石墨烯防腐涂料發(fā)展背景

　　對(duì)于防腐涂料來說，傳統(tǒng)防護(hù)涂層受限于自身材料性質(zhì)及工藝，對(duì)金屬基體的腐蝕防護(hù)作用往往不理想，個(gè)別性能突出的成本又很高，降低了涂層的性價(jià)比，而且相當(dāng)一部分涂層因含鉛鋅或鉻酸鹽等重金屬或有毒物質(zhì)，存在一定的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，也消耗了大量的不可再生資源，不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，開發(fā)各類新型長效環(huán)保的海洋重防腐蝕涂料成為新熱點(diǎn)。

海上船舶

　　海洋防腐涂料性能要求

　　海洋防腐涂料一般要求具有如下性能：①具有良好的物理性能。對(duì)腐蝕介質(zhì)抗?jié)B性好，對(duì)鋼材表面附著力好；②具有良好的力學(xué)性能。耐海水沖刷、耐海冰碰撞、耐船舶停靠的磨損；③具有優(yōu)異的化學(xué)性能。耐海水、耐鹽霧、耐油、耐化學(xué)品、耐紫外線等的侵蝕；④與電化學(xué)保護(hù)系統(tǒng)相容性好。飛濺區(qū)和全浸區(qū)涂料要具有耐陰極剝離性；⑤具有良好施工性能。可在各種環(huán)境條件下對(duì)不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行高質(zhì)量涂裝施工；⑥符合健康、環(huán)保、安全的要求。

　　海洋工程石墨烯防腐涂料

　　石墨烯廣泛和獨(dú)特的性能展現(xiàn)了其在金屬材料防腐領(lǐng)域的巨大潛力。首先，石墨烯穩(wěn)定的sp2雜化結(jié)構(gòu)使其能在金屬與活性介質(zhì)間形成物理阻隔層，阻止擴(kuò)散滲透的進(jìn)行；其次，石墨烯具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，不論是在高溫條件下（可高達(dá)1500℃），還是在具有腐蝕或氧化性的氣體、液體環(huán)境中均能保持穩(wěn)定。另外，石墨烯良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能對(duì)金屬服役的環(huán)境提供了有利條件。石墨烯還是目前為止最薄的材料，其對(duì)基底金屬的影響可以忽略不計(jì)。同時(shí)還兼具高的強(qiáng)度和良好的摩擦學(xué)性能，不僅能提高導(dǎo)電性或耐鹽霧性能， 還能進(jìn)一步降低涂層厚度， 增加對(duì)基材的附著力，提升涂料的耐磨性。

　　在常用的環(huán)氧防腐涂料的基礎(chǔ)上通過添加石墨烯制備的新型涂料不僅具有環(huán)氧富鋅涂料的陰極保護(hù)效應(yīng)、 玻璃鱗片涂料的屏蔽效應(yīng)， 更具有韌性好、 附著力強(qiáng)、 耐水性好、 硬度高等特點(diǎn)， 其防腐性能超過現(xiàn)有的重防腐涂料， 可廣泛應(yīng)用于海洋工程、 交通運(yùn)輸、 大型工業(yè)設(shè)備及市政工程設(shè)施等領(lǐng)域的涂裝保護(hù)。用石墨烯制備涂料來提高金屬耐腐蝕性方面的潛能，在銅和鎳的表面涂上石墨烯的試驗(yàn)證明，用化學(xué)氣相沉積培育時(shí)，銅的腐蝕速度減慢7倍，這

　　是在加氧硫酸鈉（Na2SO4）溶液中與裸銅相比的情況。鎳的腐蝕速度慢4倍。這些發(fā)現(xiàn)說明石墨烯是已知最薄防腐蝕涂層。因此，石墨烯將成為最理想的防腐涂層。

　　海洋工程石墨烯防腐涂料發(fā)展過程中遇到的困難

　　石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其與水 有機(jī)溶劑以及聚合物的相容性較差，因而增加了其在涂料領(lǐng)域中的應(yīng)用難度。為解決該問題，將GO功能化改性，再按需要進(jìn)行還原。如將石墨烯成功應(yīng)用于防腐涂料，還需對(duì)其進(jìn)行更多的功能化改性或與其他物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合等方面的研究。石墨烯雖具有諸多優(yōu)異性能，然而作為一個(gè)新的研究對(duì)象，還有很多未知的性質(zhì)需要探究，作為防腐材料工業(yè)化應(yīng)用前必須要完善相關(guān)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，避免相反結(jié)果發(fā)生。

　　同時(shí)海洋防腐涂料的研發(fā)具有科技含量高、研制周期長、投資大、技術(shù)難度高且風(fēng)險(xiǎn)大，國外海洋防腐涂料研發(fā)主要集中在實(shí)力雄厚的大公司或靠政府支持的部門。例如英國的IP、美國的PPG、丹麥的Hemple、挪威的Jotun及日本的關(guān)西涂料等幾家大公司均有上百年的相關(guān)涂料開發(fā)歷史，在涂料生產(chǎn)供應(yīng)、質(zhì)量監(jiān)督、涂裝規(guī)范及涂裝現(xiàn)場(chǎng)管理等方面形成了一整套十分嚴(yán)格和嚴(yán)密的體系，目前這些公司的產(chǎn)品占據(jù)了我國海洋防腐涂料的主要市場(chǎng)。

　　海洋工程石墨烯防腐涂料的工業(yè)化進(jìn)程

　　我國海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃提出，2015年開發(fā)建設(shè)500萬千瓦，2020年開發(fā)建設(shè)3000萬千瓦。但海上風(fēng)電設(shè)備要經(jīng)歷嚴(yán)苛的環(huán)境挑戰(zhàn)，長期受到水汽、鹽霧侵蝕及海浪的沖擊，很容易發(fā)生腐蝕問題，因此，為保證風(fēng)電裝備 20 年的正常服務(wù)壽命，必須采取相關(guān)的保護(hù)措施，而涂料保護(hù)是其中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。然而，為我國海上風(fēng)電設(shè)備穿“防護(hù)服”的卻是眾多外國公司--荷蘭的阿克蘇諾貝爾、美國 PPG、丹麥的海虹老人等國際涂料巨頭基本上壟斷了我國海上風(fēng)電防腐市場(chǎng)。長期以來，在國際一線風(fēng)電防腐涂料企業(yè)中始終難覓中國企業(yè)的身影，在海上風(fēng)電重防腐領(lǐng)域，中國涂料企業(yè)更是全線潰退。這不能不說是我國作為風(fēng)電發(fā)展第一大國的尷尬。但是石墨烯防腐涂料的出現(xiàn)將打破這一僵局。

　　目前石墨烯主要的制備方法是CVD法和氧化還原法，然而，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備高質(zhì)量大面積的石墨烯仍然是當(dāng)今制約其發(fā)展的瓶頸，這些影響因素導(dǎo)致石墨烯防腐涂料的研究仍局限于實(shí)驗(yàn)室階段。中航材、清華大學(xué)、東南大學(xué)等科研院所及高校正在積極對(duì)石墨烯防腐涂料進(jìn)行研發(fā)，以期加快其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　Ws806石墨烯納米防腐涂料參考配方

　　產(chǎn)品組成：

　　由特種樹脂， 新型材料石墨烯，功能顏料，填料，助劑，溶劑等材料配制而成的雙組份防腐涂料。

　　產(chǎn)品性能

　　1、具有優(yōu)良的耐化學(xué)品腐蝕性能，漆膜堅(jiān)韌耐磨，附著力強(qiáng)，物理機(jī)械性能好，涂膜光滑如鏡，易沖洗，抗霉菌，抗氧化，耐高溫。

　　2、導(dǎo)電性能強(qiáng)，是優(yōu)秀的防腐耐蝕涂料。

　　3、防水性能極強(qiáng)。

　　4、常溫固化，或低溫固化，節(jié)約能源便于工業(yè)化推廣應(yīng)用，適于現(xiàn)場(chǎng)施工。

　　5、新型環(huán)保，無毒，低VOC。

　　6、耐各種油品，耐溶劑，耐酸堿等性能。

　　7、具有突出的導(dǎo)熱，散熱能力。

　　應(yīng)用范圍

　　適用于原油、成品油、天然氣、液化氣輸送埋地管道的外表面涂裝的防腐蝕保護(hù)。油品，溶劑儲(chǔ)罐內(nèi)壁的導(dǎo)電防腐，海洋工程設(shè)施的重防腐，塑膠材料的導(dǎo)電油漆，電器元件，燈罩，散熱器外殼的導(dǎo)熱涂料。

　　施工方法

　　1 、混合：本產(chǎn)品分兩罐裝，組成一個(gè)單元，每次都必須按規(guī)定的配比或?qū)σ淮涡曰旌希⒃谝?guī)定的混合使用期限內(nèi)用完。（25℃，6小時(shí)）

　　（ 1 ）用動(dòng)力攪拌器攪拌基料（甲組分 ）

　　（ 2 ）將固化劑（乙組分）和基料（ 甲組分 ）調(diào)和在一起，用動(dòng)力攪拌器徹底攪拌。

　　2 、混合化： 重量比4：1

　　3 、稀釋劑：ws806涂料專用稀釋劑

　　包裝： 底漆24kg／桶 面漆20kg／桶

　　固化劑：4kg／桶

　　儲(chǔ)存：

　　有效期： 25℃的溫度下至少可保存12個(gè)月，此后應(yīng)再檢查后使用，儲(chǔ)存在干燥、遮陽處，遠(yuǎn)離熱源和火源。


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責(zé)任編輯：王元

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