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石墨烯锌粉防腐底漆技术讨论会记事及感想
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石墨烯锌粉防腐底漆技术讨论会记事及感想

石墨烯这种独特的二维材料因具有优异的导电、导热、屏蔽等性能,近年来受到各行业的广泛关注,涂料生产企业和研发机构的重视,开展了大量的研究工作。特别对石墨烯锌粉底涂料的开发更为特出。不完全统计有数十家院校、企业开发、研究、生产,在专业期刊上也有不少研究文章。但对石墨烯锌粉底涂料的耐腐蚀作用,以及化学保护机理只强调了石墨烯的屏蔽作用以及初期锌对铁的电化保护,从未讨论后期石墨烯对铁的电化学作用。为了对其的耐腐蚀机理有一个正确认识,把石墨烯耐腐蚀涂料的开发研究理性化,2017年11月18日上海市闵行区腐蚀科学技术学会的沈志聪老师牵头组织了一场别开生面全面务实的讨论会,讨论主题为:石墨烯锌粉底涂料中石墨烯和锌的电化学保护机理。


借用我们学会欧阳秘书长的话:争议的、热点的技术问题,我们闵行腐蚀学会务实得请到了石墨烯制造专家、石墨烯涂料专家、涂料应用专家、腐蚀机理研究专家教授、国内目前主要的外企技术专家,没有任何功利心,我们搭起了这个讨论会的平台,没有会务费,没有企业商务赞助、没有大鱼大肉和电商平台赞助晚宴,我们学会是非盈利的,中午只能实实在在请参会的近40人吃丽华快餐,没有午休,就是为了腾出更多宝贵时间大家一起讨论、争议,为行业真正做实事!我是闵行区防腐科学技术学会的会员,非常点赞我们学会及学会领导的责任和担当!


会议首先由信和公司代表发言,介绍其锌烯望防腐底漆的优异性能,单层底漆耐盐雾可以达到4800小时,而且附着力韧性相比较都要好。


接着由原上海涂料所副所长/开林造漆厂总工许莉莉发言,介绍了30年前在国家石油战略油库防腐涂料涂装的一个案例。油库涂装需要考虑静电引起事故的安全因素(这也是出过很大安全事故的),所以当时设计的涂装方案是一层环氧防腐底125-150微米+2层PU防静电面(100+100微米),施工在舟山的30万吨油库工程,一年后出现油库底部严重点蚀,同样的事故也出现在其他地方。后来组织专家组认证分析,结论是导电面漆使用的导电材料石墨的原因,石墨的电势电位高,会与钢铁底材形成电池回路,加速底材腐蚀,后来通过改变导电材料开发浅色导电面漆,来解决问题。所以许老师对石墨烯锌防腐底漆提出了几点建议和可能要注意的问题:1、锌粉耗尽之后,石墨烯(也是石墨)与钢铁底材是否也会存在电池回路问题?2、石墨烯的应用还应该拓展更多领域应用比如耐高温等。


上海大学的李谋成教授和佐敦的周建龙博士从电化学腐蚀机理方面提出了非常有指导意义的意见。电化学腐蚀机理的知识显示石墨烯也是属于石墨材料,在有水进入时会形成电池回路,形成了这种回路就会加速腐蚀进程。石墨烯最重要的一个应用领域就是电池行业。


会上也有专家指出有时有些石墨烯加入涂料会导致加速腐蚀进程的结果,也有报道显示同样的结果。


中科院宁波所刘博士介绍石墨烯防腐底漆的研究和应用,也得到与信和公司一样的优异耐盐雾性能,并且在很多铁塔工程有应用实例。这些工程案例,我们非常期待后续的结果考察。


石墨烯研究和生产公司代表介绍了石墨烯的生产方法和品种等的一些情况,机械法和氧化还原法石墨烯的性能特点和区别。氧化还原法石墨烯表面活性基团种类、分布及数量多少对石墨烯分散的作用。


信和公司和中科院宁波所的研究工作表明在环氧锌粉石墨烯防腐底漆中,添加合适品种石墨烯0.5%的量,可以把锌粉从80%以上的量降低到50%甚至更低的量,而耐盐雾数据非常优异,且柔韧性和附着力也都有提升。这种耐盐雾数据当然代替不了实际应用的真实情况,但为什么这么少量的石墨烯可以少用如此之多的锌粉,耐盐雾数据还如此之高?信和公司给出了一些可能的机理:屏蔽作用/石墨烯改善了锌粉的作用效能/裂纹自修复。


本人也觉得这个可能的机理值得讨论一下,先不管这种涂料的实际应用案例的长效性如何,就讨论为什么可以达到这么高的耐盐雾数据。那种石墨烯可以达到这么好的耐盐雾性能?屏蔽作用显而易见是有的,改善锌粉的作用效能我认为也有可能。纯锌层的保护作用是最好的,做成涂料底漆为什么需要80%以上锌粉才能很好作用?那是因为有机基料的粘接作用会是的锌粉粒子之间有有机材料绝缘阻隔,只有锌粉量达到一定的程度使得有机材料对锌粉粒子的包覆能力不充分,这样锌粉粒子才能互相靠近形成一定程度的连接,获得像纯锌层的保护作用。石墨烯的导电性以及石墨烯的长径比大,加入涂料中,可以通过搭桥作用就像一根电线帮助锌粉粒子之间的连接,获得类似纯锌层的作用,所以可以改善锌粉的效能,减少锌粉的用量。如果这个机理成立的话,那导电性能好的石墨烯这种改善锌粉效能能力越好。而且应当是具有有效搭桥作用的材料可能都有这个作用。机械法的石墨片层材料成本低导电性好,可能是最佳选择。


会上大家还讨论了是否有可能把石墨烯材料接枝改性做成不导电的石墨烯,纯粹利用其屏蔽作用来改善防腐底漆的可能。这也是可以试验的,非常好的建议,可以由石墨烯公司研究提供一个这样的产品,给涂料厂作一个对比测试。


总之今天的讨论会,我们大家都学到很多,互相之间的沟通碰撞,30年前的事故案例,电化学腐蚀机理的学习,新产品的研究测试和可能机理的讨论对大家,对行业健康发展都有好处。不过一种新材料一种新应用,大面积推广之前,小心谨慎是要的,可以先小范围推广应用,长期观察,取得实际应用结果后稳步推进。

昆山道通高分子材料有限公司是一家创新的改性工程塑料、功能母粒、定制色母粒企业。总部位于昆山市千灯工业园区,在上海、武汉、长春均设有分厂及分公司。



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