海洋防腐领域石墨烯防腐涂料的应用前景pg电子最新网站入口

　　随着我国经济发展的需要和建设海洋强国战略的提出，发展海洋经济、勘探深海资源和提升海洋科技水平对我国经济的长远发展具有重要意义。

　　近年来，我国船舶制造、跨海大桥、海上风电、海洋石油平台以及深海勘测装备等海洋防腐工程的建设得到快速发展。钢结构和混凝土作为海洋防腐工程主体结构，在海洋高湿环境中，海洋工程结构经受海水浸泡、盐雾、干湿交替、压力交替等因素侵蚀，在一定程度上会大大缩短结构的使用寿命。

　　因此海洋工程结构防腐蚀研究一直受到高度重视。目前海洋工程的防腐蚀措施主要包括使用耐腐蚀材料、金属表面改性、添加缓蚀剂、电化学保护和涂层保护等。在长期的实践应用中，涂层保护被证明是防腐操作简单、防腐效果好的一种防护方法。

　　石墨烯改性防腐涂料作为石墨烯材料的一个应用领域，近年来迅速成为国内外防腐涂料的研究热点。目前海虹、阿克苏·诺贝尔、立邦等外资涂料公司已经纷纷开展石墨烯防腐涂料的研究与应用，进行前期的技术储备。国内以中科院宁波材料研究所为代表的少数科研机构和涂料企业均成功开发出石墨烯涂料，并已在海洋防腐和工业防腐领域进行试验涂装。传统涂料通过采用石墨烯材料改性后，其防腐性能不仅会大大提高，而且还能够赋予涂料许多新的功能。

　　船舶与海洋工程结构均在海洋环境条件下服役，受到海洋大气、盐雾、海浪冲击、干湿交替、海洋生物侵蚀等复杂因素的腐蚀。但从建造费用、建设周期、技术含量以及对施工人员的专业要求等诸多要素分析，对这两个领域的防腐性要求有较大的差异。这种差异的本质是由于海工与船舶的运营要求与特点不同。海工防腐结构一般要求服役超过25~30年而不进行大修或仅大修1~2次，而船舶虽然也要服役25~30年，但每隔7~8年会进行一次大修。

　　船舶结构在海洋高温高湿环境下很容易受到腐蚀。由于船体结构复杂、船舶各部位腐蚀环境不同和各海域腐蚀因素的多样性，因此船舶各部位腐蚀的特性和腐蚀类型呈多样性。船体易受腐蚀的部位主要包括船体外弦、上层建筑、各种管线和压载舱等。我国船舶涂料自20世纪70年代开始研究与应用，已经形成了比较完善的船舶涂料防腐涂装体系。根据船体各部位防腐要求不同，船舶涂料大体可分为船底防污漆、水线漆、船壳漆、甲板漆、油舱漆、饮水舱漆和压载舱漆等。对于新船建造，主要采用溶剂型环氧树脂涂料作为防腐体系。表1列举了我国目前船舶涂料相关行业标准。

　　近几年，由于受到全球经济的影响，我国船舶制造行业的增长放缓。2017年我国船舶涂料市场需求量约为70万t，国外品牌基本垄断中、高端船舶防腐涂料市场，占有70%~80%的市场份额，国产品牌船舶涂料主要用于民用船和船体维修部分。

　　我国海上工程结构95%是钢铁或钢筋混凝土，在海洋环境中要经受潮湿大气、酸雨、海水和盐雾等各种因素腐蚀。目前我国海上工程结构防腐主要采用涂层防护和电化学保护方式。涂层防护主要包括金属热喷涂、重防腐涂料、冷涂锌防腐和多层防护系统等。海工常用重防腐涂料主要有富锌底漆（无机、有机）、环氧树脂涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料、喷涂聚脲弹性体（SPUA）和脂肪族聚氨酯涂料等。

　　石墨烯是一种SP2杂化的二维六角形蜂巢晶格碳纳米材料，单层石墨烯厚度只有0.335nm，约是头发直径的二十万分之一，1mm厚的石墨中将近有150万层的石墨烯。石墨烯的碳碳键长为0.142nm，键与键之间的夹角为120°，形成稳定的六边形，其结构非常稳定。石墨烯是目前已知的强度和硬度最高的晶体材料，其杨氏模量高达1100GPa，强度极限为42N/m2，断裂强度高达130GPa，室温热导率约为5300W/（m·K），石墨烯还具有较高的电子迁移率和比表面积，可见光透过率达到97.7%。

　　石墨烯作为目前最热门的新材料，世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向，以期在由石墨烯引发的新一轮产业革命中占据主动和先机。我国科技部“十三五”规划中也列入了《石墨烯等碳基纳米材料技术研究、集成与应用项目》，从政策和资金上大力支持石墨烯和碳纳米管的研发和产业化。石墨烯纳米材料的主要应用领域包括半导体和光电器件、储能、复合材料、薄膜和防腐涂料以及军工等领域。

　　我国防腐涂料的市场规模已经仅次于建筑涂料，年均增速超过20%，其中重防腐涂料的市场发展空间巨大。据不完全统计，2017年我国重防腐涂料总产量351.4万t，同比增长18.1%，占涂料总产量的比重上升至18.5%，其中船舶重防腐涂料达66.7万t，占比为19%，增长最快的是建筑钢构重防腐涂料，达47.8万t。随着“一带一路”和“走向深海大洋”的战略思想的提出，我国基础设施建设步伐将越来越。