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石墨烯防腐涂料发展势头良好

2023-05-16220

材料的腐蚀问题十分常见,金属腐蚀已然成为各国重视的问题,相关领域使用的金属材料存在材质多样、种类繁多的问题,导致其腐蚀问题大量存在,维护保养困难,很难找到一种普适性的防腐方法。因此,开发新型、高效的防腐技术具有重要意义。

石墨烯为防腐涂料发展提供契机

石墨烯的发现为防腐涂料的发展提供了契机,研究者们在以环氧树脂为成膜物质的防腐涂料中添加石墨烯或者氧化石墨烯,以求得到更好的耐腐蚀性涂料。石墨烯添加到涂料中可制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料。纯石墨烯涂料是纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能涂料;石墨烯复合涂料是石墨烯首先与聚合物树脂复合,然后以复合材料制备功能涂料,石墨烯可显著提升聚合物的性能,因此石墨烯复合涂料成为石墨烯的重要应用研究领域。

石墨烯的共轭结构使之具有很高的电子迁移率和优异的电学性能,这是人们最希望加以利用的性能。相比传统导电材料,如银粉、铜粉、氧化锌等,石墨烯除了有很好的导电性能外,还具备优异的机械性能及导热性能,是的导电涂料添加剂。

石墨烯的二维片层结构,使其在涂料中层层叠加,进而形成致密的物理隔绝层,从而提高阻燃性能;石墨烯还可以与树脂进行交联复合,在涂料中进一步形成一层致密的保护膜,起到阻隔空气的作用,从而发挥阻燃的效果。

石墨烯的高比表面积,使其表面吸附力强,能在涂料干燥时形成网状结构,从而增强涂层与基底的吸附作用,使涂层更加致密,提高涂料对基材的附着力。

2020年12月,由中国工程院、制造强国建设战略咨询委员会编制修订的新版《中国制造业重点领域技术创新绿皮书——技术路线图(2019)》发布,提出推动石墨烯在防腐涂料等领域的规模化运用以及实现核心技术的突破和技术应用。2020年第二十二届中国国际高新技术成果交易会上,石墨烯复合陶瓷耐蚀涂料凭借重防腐、高耐蚀的技术和市场创新获评为本届高交会创新产品。石墨烯在防腐涂料领域展现中了优异的性能,石墨烯改性防腐涂料列入“十三五”规划以及工业和信息化部重点发展的新材料清单。

石墨烯涂层具有很大创新空间和研究价值

我国近几年对石墨烯涂料领域研究的重视极高,石墨烯涂料在未来发展中可能引起极大的影响。

如要实现新型石墨烯复合涂层的大面积实际应用,仍需进一步明晰众多基础科学问题。例如,系统性研发基于不同溶剂体系的低成本、环保的石墨烯官能团改性技术;如何理清并完善石墨烯复合涂层防腐机理;析构石墨烯及其衍生物在不同溶剂体系中的均匀分散性能和成膜机制;总结不同体系中石墨烯分散性和成膜性对其二维结构的响应机制等。同时,探究出具有更加优异特性和适应性的新型绿色环保涂层,揭示石墨烯涂层改性防腐机理,分析各类影响因素对石墨烯涂层的影响并获得更佳的工艺窗口,这是当前亟待解决的关键问题之一。

国内外对于石墨烯涂料在国防领域的研究工作正在如火如荼地开展,通过对诸多文献的对比分析可以看出,对于石墨烯涂料的相关研究正在向多元化、深层化方向迈进。我国关于石墨烯涂料的研究虽然影响力欠缺,但是总体状况也保持着良好的发展势头, 但若想要进一步扩大在国际上的影响力, 就要瞄准领域内的发展前沿及研究热点, 并积极加强与世界机构之间的合作交流,这样才能保持我国在石墨烯防腐涂料研究领域的快速持续发展。

来源:中国建材报