石墨烯單層墨納米防腐漆

  石墨烯又稱單層墨，是一種新型的二維納米材料，是目前發(fā)現(xiàn)的硬度最高、韌性最強(qiáng)的納米材料。因其特殊納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能，石墨烯在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、催化、防腐、儲(chǔ)能和傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，被公認(rèn)為21世紀(jì)的“未來材料”和“革命性材料”。石墨烯相關(guān)專利開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。總體看來，石墨烯技術(shù)開始進(jìn)入快速成長(zhǎng)期，并迅速向技術(shù)成熟期跨越。全球石墨烯技術(shù)研發(fā)布局競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，各國(guó)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)正在逐步形成。

石墨烯出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中是在2004年，當(dāng)時(shí)，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈;杰姆和克斯特亞;諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡(jiǎn)單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，經(jīng)過5年的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，將石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)的領(lǐng)域已為時(shí)不遠(yuǎn)了。因此，兩人在2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

     2013年，我們開始把石墨烯應(yīng)用在防腐涂料的研發(fā)上，因其良好的防腐性能，我們把產(chǎn)品應(yīng)用在油田氣田的運(yùn)輸管道的防腐中。目前石墨烯不僅是最堅(jiān)硬的材料，同時(shí)還是防腐涂料領(lǐng)域已知的最薄的一種，一根頭發(fā)絲的直徑約是10萬層石墨烯疊加起來的厚度。將它涂在金屬表面，可以保護(hù)金屬不受腐蝕。眾所周知，金屬腐蝕無法完全避免，因此防止金屬腐蝕是一個(gè)很嚴(yán)重的全球性問題。一般防腐蝕的方法就是簡(jiǎn)單的給金屬上漆，隔絕金屬與空氣和水的接觸，這種方法只能達(dá)到短時(shí)間內(nèi)金屬不被腐蝕，需要定期維護(hù)，且有一定的局限性。因?yàn)樵谝恍┨厥忸I(lǐng)域，超薄的防腐涂層更有利于產(chǎn)品的使用，比如一些微電子組件，太陽能電池，氣體傳感器等領(lǐng)域。

油田管道運(yùn)輸作為石油、水、氣體等介質(zhì)最安全經(jīng)濟(jì)的輸送方法，已經(jīng)有了100多年的發(fā)展歷史。然而在管道輸送的過程中，由于管道所處的內(nèi)外腐蝕環(huán)境往往復(fù)雜多變，管道腐蝕問題成為影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素。綜合各種腐蝕因素考慮，目前油田管道的腐蝕問題主要集中表現(xiàn)在注水管線、熱回水、蒸汽伴熱管線、高含水輸油管線以及儲(chǔ)罐部分、污水處理設(shè)備等油田的生產(chǎn)設(shè)施，隨著我國(guó)油田開采時(shí)間增加，注水水質(zhì)不斷惡化，以及硫酸鹽氧化還原菌逐漸增多，由此所造成油田井下管柱和輸油管線及容器嚴(yán)重腐蝕、結(jié)垢已成為困擾油氣正常開采和輸送的“頑癥”。近幾年來，許多新型防腐漆應(yīng)運(yùn)而生，但大多效果不盡如意，且有的生產(chǎn)操作復(fù)雜，產(chǎn)品價(jià)格昂貴，有的造成環(huán)境污染，無法大面積推廣應(yīng)用。而重防腐涂料常在腐蝕性介質(zhì)的長(zhǎng)期直接浸泡中工作。例如：埋地管道的防腐層常在地下水（淡水或海水）、地下酸、堿或鹽的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)浸泡下工作；同時(shí)，還受地下厭氧菌和植物根莖的侵蝕。原油儲(chǔ)罐的內(nèi)防腐則需要在含有酸性介質(zhì)和大量水的原油中工作。上述的工作環(huán)境比一般的防腐層所處的環(huán)境要惡劣的多，這是重防腐的工作性質(zhì)決定的，也是一般的防腐技術(shù)不能達(dá)到的。

而我公司在通過在防腐涂料中添加石墨烯，并把產(chǎn)品配方進(jìn)行一系列的改進(jìn)成功研制出了806石墨烯改性納米防腐涂料，并通過一系列的實(shí)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新，在2014年3月份成功的將產(chǎn)品應(yīng)用在地下輸油管道的防腐施工中，通過了甲方的全部苛刻的驗(yàn)收條件，獲得了客戶的好評(píng)。

該產(chǎn)品的成功應(yīng)用，完全離不開石墨烯這一高新新型納米材料的加入，石墨烯本身具有的一些超強(qiáng)性能在油漆防腐中起到了至關(guān)重要的作用。

  石墨烯的小尺寸效應(yīng)，石墨烯的小尺寸使得石墨烯可以填充到涂料的孔洞和缺陷中，宅一定程度上阻止和延緩了小分子腐蝕介質(zhì)浸入金屬基體，增強(qiáng)了涂層的物理隔絕作用，增強(qiáng)了涂層的防腐性能

石墨烯呈片狀結(jié)構(gòu)，是極其薄的片成結(jié)構(gòu)，它可以再涂層中程程疊加，形成了致密的物理隔絕層，小分子的腐蝕介質(zhì)很難通過這層致密的隔絕成，所以摻加了石墨烯的防腐涂料有極強(qiáng)的物理隔絕作用。

     石墨烯的防水性，石墨烯的表面效應(yīng)使得石墨烯與水的接觸角很大，對(duì)水的潤(rùn)濕性很差，水分子很難被石墨烯吸收，當(dāng)環(huán)氧樹脂其中加入了石墨烯后，石墨烯會(huì)吧水分子阻擋在涂層外，使得水分子接觸不到金屬基體表面，從而降低了金屬表面的腐蝕。

     石墨烯有很強(qiáng)的導(dǎo)電作用，石墨烯的特殊結(jié)構(gòu)使得石墨烯有快速的導(dǎo)電性，電子會(huì)通過石墨烯傳遞到金屬涂層上，陰極電子不會(huì)直接發(fā)生在金屬上，而是直接與涂層發(fā)生反應(yīng)，這樣就會(huì)減慢了氫氧化鐵的生成，降低了對(duì)金屬的溶解，也對(duì)金屬進(jìn)行了保護(hù)，這是利用了石墨烯的導(dǎo)電性對(duì)金屬基體進(jìn)行保護(hù)。

   石墨烯納米防腐涂料在于其他類型的防腐漆做的對(duì)比試驗(yàn)中，其物理性能與耐化學(xué)品性能都有很大的提升，有些性能幾乎是其他類型涂料的2倍。檢測(cè)結(jié)果如下:

產(chǎn)品名稱	806石墨烯納米防腐漆		型號(hào)規(guī)格	828
檢驗(yàn)項(xiàng)目	技術(shù)指標(biāo)		檢驗(yàn)結(jié)果	檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
顏色及外觀	黑色有光，漆膜光滑平整		符合要求	GB1729-79
容器中的狀態(tài)	無硬塊攪拌程均勻狀		符合要求	Q/JSH003-2002
硬度（鉛筆硬度）	H		2H	GB/T6739-1996
粘度涂—4杯	>90S		120S	GB/T1723-93
細(xì)度，um	25		20	GB/T1724-79
固化條件	130℃\30分鐘		30分鐘	GB1728-79
附著力(劃圈法)	1～2級(jí)		1級(jí)	GB1720-79
沖擊強(qiáng)度	≧50kg·cm		50 kg·cm	GB/T1732-93
耐磨損（平磨儀）	10000次			GB1720-79
固含量%	≥65	70		GB1725-79
彎曲性，mm	1	1		GB1729-79
工業(yè)廢水（浸泡，h）	2000，穩(wěn)定			GB1763-79
3.5%氯化鈉（浸泡）	常溫2000h穩(wěn)定
30%工業(yè)鹽酸	浸泡1000h無變化			GB1763-79
10%硫酸	浸泡500h無變化
氨水	浸泡800h無變化
耐原油性	浸泡2000h無變化
耐土酸	600h無變化			GB1763-79
耐鹽霧（鹽霧箱）	1300h

 

表面處理：
所有涂履的表面均應(yīng)清潔、干燥、無污染、涂裝之前所有表面均應(yīng)根據(jù)ISO8504:1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定和處理。
如果有油脂，應(yīng)根據(jù)SSPC-SPI用溶劑清洗。

噴射處理：
噴涂前鋼材表面處理要達(dá)到Sa2.5級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)SSPa-SP6。噴射處理過程中暴露的表面缺陷，應(yīng)該以適當(dāng)?shù)姆绞酱蚰�、填補(bǔ)或處理。
施工方法：
1、混合：本產(chǎn)品分兩罐裝，組成一個(gè)單元，每次都必須按規(guī)定的配比或?qū)σ淮涡曰旌希�并在�?guī)定的混合使用期限內(nèi)用完。
（1）用動(dòng)力攪拌器攪拌基料（A）
（2）將全部的固化劑（B）和基料（A）調(diào)和在一起，用動(dòng)力攪拌器徹底攪拌均勻，然后靜止熟化20min后開始施工。
2、混合化：重量比，底漆6:1；面漆5:1

3、稀釋劑：ws806涂料專用稀釋劑

包裝：底漆24kg／桶；面漆20kg／桶
固化劑：4kg／桶
儲(chǔ)存：
有效期：25℃的溫度下至少可保存12個(gè)月，此后應(yīng)再檢查后使用，儲(chǔ)存在干燥、遮陽處，遠(yuǎn)離熱源和火源