让涂料实现超强防腐性能，下一代石墨烯防腐涂料来了
2021-10-29 17:29:05
作者：腐蚀与防护 来源：腐蚀与防护
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据统计，因腐蚀造成的经济损失约占世界各国国民生产总值的3%～5%，远远大于自然灾害、各类事故损失的总和。因此，工信部在2019年将石墨烯改性防腐涂料、石墨烯散热材料等9种材料入选重点新材料目录。国内研发团队已成功开发出石墨烯复合陶瓷耐蚀树脂及涂料，而在最近天津大学研发出具有高抗氧气腐蚀能力的石墨烯水性涂料，这些研究成果不仅打破了国际垄断，更大大拉近了我国防腐涂料与国际先进水平的距离。
石墨烯改性涂料的原理
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m?K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V?s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω？m，为世界上电阻率最小的材料。由于石墨烯具有极佳的导电性能，会与底漆中的锌粉形成良好的导电网络，从而实现在低锌条件下仍然具有防腐功能。
由于石墨的框架中的自由电子使其具有良好的导体功能
将石墨烯添加到涂料中，有以下三大特性：
1.石墨烯的片层结构层层叠加、交错排列，在涂层中可形成复杂的网络屏蔽结构，能够有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散，提高涂层的物理阻隔性。
2.由于其超薄的片层厚度，石墨烯可以填充到涂层的缺陷当中，减少涂层孔隙率，增强涂层致密性，进一步延缓或阻止腐蚀因子浸入到基体表面。
3.石墨烯在层与层之间有良好的润滑作用，石墨烯的片层结构可以将涂层分割成许多小区间，有效减小涂层内部应力，提高涂层的柔韧性、耐冲击性和耐磨性。
从以上三点中我们不难看出，石墨烯具有出色的耐磨、防腐性能。
石墨烯改性涂料的应用
据统计，我国拥有高达2000亿元的防腐涂料市场。随着国产石墨烯改性防腐涂料的成功，将极大弥补长久以来依赖进口的高端防腐涂料领域。按不同行业需求，目前主流的石墨烯改性防腐涂料有以下五大应用品类：
1. 石墨烯复合陶瓷耐蚀树脂及涂料
应用于：大气防腐、海洋防腐（海底钢桩平台、管线及船舶涂装等）、强化学介质防腐等。
这种防腐涂料早期为军工服务，后用于民用，其产品占据了全球化工品防腐80％的市场份额。该产品防腐标准是目前世界上最高的耐强化学品腐蚀的行业标准。
2. 石墨烯改性防腐涂料
应用于：石化、电力、桥梁、船舶、海洋平台、港口码头、工业厂房等领域。
石墨烯改性防腐涂料适用于铝、铜、铁、铝合金等绝大多数金属表面。主要应用于工业重防腐、海洋防腐等领域。国产化的成功为我国的海上工业、航空航天等高科技产业提供更大的发展空间与竞争力。
3. 石墨烯功能涂料
应用于：各种金属部件的涂装，如电网电气设备、3C电子产品、通信设备等。
属于有机-无机复合纳米材料，对铝材、玻璃、不锈钢有极好附着力。具有耐高/低温、耐蚀性、导电/导热性强、耐磨/高硬度、屏蔽电磁波、抗菌等特性。
4. 工业防腐涂料
应用于：车间漆、钢构建筑、潮湿部分及重防腐区、油罐、金属储罐及箱体内部防腐。
具体环保性能高、防腐周期长、易于施工，还具有色彩鲜艳、装饰性强等高附加值。
5. 石墨烯改性粉末涂料
应用于：铁路系统防腐、通信设备、海洋气候防腐、抗菌和易清洁涂料等。
可有效提高粉末涂料的上粉率，增强涂料的机械性、耐候性、防腐性、阻燃性等。中兴5G通讯、中国中铁、中船重工、丰田、宝马、亚马逊等企业均已经逐步采用相关涂料产品。
总的来说，石墨烯改性防腐涂料以其出色的性能和广阔的应用前景，未来必将在国内市场迎来一波发展高峰。随着国内企业攻克技术难关，国产石墨烯改性防腐涂料的产量也将逐年提升。未来更具性价比的国产石墨烯改性防腐涂料将如何重塑国内防腐涂料市场，能否在国际市场上掀起一波中国制造的旋风，我们拭目以待。
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