石墨烯鋅粉塗料是由石墨烯材料、鋅粉、無機或有機漆基等組成的塗料。
石墨烯是碳原子以sp2雜化組成的蜂窩狀二維碳原子層[1-2]。碳原子的1個s軌道和2個p軌道sp2雜化，一個碳原子與近鄰三個碳原子以0.142nm鍵長形成共價的s鍵，從而構成強度高的六邊形蜂窩網路結構。該結構已經能夠被現代的原子分辨的顯微手段直接表征測試。單層石墨烯超薄的結構，原子力顯微鏡（AFM）測定的層間厚度為~0.34nm。一個碳的六元環包含2個碳原子，其面密度為0.77mg/m, 即1g石墨烯可以覆蓋上千平方米的面積，可以少量添加，實現有效禁止。
添加最佳化比例的高質量薄層石墨烯的塗層具有優異腐蝕防護的原因，在於其能同時能提供穩定持久的物理阻隔和陰極防護功能。協同作用超過了單一的主導作用。
物理阻隔和陰極防護，表現出來主導的先後次序，前期優異長久的片層阻隔主導，過渡到後續穩定長久的陰極防護。
通過最佳化石墨烯添加量、最佳化配方工藝，物理阻隔和陰極防護貢獻的比例可以控制。
對於環氧含鋅塗層，存在一個最佳的石墨烯和鋅粉比例，最大限度地發揮物理阻隔和陰極保護效應，獲得最長的腐蝕防護壽命。
即使少量鋅粉，也可以通過添加適量石墨烯活化鋅粉和增強物理阻隔，也能實現穩定持久的腐蝕防護。
在傳統環氧富鋅底漆中，由於需要大量鋅粉(60-80%)構成電化學的導電通路，確保鋅粉充分利用，防腐性能好壞和鋅粉用量成正比，實現良好金屬防護性能。
基本介紹
- 中文名：石墨烯鋅粉塗料
- 外文名：Graphene zinc Coatings
- 所屬分類：化工
- 使用範圍：工業和海洋防腐領域
- 行業標準：HG/T 5573-2019
定義,簡介,用途,
定義
石墨烯鋅粉塗料是由石墨烯材料、鋅粉、無機或有機漆基等組成的塗料。石墨烯鋅粉塗料是傳統環氧富鋅塗料的技術升級替代。
簡介
防腐塗料廣泛套用於大型工業、海洋工程、現代交通、石油石化、能源工業、市政設施等領域。2018年我國防腐塗料產量近500萬噸，市場規模超過1900億元。國外企業占據國內防腐塗料中高端市場。國內企業在品牌、技術、規模、系統配套等方面相比缺少優勢，還無法在高端市場與國際知名企業競爭。
當前，石墨烯改性防腐底漆是一種具有性價比優勢的工業塗料升級產品，其技術和標準發展已經初步成熟，具有較大市場空間，包含溶劑型和水性塗料，包含有機和無機的塗料。此外，通過高質量石墨烯解決水性、高固含、無溶劑、粉末類的環保塗料轉型中遇到的各種技術問題，也是技術和市場的重要機遇。
環氧富鋅塗料是塗料中重要且用量很大的工業防腐底漆，根據GosReports研究顯示，2019年全球環氧富鋅塗料市場規模高達44億美元,該市場也是由國際知名塗企主導。相比那些具有百年發展經驗的知名外企，我國的工業塗料企業還存在很大的差距，無論在人才積累、研發投入、系統管理、質量控制等方面，技術積累和核心技術欠缺，因此工業塗料市場主體仍由國際名企主導，有的甚至壟斷。
從20世紀60年代投入套用以來，環氧富鋅塗料尚無重大的技術突破。2007年海虹老人實驗室發現，環氧富鋅底漆中只有1/3的鋅發揮了作用。2014年海虹老人採用中空玻璃微珠和活化鋅專利技術，提升防腐和施工性能，可以算做環氧富鋅的一次較大的技術進步。當今，石墨烯鋅粉塗料，通過融合石墨烯技術，鋅粉用量從以前的80份可降低至30份，耐鹽霧性能提升3倍以上，並提升施工容忍性，漆膜還具有非常好的厚膜抗開裂、抑制腐蝕蔓延性能，無疑是60年來環氧富鋅塗料重大的技術突破。
最佳化配方設計的石墨烯鋅粉塗料，使用很少量高質量薄層石墨烯，不揮發分中僅占30份鋅粉，耐中性鹽霧性能異常優異，可高達3000~6000 h(單塗層，劃痕，90 μm膜厚以內)，耐鹽霧時間超過ISO12944定義的C5環境要求的3倍，超過《石墨烯鋅粉塗料》（HG/T5573-2019）、《富鋅底漆》（HG/T 3668-2009 ）標準的3倍以上。其性能已經與包含大量鋅粉的有機環氧富鋅底漆、無機環氧富鋅底漆、冷噴鋅等這些傳統的防腐底漆性能相當或超越。
目前，石墨烯高性能塗料已經陸續在橋樑、軌道交通、石化、風電、海工、建築鋼結構等領域滲透和套用。隨著石墨烯製備、塗料產品開發及市場套用、產業鏈逐步走向成熟，將形成以石墨烯改性塗料為升級型產品的市場趨勢。在這個升級發展過程中，具有創新意識、技術能力和市場資源的企業將最先抓住這個新的市場機遇。
用途
主要用於橋樑、石化設施、儲罐、軌道交通、建築鋼結構、海工、風電、汽車等，將得益於石墨烯改性防腐塗料的長效耐久防護。
