石墨烯改變我們的生活!

馬金華高工最新第四代-石墨烯硅鈦納米重防腐涂覆新材料通過權威鑒定評價

  重防腐涂料作為我國高科技產業發展的關鍵基礎材料之一,在船舶、集裝箱、石油化工、海洋工程及鐵路基建等關乎國家發展戰略的重要領域廣泛應用,已形成需求量逐年成倍遞增之勢。據統計數據顯示:2012年我國涂料產量1272萬t,重防腐涂料產量約175萬t,總占比13.7%,而到2018年我國防腐涂料行業產量611.2萬噸,重防腐涂料產量約368.5萬噸,總占比達60.2%,而在國家重大工程、大型國企央企等高端市場基本由國外品牌壟斷,占比達到90%以上。與此同時,隨著我國綠色發展戰略深入推進,也對防腐涂料行業提出了更高的要求。如:生態環境部《2019年全國大氣污染防治工作要點》明確將涂料行業作為大氣污染物排放重點監管對象之一,并鼓勵各地制定實施更加嚴格的地方大氣污染物排放標準,源頭嚴控涂料VOC排放。

  由于石墨烯重防腐涂料具有重量輕、強度高、屏蔽性好、強韌性及優良導電導熱性等優點,在化工介質、工業重污染氣體、復雜海洋環境等苛刻條件,被業界公認為傳統防腐涂料升級換代的理想產品之一,《中國制造2025》石墨烯材料技術路線圖提出,要將海洋工程等用石墨烯基防腐蝕涂料較傳統防腐涂料壽命增長一倍以上并實現規?;瘧?,產業規模超百億元。

目前,石墨烯常規防腐涂料,主要以石墨烯鋅粉防腐涂料為主,逐漸替代常規環氧富鋅涂料,然而只能在非酸堿鹽及非高濕高腐蝕環境中發揮防腐作用。而涉及強酸堿性浸泡、飛濺、汽霧、高鹽高濕、強烈溫差及磨損、侵蝕等重腐蝕環境,則以石墨烯鈦納米重防腐涂料為主,由于該類石墨烯重防腐涂料通常采用兩步物理復配與球磨制備方法生產,即:通過先球磨制備出石墨烯分散液或外購石墨烯(通常為物理法或者氧化還原法制得)分散制備懸浮漿,再制備出鈦納米漿料,兩者復合而得石墨烯改性鈦納米聚合物。其產品雖能一定程度提升涂料防腐性能,但一方面球磨產能受限、工藝復雜,產品質量難以保證。另一方面因石墨烯來源和制備方法不一,不僅純度差異較大,還易造成石墨烯結構破壞,直接影響物理復配后材料間分子結構螯合度,以致材料復合加持效應受限,實際防腐效果大打折扣,甚至出現碳材料陰極加速腐蝕現象,亟待解決。

  項目創新研發了石墨烯、硅鈦納米協同改性配方。通過自產石墨烯與硅鈦納米材料復配,不同硅烷偶聯劑同體改性設計,輔配無溶劑型環氧樹脂、自制低分子硅醇樹脂等材料,形成了二維石墨烯及三維硅鈦納米高分子聚合物網絡致密結構,保證了涂層極優異的抗滲透性能及涂層自身耐腐蝕性;創新了石墨烯改性硅鈦納米涂料一體化螯合制備技術,通過分步添加、分別控量、分時控溫等技術集成,確保了涂料均質分散、性能穩定和質量可靠;開發了石墨烯改性硅鈦納米重防腐涂覆新材料系列產品,強化了石墨烯改性后耐熱、耐腐蝕、耐磨、耐候等特性,滿足了各種惡劣環境應用場景下重防腐涂料服役、便捷施工等需求。

  項目產品已通過國家化學品分類鑒別與評估重點實驗室、香港科技大學、蘇州斯坦德實驗室、深圳863檢測、國家涂料質量監督檢驗中心(廣東)等第三方檢測,所檢項目符合相關標準要求。經應用測試表明:1.高溫高壓蒸煮(200微米):150℃、70Mpa、PH=3、12.5酸堿溶液蒸煮24h,不起泡不脫落(常規涂料包括國際一流品牌酚醛環氧儲罐專用高檔涂料2h內起泡、脫落);2.水煮測試濕附著力(120微米):80℃、純凈水煮48h,刀挑法測試附著力一級(常規涂料水煮8h內劃格難以通過測試);3.強酸堿溶液浸泡(100微米膜厚):10%鹽酸、10%硫酸、10%氫氧化鈉溶液常溫浸泡一年以上,不起泡不脫落不開裂(常規涂料浸泡不超過15天即起泡,國產玻璃鱗片30天左右起泡);4.鹽霧試驗:間歇噴霧,鹽霧試驗1萬小時以上(不劃叉),不起泡,不脫落、不生銹;5.高低溫濕熱測試:-20~120℃、濕度50%~95%;24h循環一次,10000h不起泡不脫落不開裂;6.沸飽和鹽水煮(100微米干膜厚):100℃、飽和鹽水蒸煮720h,不起泡不脫落不生銹(常規涂料168內起泡脫落生銹);7.噴砂鋼板上噴涂石墨烯改性納米重防腐涂料附著力可達25Mpa以上(普通涂料附著力一般為6-10Mpa);8.帶銹施工測試:銹層20-60um,噴涂石墨烯改性納米重防腐涂料附著力大于10Mpa(普通涂料附著力小于5Mpa);9.機械性能測試:附著力一級,沖擊正反沖通過,柔韌1mm,硬度大于4H,硬度與韌性兼具(普通涂料硬度2H或以下,反向沖擊難以通過測試)。

  目前,項目已申請4項國家發明專利及8項相關實用新型專利,項目產品已被廣東國華粵電臺山發電有限公司、大唐華銀金竹山火力發電有限公司、寶鋼股份、國家能源投資集團等單位采用,經用戶使用表明:具有性價比高、應用范圍廣、重防腐性能優異等特點。


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