石墨烯防腐涂料發展背景

　　對于防腐涂料來說，傳統防護涂層受限于自身材料性質及工藝，對金屬基體的腐蝕防護作用往往不理想，個別性能突出的成本又很高，降低了涂層的性價比，而且相當一部分涂層因含鉛鋅或鉻酸鹽等重金屬或有毒物質，存在一定的環境污染風險，也消耗了大量的不可再生資源，不利于社會經濟的可持續發展。因此，開發各類新型長效環保的海洋重防腐蝕涂料成為新熱點。

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。對腐蝕介質抗滲性好，對鋼材表面附著力好；②具有良好的力學性能。耐海水沖刷、耐海冰碰撞、耐船舶停靠的磨損；③具有優異的化學性能。耐海水、耐鹽霧、耐油、耐化學品、耐紫外線等的侵蝕；④與電化學保護系統相容性好。飛濺區和全浸區涂料要具有耐陰極剝離性；⑤具有良好施工性能。可在各種環境條件下對不同結構進行高質量涂裝施工；⑥符合健康、環保、安全的要求。

　　海洋工程石墨烯防腐涂料

　　石墨烯廣泛和獨特的性能展現了其在金屬材料防腐領域的巨大潛力。首先，石墨烯穩定的sp2雜化結構使其能在金屬與活性介質間形成物理阻隔層，阻止擴散滲透的進行；其次，石墨烯具有很好的熱穩定性和化學穩定性，不論是在高溫條件下（可高達1500℃），還是在具有腐蝕或氧化性的氣體、液體環境中均能保持穩定。另外，石墨烯良好的導電、導熱性能對金屬服役的環境提供了有利條件。石墨烯還是目前為止最薄的材料，其對基底金屬的影響可以忽略不計。同時還兼具高的強度和良好的摩擦學性能，不僅能提高導電性或耐鹽霧性能， 還能進一步降低涂層厚度， 增加對基材的附著力，提升涂料的耐磨性。

　　在常用的環氧防腐涂料的基礎上通過添加石墨烯制備的新型涂料不僅具有環氧富鋅涂料的陰極保護效應、 玻璃鱗片涂料的屏蔽效應， 更具有韌性好、 附著力強、 耐水性好、 硬度高等特點， 其防腐性能超過現有的重防腐涂料， 可廣泛應用于海洋工程、 交通運輸、 大型工業設備及市政工程設施等領域的涂裝保護。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證明，用化學氣相沉積培育時，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。這些發現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展過程中遇到的困難

　　石墨烯的共軛結構導致其與水 有機溶劑以及聚合物的相容性較差，因而增加了其在涂料領域中的應用難度。為解決該問題，將GO功能化改性，再按需要進行還原。如將石墨烯成功應用于防腐涂料，還需對其進行更多的功能化改性或與其他物質進行復合等方面的研究。石墨烯雖具有諸多優異性能，然而作為一個新的研究對象，還有很多未知的性質需要探究，作為防腐材料工業化應用前必須要完善相關的理論與實驗研究，避免相反結果發生。

　　同時海洋防腐涂料的研發具有科技含量高、研制周期長、投資大、技術難度高且風險大，國外海洋防腐涂料研發主要集中在實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及日本的關西涂料等幾家大公司均有上百年的相關涂料開發歷史，在涂料生產供應、質量監督、涂裝規范及涂裝現場管理等方面形成了一整套十分嚴格和嚴密的體系，目前這些公司的產品占據了我國海洋防腐涂料的主要市場。

　　海洋工程石墨烯防腐涂料的工業化進程

　　我國海上風電發展規劃提出，2015年開發建設500萬千瓦，2020年開發建設3000萬千瓦。但海上風電設備要經歷嚴苛的環境挑戰，長期受到水汽、鹽霧侵蝕及海浪的沖擊，很容易發生腐蝕問題，因此，為保證風電裝備 20 年的正常服務壽命，必須采取相關的保護措施，而涂料保護是其中重要的一個環節。然而，為我國海上風電設備穿“防護服”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電防腐市場。長期以來，在國際一線風電防腐涂料企業中始終難覓中國企業的身影，在海上風電重防腐領域，中國涂料企業更是全線潰退。這不能不說是我國作為風電發展第一大國的尷尬。但是石墨烯防腐涂料的出現將打破這一僵局。

　　目前石墨烯主要的制備方法是CVD法和氧化還原法，然而，難以實現大規模制備高質量大面積的石墨烯仍然是當今制約其發展的瓶頸，這些影響因素導致石墨烯防腐涂料的研究仍局限于實驗室階段。中航材、清華大學、東南大學等科研院所及高校正在積極對石墨烯防腐涂料進行研發，以期加快其產業化進程。

　　Ws806石墨烯納米防腐涂料參考配方

　　產品組成：

　　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。

　　產品性能

　　1、具有優良的耐化學品腐蝕性能，漆膜堅韌耐磨，附著力強，物理機械性能好，涂膜光滑如鏡，易沖洗，抗霉菌，抗氧化，耐高溫。

　　2、導電性能強，是優秀的防腐耐蝕涂料。

　　3、防水性能極強。

　　4、常溫固化，或低溫固化，節約能源便于工業化推廣應用，適于現場施工。

　　5、新型環保，無毒，低VOC。

　　6、耐各種油品，耐溶劑，耐酸堿等性能。

　　7、具有突出的導熱，散熱能力。

　　應用范圍

　　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。油品，溶劑儲罐內壁的導電防腐，海洋工程設施的重防腐，塑膠材料的導電油漆，電器元件，燈罩，散熱器外殼的導熱涂料。

　　施工方法

　　1 、混合：本產品分兩罐裝，組成一個單元，每次都必須按規定的配比或對一次性混合，并在規定的混合使用期限內用完。（25℃，6小時）

　　（ 1 ）用動力攪拌器攪拌基料（甲組分 ）

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

　　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

　　儲存：

　　有效期： 25℃的溫度下至少可保存12個月，此后應再檢查后使用，儲存在干燥、遮陽處，遠離熱源和火源。


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責任編輯：王元

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