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深度大揭秘：重防腐涂料能不能掘到石墨烯應(yīng)用第一桶金？（附部分相關(guān)企業(yè)名錄）

2017-09-04 09:32:02 作者：本網(wǎng)整理來源：DT新材料分享至：

引言

2010年諾貝爾物理學(xué)獎使石墨烯為全球材料科學(xué)家所矚目。完美的石墨烯是透明而且具備良好的分子阻隔性，而且由于碳原子之間以原子鍵相連接，使石墨烯具有逆天的物理強度，除此以外，石墨烯在光、電、熱等方面也具有及其獨特的性能，因此，至少從理論來看，石墨烯是一種“很美麗”的材料，但是石墨烯會不會只是看上去很美呢？

石墨烯粉體的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)非常清晰，上游原料石墨（CVD石墨烯原料為甲烷，這里不做展開）、中游石墨烯粉體和漿料，下游涂料、復(fù)合材料、散熱材料等應(yīng)用市場。石墨烯的應(yīng)用研究最開始集中在儲能、電子和生物醫(yī)療方面，且已經(jīng)有了初步進展和相關(guān)產(chǎn)品，譬如南車的石墨烯基超級電容器、超威的黑金電池、重慶墨希科技石墨烯手機SETTLERα等，當(dāng)然有些產(chǎn)品是否真的經(jīng)得起市場考驗，這里不予置評，留待時間檢驗。

全球石墨烯開發(fā)現(xiàn)狀和布局

根據(jù)DT新材料數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計結(jié)果顯示，全球石墨烯生產(chǎn)企業(yè)443家，其中國內(nèi)石墨烯生產(chǎn)企業(yè)在250家左右，占比高達57%。

市場開發(fā)方面，歐美日韓還是以開發(fā)生物傳感、生物醫(yī)療、微生物檢測、超級電容、3D 打印等高端應(yīng)用為主，其中以歐洲石墨烯旗艦計劃最為代表，旗艦計劃戰(zhàn)略委員會提出了未來十年歐洲石墨烯發(fā)展路線圖，路線圖主要由英國和意大利牽頭制定，涵蓋合成和制備的基礎(chǔ)研究、生物醫(yī)療和電子信息等高端應(yīng)用領(lǐng)域。

專利方面，歐美日韓掌握了大量的核心專利。美國專利主要布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，并覆蓋了從石墨烯制備到半導(dǎo)體器件應(yīng)用開發(fā)整個產(chǎn)業(yè)鏈；日本在石墨烯薄膜晶體管技術(shù)處于世界領(lǐng)先；韓國在納米器件領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)占據(jù)優(yōu)勢，但在石墨烯制備方面落后于中國和美國。其中，最具代表性的機構(gòu)和企業(yè)包括：韓國三星、美國IBM、韓國成均館大學(xué)、韓國科學(xué)技術(shù)研究所、日本東芝公司、美國賴斯大學(xué)等。另外，美國普林斯頓大學(xué)、日本佳能公司和美國Zhamu Aruna 教授擁有石墨烯制備和應(yīng)用相關(guān)的三大核心技術(shù)專利。

來源：《2015全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報告》，華泰證券研究所

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和布局

下表列出了國內(nèi)比較知名的石墨烯生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能情況，其中有25家產(chǎn)能數(shù)據(jù)可查，如果完全按照產(chǎn)能建設(shè)，以上25家石墨烯的產(chǎn)能就在2萬噸/年以上。

序號	公司名稱	產(chǎn)品形態(tài)	產(chǎn)能
1	寧波墨西	粉體	500噸/年
2	重慶墨烯	薄膜	1000萬片/年，100萬平米石墨烯薄膜
3	第六元素	粉體	100噸/年
4	二維碳素	薄膜	15萬平方米薄膜/觸摸屏產(chǎn)品
5	德陽烯碳	粉體	100噸/年
6	廈門凱納	粉體	100噸/年
7	山東濟寧利特	粉體	150噸/年
8	廣東鴻納	粉體	3000噸/年
9	唐山建華	粉體	100噸/年
10	常州墨之萃	粉體	600噸/年
11	青島德通	粉體	1000噸/年
12	山東圣泉	粉體	100噸/年
13	合肥微晶	粉體	100噸/年
14	蘇州格瑞豐	粉體	無具體數(shù)據(jù)
15	無錫格菲電子薄膜		500萬片石墨烯觸控產(chǎn)品
16	山西炭美	粉體	噸級生產(chǎn)線
17	上海新池能源	粉體	2萬平米石墨烯-銅復(fù)合材料
18	北京碳世紀(jì)	粉體	噸級生產(chǎn)線
19	江陰碳谷	粉體	2016年計劃5年內(nèi)10000噸/年
20	蘇州高通	粉體	噸級生產(chǎn)線
21	北京航材院	粉體	噸級生產(chǎn)線
22	臺灣志陽	粉體	100噸/年
23	銀基烯碳	粉體	無具體數(shù)據(jù)
24	山東龍聚	粉體	5噸/年
25	寧夏國富石墨烯	粉體	30噸
26	碳源匯谷		3噸/年
27	恒力盛泰	粉體	2020年5000噸/年

目前國內(nèi)石墨烯產(chǎn)能已經(jīng)嚴(yán)重過剩，但是市場上難以尋覓到真正合格的石墨烯產(chǎn)品，根本原因是石墨烯下游應(yīng)用需求乏力，定位不明確，開發(fā)不完善，這也成為石墨烯行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵掣肘。

應(yīng)用方面，隨著中國制造2025石墨烯材料技術(shù)路線圖發(fā)布，其中重防腐涂料為4大重點產(chǎn)業(yè)之一，國內(nèi)應(yīng)用研究近些年開始發(fā)力重防腐涂料，相關(guān)的研究單位和應(yīng)用企業(yè)有中科院寧波材料所、中船重工725所、青島海化院、中海油常州涂料院、北京化工大學(xué)、江蘇道蓬科技、江蘇道森、Akzonobel、畢克化學(xué)、Graphenstone等。

中國石墨烯改性重防腐涂料（石墨烯重防腐涂料）現(xiàn)狀和布局

2017年6月，由6位院士擔(dān)任顧問專家團的“石墨烯防腐應(yīng)用推進工作組”在京成立。會上中國工程院院士薛群基指出：“石墨烯重防腐涂料對國家安全和海洋經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義，應(yīng)結(jié)合各方面力量，把石墨烯重防腐涂料產(chǎn)業(yè)做大做好”，在此之前，《中國制造2025》也將重防腐涂料列為石墨烯應(yīng)用四大重點產(chǎn)業(yè)之一。

石墨烯重防腐涂料核心技術(shù)包括：

1）石墨烯的大規(guī)模穩(wěn)定物理分散及與樹脂的相容性。石墨烯高的比表面積、強的范德華力和π-π鍵作用使其在大多數(shù)高分子聚合物體系中都表現(xiàn)出較差的分散性，團聚后在涂層中形成水汽通道，反而降低了涂層的力學(xué)性能和防腐性能；

2）石墨烯的結(jié)構(gòu)特性調(diào)控及組配優(yōu)化。石墨烯的尺寸和層數(shù)正態(tài)分布、含量對涂層的致密性、粘結(jié)力、力學(xué)性能和防腐性能具有顯著的影響。

另外，在整個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)還存在諸多問題：

1）基礎(chǔ)研究碎片化導(dǎo)致選/用材標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)匱乏；

2）未形成完善的涂料配方體系；

3）缺少性能全面考核和實際工況長效服役評估；

4）缺乏相關(guān)涂料的專用數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)。

DT新材料整理了國內(nèi)80家石墨烯重防腐涂料相關(guān)企業(yè)（見文末附錄），下表列出了國內(nèi)外從事石墨烯重防腐涂料的研發(fā)企業(yè)。

企業(yè)名稱	國籍	主要產(chǎn)品
Scientec	法國	石墨烯化學(xué)，石墨烯涂料
Top Glove	馬來西亞	石墨烯涂料
Graphenstone	西班牙	石墨烯涂料
James Briggs Ltd.	美國	石墨烯防腐涂料
TBA Protective Solutions	英國	石墨烯涂料
海洋化工研究院有限公司	中國	重防腐涂料
江蘇道蓬科技有限公司	中國	石墨烯重防腐材料（示范工程、海上風(fēng)電）
寧波中科銀億新材料有限公司	中國	石墨烯改性重防腐涂料
上海華誼集團技術(shù)研究院	中國	石墨烯重防腐涂料
江蘇雙良石墨烯防腐新材料有限公司	中國	石墨烯涂料
上海海隆石油化工研究所	中國	主要石墨烯涂料
杭州烯創(chuàng)科技有限公司	中國	石墨烯重防腐涂料
中科院寧波中科建華新材料有限公司	中國	石墨烯涂料（示范工程）
上海大通會幕新型節(jié)能材料股份有限公司	中國	石墨烯重防腐涂料
英德市華賓涂料有限公司	中國	石墨烯重防腐涂料
重慶祥和涂料有限公司	中國	石墨烯防腐涂料
北京森聚柯高分子材料有限公司	中國	石墨烯在涂料領(lǐng)域的分散技術(shù)
大同市昊江科技有限公司	中國	石墨烯水性涂料
鹽城增材科技有限公司	中國	石墨烯功能涂層、石墨烯原料、石墨烯涂料、石墨烯薄膜
綿陽麥思威爾科技公司	中國	石墨烯水性防腐涂料
煙臺恒諾科技有限公司	中國	擬建設(shè)年產(chǎn)1000噸石墨烯重防腐涂料生產(chǎn)線
無錫泰科納米科技有限公司	中國	石墨烯基重防腐涂料，示范工程，未批量生產(chǎn)

從上表可以看出中國企業(yè)開發(fā)石墨烯重防腐涂料積極性非常高，但是重防腐涂料本身技術(shù)門檻非常高，加之上述提到的石墨烯在防腐涂料中應(yīng)用需要解決的技術(shù)難點，我們看到盡管有很多企業(yè)關(guān)注或者推動石墨烯重防腐涂料的開發(fā)工作，真正有示范工程的只有三家企業(yè)。而且這三家企業(yè)的示范工程均有一些局限性，比如前文提到的未形成完善的涂料體系、缺少性能全面考核和實際工況長效服役評估等。

寧波材料所薛群基院士和王立平研究團隊石墨烯改性重防腐涂料技術(shù)

中科院寧波材料所在石墨烯重防腐涂料基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域取得了重大進展。

薛群基院士和王立平研究員帶領(lǐng)的研發(fā)團隊通過配方工藝和配套體系的不斷創(chuàng)新，開發(fā)出了儲油罐導(dǎo)靜電重防腐涂料、電網(wǎng)塔架防腐涂料、光伏設(shè)備防腐涂料、船舶防腐涂料和航空航天特種涂料等8大系列石墨烯防腐涂料，積累了場內(nèi)場外大量實驗數(shù)據(jù)，成功解決了涂料配方從實驗室小試到工廠中試、擴試等一系列難題，并在國家電網(wǎng)大型輸電鐵塔、海洋平臺、光伏發(fā)電裝置、航天裝備等領(lǐng)域開展了大規(guī)模示范工程應(yīng)用。

研制的石墨烯重防腐涂料涂層通過了化工、涂料、國防領(lǐng)域權(quán)威機構(gòu)的各項性能檢測，附著力達到0級，粘結(jié)強度超過10MPa，耐中性鹽霧超過5,000h，耐HCl（5%）、H2SO3（5%）、NaOH（5%）浸泡超過2,000h，耐紫外老化超過2,000h，多項性能明顯優(yōu)于國際一流產(chǎn)品（詳見如下圖表）。

項目	寧波材料所石墨烯重防腐涂料	檢驗標(biāo)準(zhǔn)
干燥時間	表干≤2h，實干≤24h	GB/T 1728
硬度	≥HB	GB/T 6739
耐沖擊	≥50cm	GB/T 1732
柔韌性	2mm	GB/T 6742
附著力	0級	GB/T 9286
粘結(jié)強度	≥10MPa	GB/T 5210
海水干濕循環(huán)	60次，強度≥10MPa	GB/T 9274
耐鹽霧性	≥5000h	GB/T 1771
耐酸性	5%硫酸，≥2000h	GB/T 9274
耐堿性	5%氫氧化鈉，≥2000h	GB/T 9274
耐加速老化	≥2000h	GB/T 1865

上述石墨烯重防腐涂料已經(jīng)在在國家電網(wǎng)大型輸電鐵塔、海洋平臺、光伏發(fā)電裝置、航天裝備等領(lǐng)域獲得了大規(guī)模示范工程應(yīng)用，這將推動石墨烯重防腐涂料在電網(wǎng)設(shè)施、石油化工、海上風(fēng)電、海洋平臺、船舶、港口碼頭、島礁建設(shè)以及國防裝備等各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

大型輸電鐵塔示范工程

“萬山號”大型海洋波浪能發(fā)電裝置示范工程

鐵路圍欄和光伏發(fā)電裝置示范工程

海洋自然環(huán)境掛片試驗

為什么是重防腐涂料？

筆者認(rèn)為，石墨烯漿料可以解決分散性問題，涂料對層數(shù)寬容度高是重防腐涂料有可能掘到石墨烯應(yīng)用第一桶金的依據(jù)。不同于電子和顯示行業(yè)對石墨烯層數(shù)（主要為CVD石墨烯）要求那么嚴(yán)格，石墨烯涂料（主要為粉體石墨烯）對層數(shù)的寬容度更高，也是其打開涂料應(yīng)用市場的關(guān)鍵之一，因為低層數(shù)、大面積石墨烯薄膜工業(yè)化制備仍然存在問題，石墨烯涂料主要解決分散性問題，相對較容易。

附錄石墨烯涂料相關(guān)企業(yè)名單

中國船舶重工集團公司第七二五研究所

法國Scientec

Top Glove

西班牙graphenstone

燕園眾欣納米科技（北京）有限公司

海洋化工研究院有限公司

巨化集團技術(shù)中心

江蘇道蓬科技有限公司

上海華誼集團技術(shù)研究院

江蘇雙良石墨烯防腐新材料有限公司

上海海隆石油化工研究所