石墨烯防腐涂料

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石墨烯防腐涂料分散中的难点

2020-01-14

石墨烯基防腐涂料实现了严酷环境下长效防腐和功能化、轻量化及环保性的高度统一,较传统防腐涂料防腐性能提高3—6倍以上,因此近年来受到涂料行业的高度关注。


的研究人员试着在常用的环氧富锌防腐涂料的基础上通过添加石墨烯制备的涂料,不仅具有环氧富锌涂料的阴极保护效应、玻璃鳞片涂料的屏蔽效应,更具有韧性好、附着力强、耐水性好、硬度高等特点,在保证防腐效果的同时,大大降低了锌粉的含量,克服了富锌涂料以牺牲锌粉为代价的防腐方式,大大减少了在焊接时产生的氧化锌雾气,环境友好。石墨烯环氧富锌涂料的防腐性能超过现有的环氧富锌涂料,具有极好的耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性能和稳定性,涂层附着力强、密实稳定,能有效隔绝酸、碱、盐类、海水的侵蚀。可广泛应用于海洋工程、交通运输、大型工业设备及市政工程设施等领域的涂装保护。


石墨烯分散的特性,石墨烯基防腐涂料中均匀分散的石墨烯不仅拥有优异的疏水特性和片状致密的阻隔性能,可以有效的遮蔽树脂材料本身固有的微孔渗透缺陷,还拥有较好的电荷转移特性,可作为防静电涂层应用到石化油罐和输油管道的工程实践中。

        

加之石墨烯复合涂层在冲刷腐蚀的摩擦界面上可形成具有自润滑的连续转移膜,减小摩擦系数并提升基体树脂材料的耐磨性能。但是石墨烯具有较大的比表面积,粉体极易团聚,在制备干燥过程中往往团聚在一起,若直接加到涂料体系中,仅仅通过高速搅拌、超声等方式难于将团聚后的石墨烯分散开。并且超声技术由于会导致产生过多的气泡,因此在涂料制备工艺中极少采用。


石墨烯分散的挑战性首先源于对石墨烯深度分散的必然要求,将石墨烯分散到单片或初级粒子状态;

  1.  源于石墨烯对通过化学改性实现分散这一手段的低容忍性甚至抵触性;化学改性,势必干扰或一定程度上破坏π-π的完整性,从而降低或失去本征态石墨烯的优异性能;

  2.  源于石墨烯本身既不亲水又不亲油的结构特征;一般的分散剂分子又较难与石墨烯形成较强的物理吸附作用,所以使用表面活性分散石墨烯的物理手段也将受限;

  3.  源于石墨烯的π-π结构和强的范德华力,使石墨烯极易团聚,而且团聚体难以再分开;

  4.  还源于石墨烯极高的长径比和比表面积;

  5.  石墨烯的分散还面临着实际生产操作性方面的难题。例如,4%浓度的水型石墨烯浆料已是膏态,不具有流动性,这为生产过程中物料传输、分散和化学反应造成了困难


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