克服腐蚀，石墨烯重防腐涂料助力蓝色经济产业发展
2018-11-07 13:06:19
作者：本网整理 来源：北国网
我国沿海地区拥有大量的海港码头、滨海电厂等基础设施，但是有一点不能忽视，那就是海洋环境对于工程设备的腐蚀，由于海水是一种含有大量盐分的强电解质溶液，海上或者沿海的工程设备长期处于海水环境下工作，造成的海洋腐蚀损失是极其严重的。海洋腐蚀不仅造成了巨额的经济损失，同时还严重威胁到了许多海洋装备、海洋工程和国家重大基础设施的安全服役。
海洋腐蚀为设备安全服役出难题
据了解，每当时间过去90秒，世界上就有约1吨的钢铁受到腐蚀变成铁锈。与海啸、地震这些惊天动地、有极高破坏力的自然灾害相比，腐蚀却是悄无声息的，用其强大的腐蚀力，“蚀”物细无声。腐蚀所造成的危害遍及日常生活和几乎所有的行业，其对自然能源及经济的损失是骇人听闻的。
据统计，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约7000亿-10000 亿美元。其中，英国近年来因腐蚀造成的损失平均达100亿英镑，占GDP 的3.5%; 德国的损失约为450 亿德国马克，占GDP的3.0%; 美国年腐蚀损失达3000多亿美元，占GDP 的4.2%。
不过，如果采取有效的腐蚀防护措施，25%~40%的腐蚀损失可以被避免。
必须打破外资企业主导中国防腐市场的格局
蓝色产业的不断发展，为重防腐市场注入了活力，带动了涂料产业的发展。据了解， 目前中国防腐涂料的市场规模已经仅次于建筑涂料位居第二位，中国市场，尤其是石油化工市场对防腐材料的需求保持持续稳定增长。
市场的增长，需求的扩大，掩盖不了国外涂料巨头垄断的事实，我国虽然在经济与科技上有了长足的进步，但是并不意味着在重防腐涂料领域的技术上与国际涂料巨头分庭抗礼。目前来看，重防腐涂料市场具有需求大，技术要求高，产品附加值高等特点，但是我国重防腐涂料技术起步晚，成本高，进入门槛较难，造成了目前中国的防腐涂料民营企业少之又少的局面。
全球重防腐涂料工业市场特别是高端市场几乎被国际大公司垄断。阿克诺贝尔、佐敦、日本中涂、美国PPG、海虹老人五大公司，采用全球战略化经营战略，其全球市场占有率超过50%。中国防腐涂料企业在国际市场的竞争力薄弱，拥有自主知识产权和国际影响力的品牌屈指可数，许多核心涂料技术、高端领域的涂料产品严重依赖进口。中国80%的海洋防腐涂料市场被国外涂料巨头垄断，特别是船舶、集装箱、海洋平台、港口机械等高端重防腐涂料市场基本不属于中国，中国的重防腐涂料领域迫切需要找到能够实现弯道超车的突破口。
石墨烯与重防腐有机结合 解决传统防腐涂料痛点
面对国外涂料巨头对市场的垄断，国内重防腐技术的空缺，国内企业没有放弃与国外企业的竞争，他们积极研发，尝试自主研发推出新型重防腐涂料。在历经了无数次的试验后，国产防腐涂料的难题在石墨烯领域找到了答案，一种石墨烯技术与传统重防腐涂料结合的应用——石墨烯新型重防腐涂料诞生了。
石墨烯作为新材料之王，是世界上目前人类已知的厚度最薄、强度最大的材料，同时具有良好的阻隔性能和屏蔽性能，还兼具高导电、高导热的特性，能够延长腐蚀发生的时间与侵蚀物质的侵入路径，提高涂料的附着力与涂层保护膜质量，在柔韧性测试、抗冲击测试以及最重要的耐腐蚀测试中都展现了优异特性，石墨烯无疑是目前最理想的能够应用在重防腐涂料上的材料。
目前国内市场上的重防腐涂料多以环氧富锌作为重防腐的配套底漆，底漆中的锌粉会对金属基体表面进行物理隔绝和化学保护，来达到防腐的目的。但是锌粉在微观视角下呈现点状分布，酸碱盐小分子侵蚀物质能够轻松通过，为了防止侵蚀物质的通过，以及提高电化学保护效果，只能提高锌粉的使用量，但是大量使用锌粉会导致装备设施在进行切割焊接此类热加工的时候，产生氧化锌烟尘和锌蒸汽，对人体造成危害，受腐蚀所产生的锌重金属离子也会对环境造成污染。
随着随着人们环保意识的不断提高，世界各国对防腐涂料的发展提出越来越多的要求，防腐涂料正向高性能化、功能化、绿色化的方向发展，特别是发展石墨烯新型环保重防腐涂料已成为重防腐涂料的重要发展方向。
石墨烯与重防腐涂料的结合，能够解决大量使用锌粉带来的弊端，充分发挥石墨烯的物理优势，在兼顾重防腐性能的同时更加绿色环保。石墨烯具有的独特结构，使其在物理防腐和电化学防腐方面都展现出一定的优势。石墨烯的片层结构层层叠加、上下交错排列，在涂层中能够形成几十到上百的致密的物理阻隔层，能够有效抑制腐蚀介质的浸入、渗透和扩散，大大提高涂层的抗渗透性。
设备腐蚀是金属作为一个阳极流失电子的过程。如果设备在环境中是作为一个阴极，就不会流失电子。由于锌的电级电位比钢铁低，通过牺牲阳极电子可以保护钢铁不被锈蚀，而石墨烯具有高导电性，作为涂层与金属基体之间的介质，能够保证涂层的电化学接触，提供良好的阴极保护，从而减少锌粉的使用。
此外，石墨烯防腐涂料的制备方法和装涂工艺等都可建立在传统涂料生产的工艺基础上，只要把握石墨烯核心制备技术，就可在工业化合成和产业化应用中表现出很好的可控性和施工性。因此，石墨烯防腐涂料将是未来新型防腐蚀涂料的重要力量。
技术突破 上万次实验 诞生“腐蚀终结者”
近年来，国内石墨烯重防腐涂料已经趋于成熟，但是仍未实现其大规模实际应用。针对石墨烯重防腐涂料应用中的技术难题，珠海聚碳复合材料有限公司凭借多年对石墨烯开发研究，以及多项石墨烯专利技术，通过不断的技术突破和数千次的实验研发，推出了油性和水性系列两款石墨烯重防腐涂料，重点突破了石墨烯与其他功能微纳米填料的复合技术，创造性地解决了重防腐涂料在海洋环境下寿命短、耐候性差的核心问题。
在 GB/T1771-2007 和 GB/T 1766-2008 的测试标准下，突破了传统环氧富锌800-1000小时的耐盐雾极限，石墨烯新型防腐涂料耐盐雾时间达到3600小时（采用石墨烯防腐底漆、中漆和面漆构成的复合涂层的耐盐雾时间则超过了9000小时），并且关键工艺配方具有自主知识产权，掌握核心技术的同时，实现了石墨烯重防腐涂料的低成本稳定量。
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