石墨烯水性防腐涂料技术要点及市场前景

日期:2018-05-08 / 人气: / 编辑:jutan / 来源:未知

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,特别是发展水性涂料已成为重防腐蚀涂料的重要发展方向。我国涂料行业“十二五”规划明确指出,将水性防腐涂料向重防腐领域推广,涂料行业“十三五”规划亦将大力发展高固体分和水性等环境友好型涂料作为重点研发项目。

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因此,加快石墨烯在水性防腐涂料中的应用研究,开发低成本、高性能、绿色环保的新型石墨烯水性复合防腐涂料,对于加快水性涂料的转型,推动环保型重防腐涂料的发展进程,具有深远的战略意义和广阔的发展前景。

石墨烯本身具有的独特结构性质,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、交错排列,在涂层中可形成“迷宫式”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。同时,由于其小尺寸效应,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。

石墨烯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,能够有效地降低涂层内部应力,消耗断裂能量,进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性和耐磨性。另外,石墨烯的共轭结构使其具有很高的电子迁移率,表现出良好的导电性,同时,其片层结构亦能够保证涂层间有较好的电化学接触,形成导电网络,提供更佳的电化学保护。 

石墨烯在水性复合防腐涂料中的应用,水性涂料因低污染、易净化、无刺激等特点,成为涂料行业大力发展的绿色环保型涂料。目前全国各地正加快进行油改水的进程,但水性涂料的防护效果仍比不上其对应的溶剂型涂料,导致其在重防腐领域中的应用程度仍然不高。

水性涂料存在一些技术性的问题:由于成膜机理的不同,与溶剂型涂料相比,水性防腐涂料难以形成组成高度均一、结构高度完整的高质量涂层,其成膜性、耐磨蚀性能不好;水性防腐涂料中残留的水性基团使其对水、氧气等腐蚀介质的屏蔽能力差;因水的表面张力大,水性涂层难以达到对颜填料的高度浸润和分散,因此改善水性涂料的防腐性已成为环保涂料发展中的重点。

石墨烯具有的独特性能,为改善水性涂料的致密性、阻隔性、机械性能以及防腐性能带来新的改进途径。近年来,石墨烯的制备、功能化改性以及石墨烯聚合物纳米复合材料的研究进展显著,通过溶液或熔融共混、原位聚合等方法制备的溶剂型复合防腐涂料所展现出的效果亦被证实可行,这些为石墨烯水性复合防腐涂料的应用开发提供了研究依据,并带来了新的可能。