石墨烯是世上最薄的防腐蝕材料，可用于金屬防護，有關(guān)石墨烯在防腐領(lǐng)域的研究吸引了世界各國研究者的關(guān)注。大量的研究結(jié)果表明，石墨烯超大的比表面積、優(yōu)良的阻隔性、高的化學(xué)穩(wěn)定性及良好的導(dǎo)電性等性能，對于防腐涂料綜合性能具有較強的提升作用。

世界各國對防腐涂料的發(fā)展提出越來越多的要求，防腐涂料正向高性能化、功能化、綠色化的方向發(fā)展，特別是發(fā)展水性涂料已成為重防腐蝕涂料的重要發(fā)展方向。

因此，加快石墨烯在水性防腐涂料中的應(yīng)用研究，開發(fā)低成本、高性能、綠色環(huán)保的新型石墨烯水性復(fù)合防腐涂料，對于加快水性涂料的轉(zhuǎn)型，推動環(huán)保型重防腐涂料的發(fā)展進程，具有深遠的戰(zhàn)略意義和廣闊的發(fā)展前景。

石墨烯本身具有的獨特結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使其在物理防腐和電化學(xué)防腐方面都展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。石墨烯的片層結(jié)構(gòu)層層疊加、交錯排列，在涂層中可形成“迷宮式”屏蔽結(jié)構(gòu)，能夠有效抑制腐蝕介質(zhì)的浸潤、滲透和擴散，提高涂層的物理阻隔性。同時，由于其小尺寸效應(yīng)，石墨烯可以填充到涂層的缺陷當中，減少涂層孔隙率，增強涂層致密性，進一步延緩或阻止腐蝕因子浸入到基體表面。

石墨烯層與層之間有良好的潤滑作用，石墨烯的片層結(jié)構(gòu)可以將涂層分割成許多小區(qū)間，能夠有效地降低涂層內(nèi)部應(yīng)力，消耗斷裂能量，進而提高涂層的柔韌性、抗沖擊性和耐磨性。另外，石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)使其具有很高的電子遷移率，表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，同時，其片層結(jié)構(gòu)亦能夠保證涂層間有較好的電化學(xué)接觸，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提供更佳的電化學(xué)保護。

水性涂料因低污染、易凈化、無刺激等特點，成為涂料行業(yè)大力發(fā)展的綠色環(huán)保型涂料。

目前全國各地正加快進行油改水的進程，但水性涂料的防護效果仍比不上其對應(yīng)的溶劑型涂料，導(dǎo)致其在重防腐領(lǐng)域中的應(yīng)用程度仍然不高。

水性涂料存在一些技術(shù)性的問題：由于成膜機理的不同，與溶劑型涂料相比，水性防腐涂料難以形成組成高度均一、結(jié)構(gòu)高度完整的高質(zhì)量涂層，其成膜性、耐磨蝕性能不好；水性防腐涂料中殘留的水性基團使其對水、氧氣等腐蝕介質(zhì)的屏蔽能力差；因水的表面張力大，水性涂層難以達到對顏填料的高度浸潤和分散，因此改善水性涂料的防腐性已成為環(huán)保涂料發(fā)展中的重點。

2.1 石墨烯水性聚氨酯防腐涂料

水性聚氨酯（WPU）具有溶劑型聚氨酯的性能，又克服了溶劑揮發(fā)對環(huán)境的污染。但是它的熱穩(wěn)定性、耐溶劑性及力學(xué)性能等較差，影響其應(yīng)用范圍，因此為了提供它的綜合性能，通常要對其進行交聯(lián)改性、環(huán)氧樹脂改性、有機硅改性以及無機納米材料（SiO2、TiO2、CNTs）改性等。

石墨烯作為新的高性能納米增強體，使聚氨酯的耐水性、熱性能、力學(xué)性能均有不同程度的提升。

2.2 石墨烯水性環(huán)氧防腐涂料

經(jīng)過研發(fā)工作者們多年的努力，水性環(huán)氧涂料已經(jīng)克服了耐水性/耐蝕性差的缺點，逐步應(yīng)用到溶劑型涂料所涉及的重防腐領(lǐng)域。為進一步提高其防腐性能，研究人員將石墨烯復(fù)合到水性環(huán)氧涂料中開發(fā)出新型復(fù)合涂層。

2.3 石墨烯水性丙烯酸防腐涂料

水性丙烯酸防腐涂料價格低廉，具有安全環(huán)保、耐老化性優(yōu)異、耐堿性佳、合成加工簡單等特點，但因親水性基團的殘留，其耐水性較差，易閃蝕。

2.4 石墨烯水性無機富鋅底漆

水性無機富鋅底漆是以硅酸鹽溶液為重要成膜物質(zhì)，以高含量的鋅粉等為防腐顏料的水性重防腐底漆。由于富鋅含量高，鋅粉在空氣中易發(fā)白，減少了涂層的附著力，涂層在使用過程中易起泡和干裂，防腐性能降低。

國內(nèi)外腐蝕防護工作者在石墨烯水性復(fù)合防腐涂料性能研究方面做了大量工作，石墨烯水性復(fù)合防腐涂料所展現(xiàn)出的效果，說明水性涂料經(jīng)石墨烯改性后，性能有所提高。然而，多數(shù)研究都是實驗室成果，研究內(nèi)容碎片化，且研究重點集中在如何制備石墨烯復(fù)合防護涂層以及驗證石墨烯的防腐性能，忽略了對石墨烯選材、石墨烯水性復(fù)合涂料的配套體系的研究，特別是對石墨烯對水性涂層防腐性能間的構(gòu)效關(guān)系以及石墨烯與涂層的分散、界面問題等認識不足。

來源：德科納米

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