应用篇

石墨烯涂料开发背景

金属腐蚀造成的损失十分惊人，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备与裁量相当于金属年产量的1/3。全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约为10万亿美元，是地震、台风、水灾等自然灾害造成的损失总和的6倍。我国钢铁腐蚀经济松狮高达2800亿人民币。因此，寻找长期有效重防腐涂料势在必行。

什么是石墨烯

石墨烯是紧密堆积成二维六方蜂窝状晶格结构的单层碳原子，各碳原子之间以sp2杂化方式相连，C-C之间夹角为120度，键长约为0.142 纳米，键能很强，结构非常稳定。

作为一种新型碳材料，石墨烯自发现之日起就受到了各国科学家的广泛关注。单层石墨烯的厚度仅为0.35纳米，是目前已知最轻最薄的材料；它在室温下的电子迁移率为2×105 cm2?V-1?s-1，是光速的1/300，理论比表面积能够达到2630 m2?g-1，全波段光吸收只有2.3%，导热率高达5000W?m-1?K-1，杨氏模量超过1100 GPa，抗拉强度超过130GPa，且韧性非常好，当施加外部机械力时，碳原子会通过弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定。

石墨烯具有结构稳定、导电性高、韧度高、强度高、比表面积超大等突出的物理化学性质，被誉为万能材料和取代硅的下一代基础材料，是一种可广泛服务于经济社会发展的重要新材料，将会成为国民经济增长的重要组成部分。在涂料领域，添加石墨烯材料的涂料产品层出不穷，尤其是在含锌涂料产品中更是已经得到了广泛的应用。

由于其高导电性、高比较面积、高稳定性的特点，石墨烯材料的添加可以有效地降低锌粉在涂料配方中的使用量，不但极大地降低了生产成本、间接减少了锌粉生产带来的重污染，同时也使锌粉涂料产品的各项防腐蚀性能得到了较大的提升。因此，作为一种新型的材料产品，石墨烯锌粉涂料的推广和发展对整个防腐蚀涂料领域都有着重要的经济和社会意义。

石墨烯应用前途

临海钢结构设施防腐维护是专业人士棘手的问题，以国华台火力发电厂为例，该厂处于海边CM-5环境，厂内一号发电主塔投入使用才八年，就因受腐蚀硬气钢构损坏严重的程度触目惊心，就不得不停产来进行防腐检修，投入的维护费用超过1000万，损失巨大。

目前，正在建设的舟山4000万吨/年莲华一体项目建设使用的钢材粘总材料比例超过80%，又属临海的CM-5环境，按投资规格，钢构防腐项目总额超过60亿元，序偶已选择合适的防腐处理方案是直接关系本项目的维护成本和长期效益，先正在考察采用石墨烯高性能重防腐涂料体系来提升防腐性能。

表1传统涂料与新涂料对比

本公司提供解决方案规划涂装定制化服务，建议将项目将的防腐设计年限提高到10~15年，根据不同结构部位和具体环境，采用80~140微米环氧石墨烯锌粉底漆80~120微米聚氨酯面漆进行涂覆方案，主要指标可以参考【化工钢业标准】HGT4077-2009防腐蚀涂层涂装技术规范标准和HGT 20679-2014化工设备管道外防腐设计规范。