨烯的含氧量降低，即使得氧化石墨烯的含量降低，有效地改善了电泳漆在物体表面形成的镀层较粗糙，表面较凹凸，不平整的问题，即使得电泳漆在物体表面形成的镀层均匀性和平整度较好，进一步地，喷雾干燥后的氧化石墨烯进一步于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性，使得应用于电泳漆的石墨烯复合粉体加入至电泳漆时具有较好的分散效果，进而较好地确保了电泳漆的分散均匀性，并且使得氧化石墨烯带有的负电荷被氨基中和，即使得氧化石墨烯不带电或带正电，进而较好地提高了应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的普适性。

以下例举一些具体实施例，若提到％，均表示按重量百分比计。需注意的是，下列实施例并没有穷举所有可能的情况，并且下述实施例中所用的材料如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

原料：膨胀石墨1kg和氧化石墨0.5kg；

设备：高速分散机、均质机、喷雾干燥机和流化床设备；

将100L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速300rpm，缓慢添加膨胀石墨，分散2h，接着，将混合后的悬浊液通过均质机均质，压力30MPa，流速50L/min，均质10h，均质后粒度控制D50＝5μm，得到石墨烯均质液；

将100L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速300，缓慢添加氧化石墨(氧含量40％)，分散2h；将分散后的悬浊液通过均质机均质，压力30MPa，流速50L/min，均质2h，均质后粒度控制D50＝5μm，得到氧化石墨烯均质液；

将石墨烯均质液再次通过均质机均质，压力30MPa，流速50L/min，缓慢添加制备好的氧化石墨烯均质液，直至添加完毕，再均质30min，得到包覆液，包覆液的粒度控制D50＝3μm；

打开喷雾干燥机，进风温度设定为180℃，出风温度设定为110℃，进料流量为500mL/min，并对包覆液进行喷雾干燥。

打开流化床设备，将复合粉体放入该设备中，抽真空后，缓慢通入氨气，流量控制在100mL/min，开启等离子体发生装置，反应60min后得到表面氨基化改性的石墨烯复合粉体。

实施例2

原料：膨胀石墨1.5kg和氧化石墨0.8kg；

设备：高速分散机、均质机、喷雾干燥机和流化床设备；

将100L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速500rpm，缓慢添加膨胀石墨，分散1.6h，接着，将混合后的悬浊液通过均质机均质，压力50MPa，流速40L/min，均质6h，均质后粒度控制D50＝4μm，得到石墨烯均质液；

将80L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速500rpm，缓慢添加氧化石墨(氧含量45％)，分散1.8h；将分散后的悬浊液通过均质机均质，压力50MPa，流速40L/min，均质1.6h，均质后粒度控制D50＝4μm，得到氧化石墨烯均质液；

将石墨烯均质液再次通过均质机均质，压力50MPa，流速40L/min，缓慢添加制备好的氧化石墨烯均质液，直至添加完毕，再均质25min，得到包覆液，包覆液的粒度控制D50＝3μm；

打开喷雾干燥机，进风温度设定为200℃，出风温度设定为90℃，进料流量为1L/min，并对包覆液进行喷雾干燥。

打开流化床设备，将复合粉体放入该设备中，抽真空后，缓慢通入氨气，流量控制在200mL/min，开启等离子体发生装置，反应20min后得到表面氨基化改性的石墨烯复合粉体。

实施例3

原料：膨胀石墨2kg和氧化石墨1.2kg；

设备：高速分散机、均质机、喷雾干燥机和流化床设备；

将100L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速600rpm，缓慢添加膨胀石墨，分散1.5h，接着，将混合后的悬浊液通过均质机均质，压力60MPa，流速35L/min，均质6h，均质后粒度控制D50＝3μm，得到石墨烯均质液；

将120L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速600rpm，缓慢添加氧化石墨(氧含量50％)，分散1.5h；将分散后的悬浊液通过均质机均质，压力60MPa，流速35L/min，均质1.5h，均质后粒度控制D50＝3μm，得到氧化石墨烯均质液；

将石墨烯均质液再次通过均质机均质，压力80MPa，流速35L/min，缓慢添加制备好的氧化石墨烯均质液，直至添加完毕，再均质20min，得到包覆液，包覆液的粒度控制D50＝2μm；

打开喷雾干燥机，进风温度设定为220℃，出风温度设定为100℃，进料流量为2L/min，并对包覆液进行喷雾干燥。

打开流化床设备，将复合粉体放入该设备中，抽真空后，缓慢通入氨气，流量控制在300mL/min，开启等离子体发生装置，反应30min后得到表面氨基化改性的石墨烯复合粉体。

实施例4

原料：膨胀石墨2.5kg和氧化石墨2kg；

设备：高速分散机、均质机、喷雾干燥机和流化床设备；

将100L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速800rpm，缓慢添加膨胀石墨，分散1.2h，接着，将混合后的悬浊液通过均质机均质，压力80MPa，流速35L/min，均质5h，均质后粒度控制D50＝2μm，得到石墨烯均质液；

将250L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速800rpm，缓慢添加氧化石墨(氧含量60％)，分散1.2h；将分散后的悬浊液通过均质机均质，压力80MPa，流速35L/min，均质1.2h，均质后粒度控制D50＝2μm，得到氧化石墨烯均质液；

将石墨烯均质液再次通过均质机均质，压力80MPa，流速25L/min，缓慢添加制备好的氧化石墨烯均质液，直至添加完毕，再均质15min，得到包覆液，包覆液的粒度控制D50＝2μm；

打开喷雾干燥机，进风温度设定为220℃，出风温度设定为100℃，进料流量为3L/min，并对包覆液进行喷雾干燥。

打开流化床设备，将复合粉体放入该设备中，抽真空后，缓慢通入氨气，流量控制在400mL/min，开启等离子体发生装置，反应20min后得到表面氨基化改性的石墨烯复合粉体。

实施例5

原料：膨胀石墨3kg和氧化石墨3kg；

设备：高速分散机、均质机、喷雾干燥机和流化床设备；

将100L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速1000rpm，缓慢添加膨胀石墨，分散1h，接着，将混合后的悬浊液通过均质机均质，压力100MPa，流速30L/min，均质1h，均质后粒度控制D50＝2μm，得到石墨烯均质液；

将300L纯水加入搅拌桶中，开启搅拌，转速1000rpm，缓慢添加氧化石墨(氧含量60％)，分散1h；将分散后的悬浊液通过均质机均质，压力100MPa，流速30L/min，均质1h，均质后粒度控制D50＝2μm，得到氧化石墨烯均质液；

将石墨烯均质液再次通过均质机均质，压力100MPa，流速50L/min，缓慢添加制备好的氧化石墨烯均质液，直至添加完毕，再均质10min，得到包覆液，包覆液的粒度控制D50＝2μm；

打开喷雾干燥机，进风温度设定为250℃，出风温度设定为80℃，进料流量为5L/min，并对包覆液进行喷雾干燥。

打开流化床设备，将复合粉体放入该设备中，抽真空后，缓慢通入氨气，流量控制在500mL/min，开启等离子体发生装置，反应10min后得到表面氨基化改性的石墨烯复合粉体。

以下对实施例1～5的石墨烯复合粉体进行检测：

1、图2至图5为实施例3的石墨烯复合粉体的电镜图，可见石墨烯复合粉体的分散性较好。

2、测试二次分散性：

常规干燥制备的石墨烯较难溶入水中，即使长时间搅拌形成悬浊液后也很容易出现分层，请一并参阅图6，停止搅拌后平均30min内石墨烯悬浊液即出现分层；而通过复合造粉并且氨基化表面处理后的石墨烯复合粉体由于有更多的亲水基团而能实现较好的二次分散效果，请一并参阅图7，停止搅拌后的石墨烯复合粉体平均长达8h不分层。

3、应用端测试：

应用项目：电泳漆稳定性能测试及防腐性能测试

电泳漆稳定性能测试：使得物理液相剥离制备的石墨烯粉体和实施例3的石墨烯复合粉体分别加入至电泳漆中进行搅拌混合，接着进行静置，记录静置分层的时间，数据如下：

表1：电泳漆在静置下的状态

请一并参阅图8至10，其中，表1中的添加量指的是物理液相剥离制备的石墨烯粉体、物理液相剥离制备的氧化石墨烯粉体或石墨烯复合粉体添加于电泳漆时的添加量，为质量百分含量，以及图8为加入1％实施例3的石墨烯复合粉体的电泳漆在静置七天时的状态图；图9和图10分别为加入0.01％物理液相剥离制备的石墨烯粉体的电泳漆和加入1％物理液相剥离制备的氧化石墨烯粉体的电泳漆在静置两天时的状态图，从表1和图8至10可知，使用物理液相剥离制备的石墨烯粉体制备的电泳漆，稳定时间1天不分层，而使用实施例3的石墨烯复合粉体制备的电泳漆，平均稳定时间7天不分层。

防腐性能测试：使得物理液相剥离制备的石墨烯粉体和实施例3的石墨烯复合粉体分别加入至电泳漆中进行搅拌混合，接着进行耐盐雾测试，测试数据如下：

表2：电泳漆的耐盐雾性能

请一并参阅表2和图11，其中，图11为耐盐雾测试中添加了实施例3的石墨烯复合粉体的电泳漆形成的镀层的示意图，从表2和图11中可以看出使用物理液相剥离制备的石墨烯粉体，由于分散性一般，添加1％的量，耐盐雾时间无明显变化，而使用实施例3的石墨烯复合粉体，添加1％的量，耐盐雾时间从300h提升至500h，说明使用了实施例3的石墨烯复合粉体的电泳漆相比较于使用了物理液相剥离制备的石墨烯粉体的电泳漆具有较好的耐盐雾性能。

使用物理液相剥离制备的石墨烯粉体制备的电泳漆，在物体表面形成的镀层如图12所示，为镀层的光学显微图，可以看到镀层的表面较粗糙，坑洼较深，即平整度较差，而使用实施例3的石墨烯复合粉体制备的电泳漆，在物体表面形成的镀层如图13所示，为镀层的光学显微图，可以看到镀层的表面坑洼较浅，即平整度较好，其中，图12和图13的显微放大倍数相同。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，其特征在于，包括石墨烯和氧化石墨烯，所述氧化石墨烯包覆于所述石墨烯的表面；

其中，所述氧化石墨的氧含量为40%~60%；

应用于电泳漆的石墨烯复合粉体的制备方法包括如下步骤：

获取膨胀石墨和氧化石墨，所述石墨烯和所述氧化石墨烯的质量比为1:0.05~1；

对所述膨胀石墨进行第一均质操作，得到石墨烯均质液；

对所述氧化石墨进行第二均质操作，得到氧化石墨烯均质液；

对所述石墨烯均质液和所述氧化石墨烯均质液进行混合包覆操作，得到包覆液；

在氨气等离子体的氛围下，对所述包覆颗粒进行表面氨基化改性操作，得到应用于电泳漆的石墨烯复合粉体所述氧化石墨烯在包覆于所述石墨烯表面后于180℃~250℃条件下进行喷雾干燥，得到包覆颗粒，所述包覆颗粒的粒径D50为1μm ~3μm，接着，于氨气等离子体氛围下进行表面氨基化改性；

其中，对包覆颗粒进行表面氨基化改性操作，具体为向流化床设备中通入氨气，氨气的流量控制在1 00mL/min~500mL/min，并将包覆颗粒导入流化床设备中，打开流化床设备和等离子发生装置进行反应，反应时间为10m in~60min。

2.根据权利要求1所述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，其特征在于，对所述包覆液进行还原喷雾干燥操作，具体为将所述包覆液加入至喷雾干燥机中，设定所述喷雾干燥机的进风温度为180℃~250℃，出风温度为80℃~110℃，进料流量为500 mL/min~5000mL/min，并对所述包覆液进行喷雾干燥。

3.根据权利要求1所述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，其特征在于，对所述膨胀石墨进行第一均质操作，具体包括如下步骤：

在转速为300 rpm ~1000rpm的条件下，采用纯水对所述膨胀石墨进行分散处理；

在压力30 MPa ~100MPa且流速为30 L/min ~50L/min的条件下，对分散处理后的所述膨胀石墨进行第一均质处理。

4.根据权利要求1所述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，其特征在于，对所述石墨烯均质液和所述氧化石墨烯均质液进行混合包覆操作，具体为在压力为30 MPa ~100 MPa且流速30 L/min ~50L/min的条件下，将所述石墨烯均质液于均质机中进行均质，并向所述均质机中滴加所述氧化石墨烯均质液均质至所述氧化石墨烯均质液滴加完毕，接着，继续均质10min ~30 min。

5.根据权利要求1所述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体，其特征在于，所述包覆液中所述石墨烯的质量分数为1%~3%。

6.一种电泳漆，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的应用于电泳漆的石墨烯复合粉体。