您暂无未读询盘信息!

陕西宝防建设工程有限公司

始自1984,专注行业30多年

防腐-防火-防水-保温-装饰-地坪涂装规模化供应商与施工服务商

全国联系电话:

13571725666 13571719331

新闻动态
当前位置 当前位置:首页 > 新闻动态 > 行业动态

石墨烯在防腐污染涂料中的应用研究

所属分类:行业动态    发布时间: 2022-08-31    作者:admin
  分享到:   
二维码分享

    在英国的两位科学家通过众多实验成功分离出了石墨烯后,石墨烯进入了人们的眼界,并且得到了广泛的关注。石墨烯优异的性能使其被认定为.具有前景的新材料之一,在新能源电池、纳米复合材料、生物传感器等方面都充分体现出了它的重要性

       在涂料应用领域,为了更好地增强涂料的防腐、防污染功能,研发导电涂料,人们把研究方向着眼于拥有较高电子迁移率、优异热稳定性、较高抗拉强度和低电阻率特点的石墨烯。

本文就石墨烯的结构特性和国内外学者对石墨烯的研究,归纳了石墨烯的结构特点,介绍了石墨烯在防腐、防污涂料领域的应用,整理了石墨烯在涂料领域会出现的问题,同时对石墨烯涂料的未来进行展望。

1石墨烯的结构特性

石墨烯发现时间较短,是一种由碳原子组成的薄膜在sp2杂质轨道上以稳定的结构存在且呈六角形蜂窝状的材料。石墨烯薄膜的厚度约为一个碳原子的厚度,是迄今为止在纳米材料领域发现的.薄的材料,而且由于其吸光率仅有2.3%,因而外观上基本透明。在所有强度.高的纳米材料中,石墨烯无疑在其中有着更强的优势。石墨烯的导热系数与金刚石和碳纳米管的导热系数相比较高,并且石墨烯的电子迁移率高于其他纳米材料,同时也不受温度的影响。石墨烯纳米材料具有的众多对涂料领域有益的结构特性,使其在涂料领域得到广泛应用,随之被人们所重视。

2石墨烯在涂料中的应用

石墨烯因为直接添加在涂料中会出现分散不均,容易聚沉的情况,导致其无法表现出原本的防腐特性,所以石墨烯在涂料中的应用主要是以功能性填料的形式进行添加。人们一般用以下两种方法将石墨烯制成涂料,其一是用分散剂使石墨烯改性后与其他材料复合,再制备相应的涂料。其二是将改性后的石墨烯制成石墨烯分散液,以填充材料的形式加入涂料中。

石墨烯凭借其比表面积高,导电性好,导热性好,化学稳定性强的特点,得到了涂料领域各大学者的广泛关注,拥有优于其他材料的发展前景。

2.1石墨烯在防腐涂料中的应用

石墨烯因为屏蔽性好,比表面积大的特点,所以可以更简单的构成紧密薄膜,有益于加大涂料的防腐性能,其在防腐涂料中应用的原理如下。

2.1.1物理隔绝作用

石墨烯为片状二维层结构,在涂料中层状分布交叉排列,内部形成屏蔽结构,阻碍了具有腐蚀性物质的侵入。石墨烯具有疏水性和尺寸小的特点,可以使其填入到涂层的缝隙中,构成屏蔽层,从而有效阻止金属被腐蚀性介质侵入,加强了涂层的物理隔绝作用。

2.1.2电化学保护作用

石墨烯导电性高,所以在介质逐渐腐蚀金属时,石墨烯可以利用电化学原理,作为阳极失去电子来保护金属。石墨烯凭借它特有的片层结构,可以如片状云母粉、铝粉等一样作为填充涂料应用在防腐涂料中。同样,石墨烯因为其拥有的渗透率极低和稳定性良好的特点,可以更好的降低涂层的渗透性能,提高涂层的耐腐蚀性能。

王耀文在环氧树脂中加入超声波分散的石墨烯,通过实验,用极化曲线法研究了石墨烯/环氧涂料的耐腐性。通过其实验得知,加入石墨烯的环氧树脂涂料的防腐效果优于纯环氧树脂,石墨烯的加入不仅降低了环氧涂层的腐蚀电流,还提高了涂层的耐蚀性。

Li等把使用钛酸酯偶联剂改性的石墨烯均匀分散在水性聚氨酯涂层中进行实验。结果显示,石墨烯在一定含量时,可以均匀的以层状结构分布在金属表面,有效阻碍了有害介质的入侵,进而使水性聚氨酯涂层的耐蚀性得到了提高。

孙春龙等通过将环氧富锌底漆中一部分的锌粉用石墨烯代替的实验方法,成功制备了石墨烯环氧锌底漆。实验数据显示:在锌粉含量为质量分数47%时,划痕处横向扩蚀小于1mm,未划痕的试样处没有腐蚀和涂层起泡脱落等表现,说明了涂料的防腐性能得到了很大程度的提高。

2.2石墨烯在防污涂料中的应用

防污涂料是防止海生物污损造成损失的一种特殊涂料,目前大部分的防污涂料是通过添加重金属等物质的方法,在船舱表面生成有毒的表层,使其将船底造成污损的海洋生物杀死,从而达到防止海洋生物附着的目的。传统的方法虽然防污效果好,但是会破坏生态平衡,严重危害人类健康。因此如何成功地研发出低表面能防污涂料和无毒防污剂尤为重要。目前研究的特点是通过纳米粒子来提高涂膜的疏水性,降低微生物在涂膜上的粘附力,而石墨烯的表面能高和疏水作用强的特点恰好可以使海洋生物难以在其表面上存在,从而对防止船底受损有很好的效果。

Parra等发现了石墨烯涂层可以改变材料界面能和与细菌的静电相互作用,降低细菌与基材的粘附力,它能在不含有毒物质的情况下达到抗菌效果,这对开发环保型防污涂料具有重要意义。

岳鑫把没有改性的和经过KH602改性的石墨烯分别加入到环氧涂料中,然后通过实验研究他们的防污性能。经实验发现,石墨烯对提高涂层的防腐和防污功能有更加优异的作用,并且经过改性后,石墨烯的防污性能与未改性石墨烯相比较效果更加明显。因而可以得出结论,选择恰当的偶联剂对增强分散性有很大的作用,而优异的分散性是提高防污性能的重点之一 。

3石墨烯在涂料领域存在的问题

石墨烯虽然已经进入人们的眼界,在各个领域得到广泛应用,但在涂料领域仍有许多现存问题:

1)与其他常用的填充材料相比,石墨烯的价格较高,从而应用范围受限不能得到广泛使用。

2)石墨烯制备方法效率很低,很难实现大规模工业化。

3)石墨烯具有表面能高的特点,所以很难在水和二甲苯、醋酸丁酯等常见溶剂中分散,因此难以制备出不影响石墨烯优异性能的分散液。

4)目前缺乏石墨烯涂料的应用标准,如果按照现在实行的标准,石墨烯涂料的优势没有办法得到完美发挥,石墨烯多种优异的作用无法得到广泛使用。

4结语

石墨烯因为其阻隔性能好、屏蔽性能好以及化学稳定性好的优点在涂料领域中被广泛应用,尤其在防腐、建筑隔热、海洋防污和阻燃等功能性涂料领域中,可以提高涂料的综合性能,防止不必要的污损。目前来看,虽然说石墨烯在涂料领域的发展势头较好,却还存在很多关键性的问题需要解决,如怎么将石墨烯与涂料中树脂的复合,怎么选择助剂,怎么改进功能性。因此对石墨烯的研究还需要更加全面的实验分析论证。而且石墨烯在防腐防污涂料中的作用机理也需要更深入、全面的研究,为石墨烯材料的市场应用奠定充分的理论基础。










联系我们

服务电话: 0917-6652108
服务手机: 13571719331
公司地址: 陕西宝鸡陈仓区阳平火车站西宝防公司
城市分站:  陕西  西安  咸阳 版权所有:Copyright© 2020 陕西宝防建设工程有限公司 备案号:陕ICP备2020014342号技术支持:   万家灯火