新材料驱动新发展——石墨烯助力推动海洋重防腐

日期:2018-10-30 / 人气: / 编辑:jutan / 来源:聚碳

21世纪是海洋的世纪,如何提高我国海洋资源的开发利用能力,维护各项海洋权益的安全,对于拥有1.8万公里海岸线,300多万平方公里海域的中国来说具有重要的战略意义。

坚定不移地推进国家海洋战略,保护海洋安全,发展海洋经济是我国目前的首要任务。海洋蓝色经济的高速发展依赖先进的海洋工程装备。海洋工程装备的发展已经被列入国家高端装备制造业“十三五”发展规划中。国家发改委也已组织实施海洋工程装备开发及产业化专项。

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海洋腐蚀成“拦路虎” 阻挡蓝色经济前进脚步

随着我国海洋发展战略的不断落实,尤其是“一带一路”战略的落地,海洋油气平台、海底管道线路、海上风电设施、跨海大桥、海上交通运输设施不断增加,沿海码头海港,滨海电厂等重大基础设施遍地开花,但是由于海洋工程设备服役环境存在特殊性和苛刻性,多种腐蚀因素导致海洋工程设备在海洋环境中更容易受腐蚀损伤。

据了解,全世界因腐蚀而造成的经济损失高达一万亿美金,约为地震、台风、海啸等等自然灾害形成经济损失总和的6倍,各国政府都非常重视金属的腐蚀以及防护问题。相关材料显示,我国每年因腐蚀形成的经济损失达1.2万亿人民币,可约建441个鸟巢、7个三峡工程、46条青藏铁路。

在高达1.2万亿的经济损失中,以海洋腐蚀所造成的损失为重,海洋腐蚀造成的灾难也数不胜数。2013年,英国石油公司墨西哥湾“深水地平线”钻井平台海底失效导致爆炸,造成11人遇难,随后3个月海底原油不断涌出,溢出量超过400万桶,成为最严重的海洋污染灾难之一。中国不能被海洋腐蚀所巨大的经济损失,阻挡了海洋蓝色经济的前进步伐。

防腐市场增速惊人 市场规模将过万亿

目前解决工程设备腐蚀最有效的方法就是使用防腐涂料进行装涂,在金属基体表面形成抵抗腐蚀的“防护服”,随着大批重大标示性工程和项目设备的落地,防腐涂料市场的需求日益高涨。在国内,对防腐要求尤其严格的石油化工业、海洋工程等行业,对于防腐涂料的需求始终是一个持续增长的态势。在十三五期间,我国涂料行业总产值年均增长底线在6.5%左右,到2020年中国涂料行业总产值预计会增长至5600亿人民币左右,总产量预计增长至2200万吨左右。

在防腐涂料市场中,重防腐涂料作为能够保护工程设备在海洋环境下不受腐蚀的重型防护服,被广泛应用在各式各样的重腐蚀环境中,随着国家“一带一路”战略工程的不断深入,“走向深海大洋”战略目标的实施,重防腐涂料将拥有更广阔的市场空间和应用前景。

经过对近几年的涂料市场数据的对比研究可以发现,2010年-2017年间,中国重防腐涂料市场销售收入呈现出波段增长的趋势,其增长情况大致与工业总产值类似,2017年重防腐涂料行业实现销售收入884.65亿元,与去年同期相比,同比增长了14%。根据前瞻研究院《2018-2023年中国重防腐涂料行业发展前景预测与领先企业经营分析报告》预测分析,到2023年,我国重防腐涂料行业将实现1981亿元的销售收入。

大国之殇 强国之痛 高端重防腐市场难觅国内产品

我国坐拥千亿级别的防腐涂料市场,然而经济的发展、市场的扩大、需求的增长,掩盖不了国外涂料巨头垄断国内市场的事实。虽然我国随着科技的发展,在许多行业技术上缩短了与西方先进国家的差距,但这并不意外着,国内企业在工业重防腐涂料的技术上能够与国外涂料巨头分庭抗礼,核心制备技术还存在一定差距。

国内产品缺乏竞争力,产品附加值低,进一步被国外高端产品压缩市场空间,导致了国外涂料巨头垄断中国防腐涂料市场。以船舶重防腐涂料市场为例,阿克苏诺贝尔、PPG、海虹老人、佐敦、日本中涂、日本关西等国外企业瓜分了80%的市场份额。2017年,海虹老人、日本中涂、日本关西和韩国KCC在集装箱重防腐涂料市场的占有量甚至高达95%。国外企业已经形成了相对垄断的格局,国外企业在中国形成了一个不属于中国的市场。

中国重防腐涂料事业起步晚,加上国外企业对中国始终保持技术封锁的姿态,中国重防腐涂料的发展还有不少的路要走。据了解,在全球重防腐产业链中,从原料配方到技术管控再到生产标准化等众多生产环节中,国内涂料企业只能位列中低端的第一梯队。 直到今天,在国内大型重点基础设施建设以及各类项目工程的重防腐工作中,使用的都是以国外重防腐涂料为主。譬如说中国国内第一高楼——上海中心大厦的相关防腐涂料指定采用的阿克苏诺贝尔涂料,在中国建造的全球最大的煤化工Flour工程中,同样指定使用阿克苏诺贝尔和佐敦等公司的重防腐涂料,以上例子数不胜数,长期被国外涂料巨头把握重防腐涂料这一关键性资源,就好比猎手的枪随时瞄准着猎物,一旦扣下扳机,国外企业对中国进行封锁制裁,对中国来说是必定是不小的经济打击。

材料之王石墨烯的应用 改变重防腐涂料格局

石墨烯作为一种新型纳米材料,具有良好的防腐性、导电性以及高强度、超轻薄、超大比表面积等特性。这些强大的物理属性,能够很好的改善防腐涂料的防腐效果,减低防腐涂料生产成本,促使石墨烯成为驱动涂料行业技术创新的重要原材料。

经过多家涂料权威机构的专业检测,石墨烯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。石墨烯在重防腐涂料成功应用,将大大降低腐蚀造成的经济损失。

此前发布的《2018石墨烯技术专利分析报告中》显示,在石墨烯技术专利数量方面,我国处于技术原创国首位,其专利受理数量大幅领先于其他国家和地区,跃居世界首位,占据了全球66.5%的份额。这主要受益于中国政府在石墨烯产业化前夕的大力支持,诸多专项计划极大推动了中国在石墨烯技术领域的研发速度,同时也给中国重防腐涂料格局的改变带去了契机。

国内的石墨烯防腐涂料已经渐渐成熟,相关技术研究和实际应用不断落地,石墨烯防腐涂料不断走进社会以及各大企业的视野中。在国内市场的严峻考验下,国内石墨烯企业与国内涂料厂商展开了默契的技术研发以及配套的生产活动。

今年上半年,石墨烯应用行业的龙头企业,珠海聚碳复合材料有限公司与国内最大的涂料以及涂装方案提供商之一的江门嘉宝莉化工集团股份有限公司就石墨烯环氧富锌底漆项目达成合作。相信未来中国重防腐领域能够迎头赶上,拿回属于中国重防腐企业的市场份额,在国际市场上能够与其他高端品牌对抗。

石墨烯龙头企业数千次实验 造就“腐蚀终结者”

根据全球石墨烯战略研究院预测,2018年中国石墨烯防腐涂料市场将达到5亿元,2020年我国石墨烯重防腐涂料在工业防腐涂料中的渗透率将会超过1%,达到30亿。到2022年中国石墨烯防腐涂料市场将达到48亿元,石墨烯重防腐涂料有望助力国产重防腐涂料迈向国际高端市场。

针对石墨烯重防腐涂料应用中的技术难题,石墨烯行业的龙头企业,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,推出了石墨烯油性和水性系列重防腐涂料,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。

聚碳复合材料有限公司董事长陈小刚透露:“与传统重防腐涂料相比,石墨烯重防腐涂料除了在防腐效果上有显著提升,在绿色环保低成本上也有传统防腐涂料无法比拟的优势”聚碳所生产研发的石墨烯重防腐涂料在 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,耐盐雾时间达到3600小时(根据测试数据得知,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能够超过了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。

石墨烯重防腐涂料的推出,更是受到了中石油、中石化、中海油三大石油化工业巨头的关注。在与这些石油化工业巨头的深入沟通洽谈中,中海油确定了与珠海聚碳复合材料有限公司在石墨烯重防腐涂料上的合作,石墨烯防腐涂料将率先在其中海油珠海天然气发电有限公司的大型钢结构进行涂装应用。

陈小刚还表示:“我们十分重视海洋腐蚀问题,通过所掌握的石墨烯重防腐技术,我们能够为国家重大海洋基础设施的安全服役保驾护航,这次能够与中海油顺利进行合作,意味着石墨烯新型防腐涂料的防腐效果得到了的认可,聚碳有能力有实力改写现有的重防腐涂料市场,在接下来的防腐涂料布局中,我们将更有信心迎接挑战”。

随着“一带一路”国际战略布局的全面推进,中国发展的战略重心进一步向海上方向倾斜,国家战略利益向海上方向迅速拓展,海洋方向面临的战略形势正在发生复杂而深刻的变化,海洋设备的防腐也面临新的挑战,石墨烯重防腐技术对国家经济建设以及蓝色产业的发展中将越来越具有战略意义。未来会有更加绿色环保的防腐涂料被研发出来,不断的推进海洋蓝色产业的发展,中国企业要不断开拓创新,让创新的脚步跟上发展的步伐,在开发蓝色资源、抵抗腐蚀的同时,保护好这一片美丽的海洋。