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專訪北京慕成:突破與創(chuàng)新,石墨烯涂料潛力無限
2019年09月30日    閱讀量:     新聞來源:涂料工業(yè)  |  投稿

獨(dú)家專訪

北京慕成防火絕熱特種材料有限公司

首席科學(xué)家賈緯民和副總經(jīng)理盧芳


專訪北京慕成:突破與創(chuàng)新,石墨烯涂料潛力無限 涂料在線,coatingol.com


2018年11月,國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料(GB 14907-2018)》發(fā)布,此標(biāo)準(zhǔn)適用于建(構(gòu))筑物鋼結(jié)構(gòu)表面使用的各類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,且已于今年6月1日起正式實(shí)施。


根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,所有石化企業(yè)必須使用特種防火涂料,即能抵抗烴類火災(zāi)的涂料。但放眼國內(nèi),能生產(chǎn)出合乎標(biāo)準(zhǔn)的、用于特種行業(yè)的防火涂料大多來自外資企業(yè),國內(nèi)同類企業(yè)的競爭力還較薄弱涂料在線coatingol.com。


8月14日,在蘇州舉行的BOTH China 2019技術(shù)研討會(huì)上,艾涂邦對前來參會(huì)的北京慕成防火絕熱特種材料有限公司首席科學(xué)家賈緯民先生和副總經(jīng)理盧芳女士進(jìn)行了獨(dú)家采訪,對當(dāng)前國內(nèi)特種防火涂料行業(yè)現(xiàn)狀和慕成的新產(chǎn)品研發(fā)有了進(jìn)一步地深入了解。

難得石墨烯,優(yōu)勢與困難并存


“之前,慕成水性涂料的市場認(rèn)可度較高,但在新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,無溶劑環(huán)氧涂料成為了我們的主打產(chǎn)品。”盧芳女士介紹說。


在慕成推出的無溶劑環(huán)氧系列產(chǎn)品中,有一類產(chǎn)品添加了一種新成分——石墨烯。它的加入,能令特種防火涂料的防火、防腐性能都得到進(jìn)一步的優(yōu)化,這類涂料也是慕成即將推出的新產(chǎn)品。


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在防火性能上,一方面,石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)能在涂料中層層疊加,形成致密的物理隔絕層;另一方面,石墨烯可以與涂料中的樹脂進(jìn)行交聯(lián)復(fù)合,形成致密保護(hù)膜,進(jìn)一步加強(qiáng)對空氣的阻隔。


不僅如此,石墨烯涂層在高溫燃燒時(shí)會(huì)生成更加致密、連續(xù)的碳層,令阻隔作用更強(qiáng)。多重優(yōu)點(diǎn)的疊加,令涂料的阻燃性能大大提升。


作為用于石化企業(yè)的特種涂料,其防腐性能同樣重要。面對高強(qiáng)度的紫外線照射和高濃度的酸堿腐蝕,石墨烯良好的導(dǎo)電性能和片狀搭接阻隔性能,可以對氧氣和腐蝕介質(zhì)起到屏蔽作用,降低防腐涂層的滲透性,從而提高涂層的防腐性能。


石墨烯的優(yōu)越性早已顯而易見,它的“難得”也是眾所周知。


從石墨中剝離出石墨烯的方法出現(xiàn)于2004年。最初,科學(xué)家是用特制的膠帶將石墨薄片一層層剝離,最終得到僅有一層碳原子的石墨烯。后來又陸續(xù)出現(xiàn)了氧化還原法、取向附生法、碳化硅外延法、赫默法、化學(xué)氣相沉積法等等,但是,只有單層碳結(jié)構(gòu)的石墨烯活性極強(qiáng),如何能得到大量且性質(zhì)穩(wěn)定的石墨烯,并普遍用于上萬噸涂料的制作生產(chǎn)中,雖然有諸多涂料企業(yè)都在進(jìn)行深入研究,但目前在方法及設(shè)備上還沒有公認(rèn)的好方法。


立志突破,守得云開見月明


曾專注于核能領(lǐng)域的華裔科學(xué)家賈緯民博士對石墨非常熟悉。大約6年前,他開始專注于石墨烯材料的研究,3年前,他將對石墨烯的量產(chǎn)研究與涂料產(chǎn)品結(jié)合起來。


“雖然國內(nèi)對石墨烯的研究熱情很高,但因?yàn)榛A(chǔ)研究非常薄弱,所以目前并沒有能夠進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化的階段?!睂τ趪鴥?nèi)的研究現(xiàn)狀,賈博士了如指掌。


而談及當(dāng)初選擇北京慕成的初衷,賈博士的理由也很簡單:“在我回國見到的諸多企業(yè)老板中,慕成(的老板)是最有使命感和責(zé)任感的一位。他堅(jiān)信,中國人一定能攻克這個(gè)難關(guān),在特種涂料行業(yè)與外企一較高下?!?/p>


賈博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在國外,成員大多是他之前的大學(xué)華裔同事,國內(nèi)則與天津大學(xué)合作,利用他們的設(shè)備進(jìn)行量測。


“我們的目標(biāo)很明確——如何將石墨烯運(yùn)用到能抵抗烴類火災(zāi),同時(shí)具有防腐和抗靜電功能的PFP涂料中”。


傳統(tǒng)剝離石墨烯的方法有使用表面活性劑、分散劑、穩(wěn)定劑等,而賈博士所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在多年的研究過程中,發(fā)現(xiàn)了新的方法——利用石墨烯的磁致導(dǎo)向進(jìn)行剝離:石墨以磁性材料插層后剝離成石墨烯,并于以修飾其功能團(tuán),均勻分散在環(huán)氧樹脂中。經(jīng)由外在磁場的操作,使已磁化的片狀石墨烯成垂直(磁致導(dǎo)向)于環(huán)境惡劣因子(水、濕氣……等)滲入向,大幅提升封閉、隔離的條件,進(jìn)而大幅增進(jìn)材料防腐防蝕能力。


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但僅僅在實(shí)驗(yàn)室中剝離出分散均勻的石墨烯還不夠,要想用于涂料生產(chǎn),還必須制造出能批量生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備。


賈博士的團(tuán)隊(duì)所研發(fā)出的石墨烯超聲波制造生產(chǎn)線和微波制造生產(chǎn)線即能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需求,其中,微波制造生產(chǎn)線每月能生產(chǎn)出一公噸的粉料?!爸挥羞\(yùn)用簡單的方法進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn),才有可能達(dá)到量產(chǎn)的目的?!?/p>


利用這種剝離方法及設(shè)備,賈博士的團(tuán)隊(duì)對添加了少層石墨烯(<5層)的無溶劑環(huán)氧涂料的性能進(jìn)行了一系列測試。


結(jié)果顯示:其導(dǎo)電率<30Ω;抗壓、抗拉強(qiáng)度>30%;細(xì)菌失活率>90%;吸波性為7GHZ 6.5db/1mm。


當(dāng)問到在研發(fā)過程中遇到的最困難的事時(shí),賈博士的回答卻有點(diǎn)出乎意料——“(防火)測試是最難的”。


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防火涂料測試 樣品準(zhǔn)備

*圖片來源于北京慕成


他有點(diǎn)無奈地說:“首先,國內(nèi)的評估機(jī)構(gòu)是政府,申請測試需要等待很長的時(shí)間。其次,因?yàn)槲覀冏龅氖钱a(chǎn)品,所以要進(jìn)行全尺寸測試。一件測試產(chǎn)品要涂好幾層,每涂完一層都要經(jīng)過一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù),然后才能涂第二層,如此反復(fù)多次,而且每次測試都要準(zhǔn)備30余件產(chǎn)品。等一切全都備好后才能燒制、檢測、評估。這個(gè)等待的過程非常漫長,但是別無他法?!?/p>


經(jīng)過防火測試,這種無溶劑環(huán)氧涂料的碳泡沫層厚度達(dá)到了6cm,12x,強(qiáng)度則達(dá)到了18N。事實(shí)證明,磁質(zhì)導(dǎo)向石墨烯的加入及取向,能夠極大提高涂料的碳泡沫強(qiáng)度和抗氧化能力。


對用于石化企業(yè)的特種涂料而言,這一新產(chǎn)品的防腐、防火和抗靜電性能都有了顯著提升。


首獲國家認(rèn)證,石墨烯涂料未來可期


雖然過程有諸多坎坷,但經(jīng)過多年不懈的努力,賈博士團(tuán)隊(duì)的研究成果讓添加了石墨烯的涂料規(guī)模化、質(zhì)量化生產(chǎn)成為可能,其無溶劑環(huán)氧涂料已順利通過GB14907-2018新標(biāo)準(zhǔn)檢測,目前正在申請美國UL1709認(rèn)證;石墨烯的規(guī)?;?、質(zhì)量化生產(chǎn)擬于今年10月正式投產(chǎn)。


談及未來,賈博士充滿信心?!拔覀儯匠桑┗ㄙM(fèi)了大量的時(shí)間、人力、物力對石墨烯進(jìn)行研究,目前已經(jīng)取得了初步的成果。將來,我們希望能與更多企業(yè)攜手合作,共同研究,將更多、更好的產(chǎn)品推向國際?!?/p>


來源:涂料工業(yè)

標(biāo)簽:原材料,石墨烯,高端訪談,技術(shù)中心
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