2023-07-13
 
石墨烯助重防腐突破瓶颈, 释放产能推动成本下降!
2023年07月13日   阅读量:2813

导语

近日,一石墨烯重型工业添加剂项目投产吸引了编者的眼球。据悉,改项目总投资5500亿元,其第一期项目设计生产3000吨/年石墨烯重型工业助剂(包括2000吨/年高性能工业助剂和1000吨/年水性工业助剂)。


石墨烯到底有什么魅力?使得这项目投资者投5千亿?其实,石墨烯涂料目前是国内的研究与应用热点,该产品被列入了中国制造2025,已在国内多项工程中成功应用涂料在线coatingol.com


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一、这些大桥都在用

新型石墨烯锌基氟碳超耐久防护涂层技术是由石墨烯改性富锌(环氧或无机)底漆、石墨烯环氧云铁中间漆、石墨烯改性氟碳面漆构成,用于钢结构防腐可达到30年以上,甚至50年的耐久性使用寿命,被誉为“国内领先、国际先进水平”,并获得北京市科委京津冀协同创新推动专项支持,该技术已列入新版JT/T 722《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》中,并成功应用于福厦高铁泉州湾、安海湾大桥、蒙华铁路、雅万铁路、广湛线等项目的钢结构防腐涂装,为我国铁路、公路桥梁钢结构防腐涂装的优化升级贡献一份力量。


早前就有企业利用石墨烯与片状锌粉的二维共轭导电功能,复配VCI气相缓蚀剂,选用高性能无机树脂,将四者的优异性能充分结合,使其成为具有领先水平的重防腐涂料。并应用在“海南文昌火箭发射基地”、福厦高铁主体结构、蒙西华中铁路等项目上。其中蒙西华中铁路项目更是经过现场工程监理抽检,证实其涂层体系附着力(拉开法)测试结果>15MPa,另据UVB人工气候老化测试,已超过6800h,保光率超 90%,人工老化QUV(UVB)试验2000小时:相当于最恶劣环境下5-7年。


二、石墨烯在涂料上性能优良

电学特性:石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/(V·s),这一数值超过了硅材料的10倍,是已知载流子迁移率最高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下,石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm2/(V·s)。


热学特性:石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK,是为止导热系数最高的碳材料,高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时,导热系数也可达600W/mK。


力学特性:石墨烯是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,且可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度,平均模量可达0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔,因而石墨纸显得很脆,然而,经氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。


光学特性:石墨烯具有非常良好的光学特性,在较宽波长范围内吸收率约为2.3%,看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内,厚度每增加一层,吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性,且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。


基于石墨烯的优良性能,石墨烯成为新一代涂料的焦点。带有大量含含氧基团的功能化石墨烯,它与树脂、高分子材料的结合力强,及其适合作补强材料或功能化材料。石墨烯涂料在防腐、导电、抗静电等领域性能优秀。


三、石墨烯技术突破, 推动成本下降

重防腐涂料下游应用需求快速增长,但上游的树脂、颜料、助剂等原材料技术未能被国内企业完全突破,由于受到原材料供应的制约,产能扩张潜力有限,国内生产企业积极与高校和科研机构合作解决这一问题,例如:电网新材料联合实验室由浙江宁波供电公司与中科院宁波材料所联手研发的石墨烯重防腐涂料不仅填补了国内电网防腐涂料技术空白,还打破了国际垄断。


目前这种新型涂料已经进入市场推广阶段,预计年产5000吨左右,当前珠海聚碳复合材料有限公司已经掌握了石墨烯重防腐涂料核心技术,其自主研发的石墨烯重防腐涂料,成本低且环保,早已通过3600小时耐盐雾检测,防腐性能远超世界海洋重防腐体系标准,抗腐蚀强,同品质防腐价格比国外进口低20%左右。


此外,孚日集团上市公司与青岛宣威涂层材料有限公司自主研发了环境友好型水下固化防腐涂层材料,攻克海洋钢结构的大气和水下部位的防腐蚀的技术难题,突破国外长效防腐的技术壁垒,制备出的可水下固化的长效防腐涂层材料已广泛应用于国家的码头、电厂等的重大建设工程防腐,助力海洋经略发展。


重防腐涂料的生产成本主要包括原料成本和加工成本:在原材料上,国内企业生产重防腐涂料所使用的原材料长期依赖进口,成本高,技术突破有望解决进口替代问题,有助于企业降本增效;在加工成本上,目前存在的问题是生产规模偏小,加工成本较高,但随着规模的扩大,预期加工成本走低。同时,部分国内的生产企业借助区位优势压缩成本,如国内重防腐涂料企业主要集中在长江三角洲地区、珠江三角洲地区、环渤海地区三大涂料生产基地,利用当地良好的营商环境进行投资生产,为中高端涂料产品提供了良好的市场环境,降低了生产运输成本。


此外,国内相关石墨烯重防腐企业数量仅有3家,且均有局限性,未来要想在这个市场掘金,还需要行业内企业的共同努力。


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