石墨烯应用在防腐涂料中的市场前景

文章来源:http://wwww.tangeer.com   作者:管薇   阅读次数:767   日期:2017-3-27



石墨烯是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称。自“改变21世纪的神奇材料”石墨烯被发现以来,就引起了众多科研学者的兴趣,至今石墨烯材料已在电子、光学、磁学、生物学、传感器、储能、催化等领域表现出了其独特的功能和作用。其所具备的各种突出的理化性质一起引起了涂料领域技术专家对石墨烯材料在涂料中应用的关注,并开展着系统的研究工作,已取得了一定的研究成果。

化学氧化还原法制备的石墨烯,其片层的边缘仍然含有少量的未被还原的羟基、羧基,这使得石墨烯具有了一定的物理、化学活性,能赋予复合材料一些良好的性能,如分散性(氢键作用)、附着力等。同时还具有参与化学交联、提高交联密度、补强涂膜力学性能的作用。防腐涂料是油漆涂料中必不可少的一种涂料,一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料,由于防腐涂料良好的防护性能,其应用领域十分广泛,涵盖基础设施、工程机械、船舶、汽车等领域。 在防腐性能方面,石墨烯涂料的防腐效果明显高于其他碳系材料填充的涂料,也比其它商业化涂料具有更为突出的耐盐雾腐蚀性能。在传统的磷酸锌防腐涂料中添加少量石墨烯,即可使涂料的耐盐雾时间提升1倍以上。此外,由于石墨烯的导电、导热以及防腐性能远高于普通碳材料,涂料/涂层中添加少量石墨烯即可满足相关用途,因此不同于传统碳基涂料颜色多为深色的特点,石墨烯涂料/涂层颜色相对较浅,更有利于涂料调色或涂层着色。即便如此,但当石墨烯用量过多时,会产生自身团聚,破坏其分散的均匀性、致密性,其导电性能(导电网络结构受损,形成点接触或线接触)、机械性能(石墨烯发生团聚,涂膜内部产生应力集中)、防腐性能反而下降。石墨烯本身具有憎水憎油性,其片层结构具有“迷宫”效应,可阻碍水、腐蚀性离子等向金属基材的渗透,延缓金属基材的腐蚀速度,进而对底材起到防腐的作用。有研究者将石墨烯添加到防腐涂料体系后涂膜的综合性能大幅提高,如所需涂层厚度降低,涂层附着力、耐磨性增加,尤其是在环氧富锌涂料(耐盐雾可达2500h)、水性防腐涂料(耐盐雾提升超过30%)中具有突出的性能表现。

石墨烯材料除了在防腐涂料方面有着可观的应用前景以外,其在导电涂料、防污涂料、智能自修复涂料、抑菌涂料、风电涂料等领域也同样有着巨大的研究价值,研究工作也正如火如荼地进行着,未来石墨烯材料势必会在涂料行业发挥极大作用,推动高性能多功能涂料快速健康发展。


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