讓涂料實現超強防腐性能，下一代石墨烯防腐涂料來了
2021-10-29 17:29:05
作者：腐蝕與防護 來源：腐蝕與防護
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據統計，因腐蝕造成的經濟損失約占世界各國國民生產總值的3%～5%，遠遠大于自然災害、各類事故損失的總和。因此，工信部在2019年將石墨烯改性防腐涂料、石墨烯散熱材料等9種材料入選重點新材料目錄。國內研發團隊已成功開發出石墨烯復合陶瓷耐蝕樹脂及涂料，而在最近天津大學研發出具有高抗氧氣腐蝕能力的石墨烯水性涂料，這些研究成果不僅打破了國際壟斷，更大大拉近了我國防腐涂料與國際先進水平的距離。
石墨烯改性涂料的原理
石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數高達5300W/m?K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V?s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約1Ω？m，為世界上電阻率最小的材料。由于石墨烯具有極佳的導電性能，會與底漆中的鋅粉形成良好的導電網絡，從而實現在低鋅條件下仍然具有防腐功能。
由于石墨的框架中的自由電子使其具有良好的導體功能
將石墨烯添加到涂料中，有以下三大特性：
1.石墨烯的片層結構層層疊加、交錯排列，在涂層中可形成復雜的網絡屏蔽結構，能夠有效抑制腐蝕介質的浸潤、滲透和擴散，提高涂層的物理阻隔性。
2.由于其超薄的片層厚度，石墨烯可以填充到涂層的缺陷當中，減少涂層孔隙率，增強涂層致密性，進一步延緩或阻止腐蝕因子浸入到基體表面。
3.石墨烯在層與層之間有良好的潤滑作用，石墨烯的片層結構可以將涂層分割成許多小區間，有效減小涂層內部應力，提高涂層的柔韌性、耐沖擊性和耐磨性。
從以上三點中我們不難看出，石墨烯具有出色的耐磨、防腐性能。
石墨烯改性涂料的應用
據統計，我國擁有高達2000億元的防腐涂料市場。隨著國產石墨烯改性防腐涂料的成功，將極大彌補長久以來依賴進口的高端防腐涂料領域。按不同行業需求，目前主流的石墨烯改性防腐涂料有以下五大應用品類：
1. 石墨烯復合陶瓷耐蝕樹脂及涂料
應用于：大氣防腐、海洋防腐（海底鋼樁平臺、管線及船舶涂裝等）、強化學介質防腐等。
這種防腐涂料早期為軍工服務，后用于民用，其產品占據了全球化工品防腐80％的市場份額。該產品防腐標準是目前世界上最高的耐強化學品腐蝕的行業標準。
2. 石墨烯改性防腐涂料
應用于：石化、電力、橋梁、船舶、海洋平臺、港口碼頭、工業廠房等領域。
石墨烯改性防腐涂料適用于鋁、銅、鐵、鋁合金等絕大多數金屬表面。主要應用于工業重防腐、海洋防腐等領域。國產化的成功為我國的海上工業、航空航天等高科技產業提供更大的發展空間與競爭力。
3. 石墨烯功能涂料
應用于：各種金屬部件的涂裝，如電網電氣設備、3C電子產品、通信設備等。
屬于有機-無機復合納米材料，對鋁材、玻璃、不銹鋼有極好附著力。具有耐高/低溫、耐蝕性、導電/導熱性強、耐磨/高硬度、屏蔽電磁波、抗菌等特性。
4. 工業防腐涂料
應用于：車間漆、鋼構建筑、潮濕部分及重防腐區、油罐、金屬儲罐及箱體內部防腐。
具體環保性能高、防腐周期長、易于施工，還具有色彩鮮艷、裝飾性強等高附加值。
5. 石墨烯改性粉末涂料
應用于：鐵路系統防腐、通信設備、海洋氣候防腐、抗菌和易清潔涂料等。
可有效提高粉末涂料的上粉率，增強涂料的機械性、耐候性、防腐性、阻燃性等。中興5G通訊、中國中鐵、中船重工、豐田、寶馬、亞馬遜等企業均已經逐步采用相關涂料產品。
總的來說，石墨烯改性防腐涂料以其出色的性能和廣闊的應用前景，未來必將在國內市場迎來一波發展高峰。隨著國內企業攻克技術難關，國產石墨烯改性防腐涂料的產量也將逐年提升。未來更具性價比的國產石墨烯改性防腐涂料將如何重塑國內防腐涂料市場，能否在國際市場上掀起一波中國制造的旋風，我們拭目以待。
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