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劉立偉  董事長(zhǎng)

蘇州格瑞豐納米科技有限公司

▼人物簡(jiǎn)介▼

劉立偉，研究員，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，博士生導(dǎo)師；石墨烯制備與應(yīng)用課題組長(zhǎng)、國(guó)家石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)工作組成員、國(guó)家石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心顧問(wèn)委員、江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長(zhǎng)、中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)委會(huì)委員、全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)碳素材料分技術(shù)委員會(huì)薄層石墨材料工作組委員、常州市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專家咨詢委員會(huì)委員；Nature出版集團(tuán)Scientific Reports期刊編委會(huì)成員。參加起草《石墨烯鋅粉涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和CSTM團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《涂料中石墨烯材料的測(cè)定》。2005年獲中國(guó)科學(xué)院物理研究所凝聚態(tài)物理專業(yè)博士學(xué)位涂料在線coatingol.com。2006—2007年美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)納米科技中心博士后。2007年作為科研骨干引進(jìn)至中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，獲得蘇州工業(yè)園區(qū)納米領(lǐng)軍人才。2012年8月，創(chuàng)辦蘇州格瑞豐納米科技有限公司（SZGraphene）。格瑞豐成為高質(zhì)量薄層石墨烯的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，已經(jīng)是多家國(guó)際、國(guó)內(nèi)知名防腐涂料企業(yè)的供應(yīng)商。已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利40多件，授權(quán)12件。主持完成國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目、面上基金項(xiàng)目、江蘇省工業(yè)支撐項(xiàng)目、蘇州市納米先導(dǎo)項(xiàng)目，參加科技部973、中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃納米制造等項(xiàng)目。已經(jīng)在Adv. Mater., Adv. Func. Mater., ACS nano, Scientific Reports, Phys. Rev. B, Appl. Phys. Lett., Small., Nano Lett.,Carbon等國(guó)際高質(zhì)量期刊發(fā)表工作結(jié)果。

新材料運(yùn)用有助于推動(dòng)涂料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，石墨烯在提高涂料性能和功能方面具有重要應(yīng)用，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展，石墨烯用于涂料領(lǐng)域的當(dāng)前狀況和發(fā)展趨勢(shì)如何？

新材料是指新出現(xiàn)或傳統(tǒng)材料改進(jìn)后具有優(yōu)異性能或新功能的材料，新材料的運(yùn)用是涂料行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要基礎(chǔ)。石墨烯技術(shù)變革與涂料企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)形成歷史性的融合匯聚，為涂料行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展帶來(lái)了新的市場(chǎng)機(jī)遇。

中國(guó)涂料行業(yè)歷經(jīng)100多年的發(fā)展，已經(jīng)超過(guò)3千多億市場(chǎng)規(guī)模。從政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、行業(yè)趨勢(shì)等幾個(gè)方面，涂料行業(yè)從以前的高速發(fā)展邁入了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、綠色轉(zhuǎn)型、節(jié)約資源、高性能化的高質(zhì)量發(fā)展階段。

高質(zhì)量薄層石墨烯材料，厚度僅為幾個(gè)原子層，對(duì)所有原子、分子都具有不可滲透性，與傳統(tǒng)材料比較，相同質(zhì)量下，具有更大的片層阻隔面積。石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，在涂料中實(shí)現(xiàn)均勻分散后，高質(zhì)量薄層石墨烯可以作為防腐、防水、耐候、機(jī)械性能增強(qiáng)的原子片層阻隔原料，正在為更具優(yōu)異性能和更多功能的涂料提供重要價(jià)值。

石墨烯自從2004年英國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已經(jīng)有16年發(fā)展時(shí)間，經(jīng)歷新材料產(chǎn)業(yè)的研發(fā)、驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)放大、市場(chǎng)開(kāi)拓周期長(zhǎng)的必經(jīng)過(guò)程。石墨烯材料入選國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》。在工信部公布的《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2019年版)》中，石墨烯改性防腐涂料作為應(yīng)用于橋梁、鋼結(jié)構(gòu)、管道、儲(chǔ)罐、汽車的前沿新材料入選。

2012年左右，美國(guó)研究人員開(kāi)展石墨烯直接覆蓋到金屬上的防腐性能基礎(chǔ)研究，但在真正涂料中的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，中國(guó)的石墨烯規(guī)模化制造、石墨烯材料在防腐涂料應(yīng)用都處于國(guó)際領(lǐng)先地位。中國(guó)的高質(zhì)量石墨烯制造企業(yè)，以及具有創(chuàng)新意識(shí)的內(nèi)、外資涂料企業(yè)起到了引領(lǐng)作用。在產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)歷了質(zhì)疑、觀望、嘗試到積極推動(dòng)的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變過(guò)程。

在眾多從業(yè)人員、企業(yè)、機(jī)構(gòu)多年共同努力下，石墨烯在涂料行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)形成新的創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)，這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)自于技術(shù)的變革以及為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的價(jià)值和動(dòng)力。在政策制定部門、科研院所、行業(yè)專家、投資機(jī)構(gòu)、眾多石墨烯、涂料和用戶企業(yè)，以及標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)等多年共同推動(dòng)下，研發(fā)、驗(yàn)證、規(guī)模生產(chǎn)、產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)、案例以及市場(chǎng)等均有進(jìn)展和收獲。

歷時(shí)3年多的立項(xiàng)審批的《石墨烯鋅粉涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG/T 5573-2019）于2020年7月1日實(shí)施，參與起草單位多達(dá)35家企業(yè)。目前，已經(jīng)有很多工程施工防腐體系要求高性能石墨烯基的防腐涂料，一些設(shè)計(jì)院開(kāi)始了石墨烯基高性能涂料的引入，還有一些采用了團(tuán)標(biāo)并已經(jīng)開(kāi)展了幾年的石墨烯防腐涂料的工程應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外具有創(chuàng)新意識(shí)和能力的一些知名涂料企業(yè)，歷經(jīng)多年的研發(fā)、測(cè)試和試產(chǎn)，更多的高性能石墨烯鋅粉涂料產(chǎn)品將推廣上市。

石墨烯基高性能涂料產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)進(jìn)入到了快速發(fā)展階段。國(guó)內(nèi)外具有研發(fā)實(shí)力的企業(yè)幾乎都布局開(kāi)展了石墨烯相關(guān)的涂料產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，基于石墨烯的溶劑型、水性、粉末等涂料產(chǎn)品也已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)始上市。有些涂料企業(yè)增加新的生產(chǎn)線，也考慮直接用高性能的石墨烯相關(guān)涂料作為企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》（JT/T 722）交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修改意見(jiàn)稿也增加了高性能石墨烯鋅粉涂料?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)橋梁、石化設(shè)施、儲(chǔ)罐、軌道交通、建筑鋼結(jié)構(gòu)、海工、風(fēng)電、汽車等將得益于石墨烯改性防腐涂料的長(zhǎng)效耐久防護(hù)。

石墨烯和涂料的技術(shù)融合，能為工業(yè)防腐涂料技術(shù)升級(jí)提供哪些優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)機(jī)遇？

防腐涂料廣泛應(yīng)用于大型工業(yè)、海洋工程、現(xiàn)代交通、石油石化、能源工業(yè)、市政設(shè)施等領(lǐng)域。2018年我國(guó)防腐涂料產(chǎn)量近500萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1900億元。國(guó)外企業(yè)占據(jù)國(guó)內(nèi)防腐涂料中高端市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)在品牌、技術(shù)、規(guī)模、系統(tǒng)配套等方面相比缺少優(yōu)勢(shì)，還無(wú)法在高端市場(chǎng)與國(guó)際知名企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。

當(dāng)前，石墨烯改性防腐底漆是一種具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的工業(yè)涂料升級(jí)產(chǎn)品，其技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展已經(jīng)初步成熟，具有較大市場(chǎng)空間，包含溶劑型和水性涂料，包含有機(jī)和無(wú)機(jī)的涂料。此外，通過(guò)高質(zhì)量石墨烯解決水性、高固含、無(wú)溶劑、粉末類的環(huán)保涂料轉(zhuǎn)型中遇到的各種技術(shù)問(wèn)題，也是技術(shù)和市場(chǎng)的重要機(jī)遇。

環(huán)氧富鋅涂料是涂料中重要且用量很大的工業(yè)防腐底漆，根據(jù)GosReports研究顯示，2019年全球環(huán)氧富鋅涂料市場(chǎng)規(guī)模高達(dá)44億美元,該市場(chǎng)也是由國(guó)際知名涂企主導(dǎo)。相比那些具有百年發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的知名外企，我國(guó)的工業(yè)涂料企業(yè)還存在很大的差距，無(wú)論在人才積累、研發(fā)投入、系統(tǒng)管理、質(zhì)量控制等方面，技術(shù)積累和核心技術(shù)欠缺，因此工業(yè)涂料市場(chǎng)主體仍由國(guó)際名企主導(dǎo)，有的甚至壟斷。

從20世紀(jì)60年代投入應(yīng)用以來(lái)，環(huán)氧富鋅涂料尚無(wú)重大的技術(shù)突破。2007年海虹老人實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧富鋅底漆中只有1/3的鋅發(fā)揮了作用。2014年海虹老人采用中空玻璃微珠和活化鋅專利技術(shù)，提升防腐和施工性能，可以算做環(huán)氧富鋅的一次較大的技術(shù)進(jìn)步。當(dāng)今，石墨烯鋅粉涂料，通過(guò)融合石墨烯技術(shù)，鋅粉用量從以前的80份可降低至30份，耐鹽霧性能提升3倍以上，并提升施工容忍性，漆膜還具有非常好的厚膜抗開(kāi)裂、抑制腐蝕蔓延性能，無(wú)疑是60年來(lái)環(huán)氧富鋅涂料重大的技術(shù)突破。

優(yōu)化配方設(shè)計(jì)的石墨烯鋅粉涂料，使用很少量高質(zhì)量薄層石墨烯，不揮發(fā)分中僅占30份鋅粉，耐中性鹽霧性能異常優(yōu)異，可高達(dá)3000~6000 h(單涂層，劃痕，90 μm膜厚以內(nèi))，耐鹽霧時(shí)間超過(guò)ISO12944定義的C5環(huán)境要求的3倍，超過(guò)《石墨烯鋅粉涂料》（HG/T5573-2019）、《富鋅底漆》（HG/T 3668-2009 ）標(biāo)準(zhǔn)的3倍以上。其性能已經(jīng)與包含大量鋅粉的有機(jī)環(huán)氧富鋅底漆、無(wú)機(jī)環(huán)氧富鋅底漆、冷噴鋅等這些傳統(tǒng)的防腐底漆性能相當(dāng)或超越。

目前，石墨烯高性能涂料已經(jīng)陸續(xù)在橋梁、軌道交通、石化、風(fēng)電、海工、建筑鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域滲透和應(yīng)用。隨著石墨烯制備、涂料產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及市場(chǎng)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈逐步走向成熟，將形成以石墨烯改性涂料為升級(jí)型產(chǎn)品的市場(chǎng)趨勢(shì)。在這個(gè)升級(jí)發(fā)展過(guò)程中，具有創(chuàng)新意識(shí)、技術(shù)能力和市場(chǎng)資源的企業(yè)將最先抓住這個(gè)新的市場(chǎng)機(jī)遇。

《石墨烯鋅粉涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，石墨烯含鋅涂料的金屬鋅含量可低至30%，可以大大節(jié)省鋅金屬資源。傳統(tǒng)“鋅含量越高，防腐性能越好”的觀念是不是應(yīng)該轉(zhuǎn)變了？

傳統(tǒng)鋅粉用量觀念，“富鋅” 意味著防腐性能好，“低鋅”意味著“偷工減料”，隨著石墨烯含鋅涂料的出現(xiàn)，這些認(rèn)識(shí)可以轉(zhuǎn)變了。用石墨烯和少量鋅粉實(shí)現(xiàn)優(yōu)異防腐性能，防腐性能好壞與鋅粉用量不成正比，今后沒(méi)有浪費(fèi)鋅粉的必要了。

在環(huán)氧富鋅底漆中，由于需要大量鋅粉構(gòu)成電化學(xué)的導(dǎo)電通路，確保防腐性能，要求不揮發(fā)分中金屬鋅用量較多，分別是60%，70%，80%（HG/T3668-2009）。環(huán)氧富鋅涂料中鋅粉含量高低，決定了成本和性能。而石墨烯鋅粉涂料中，導(dǎo)電通路由少量石墨烯和少量的鋅粉共同構(gòu)成，并且石墨烯優(yōu)異的片層阻隔的協(xié)同作用，使用少量鋅粉就能體現(xiàn)非常優(yōu)異的防腐性能。事實(shí)上，石墨烯鋅粉涂料中，鋅含量也不是越高越好。

鋅在地球上儲(chǔ)量有限，屬于耗竭資源，總消耗量的一半被用于金屬防腐。根據(jù)USGS研究顯示,2019年全球鋅礦儲(chǔ)量2.2億噸，鋅的消耗量1376萬(wàn)噸，全球的鋅礦僅夠持續(xù)使用16年。2019年中國(guó)鋅的生產(chǎn)量430萬(wàn)噸，而中國(guó)鋅礦儲(chǔ)量4400萬(wàn)噸，僅夠中國(guó)自己使用不超過(guò)10年，而且中國(guó)鋅礦區(qū)域分散，開(kāi)采運(yùn)輸困難。所以，鋅粉的價(jià)格是逐步上升的。這也決定了大量使用鋅粉的幾個(gè)防腐產(chǎn)品如熱鍍鋅、環(huán)氧富鋅、無(wú)機(jī)富鋅、冷噴鋅等產(chǎn)品的生命期限。

《石墨烯鋅粉涂料》是第一個(gè)C2~C5大氣腐蝕等級(jí)環(huán)境下，鋅粉用量可低至30%的高性能環(huán)氧鋅粉涂料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在促進(jìn)涂料高性能化、資源節(jié)約化發(fā)展具有里程碑意義。石墨烯鋅粉涂料產(chǎn)品的推廣和替代，將對(duì)整個(gè)防腐涂料行業(yè)節(jié)約資源、提高性價(jià)比、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

除了石墨烯鋅粉涂料之外，石墨烯對(duì)于不含鋅粉的涂料是否也有提升防腐性能的優(yōu)勢(shì)？對(duì)提升環(huán)保類型涂料性能和降低VOCs方面是否具有價(jià)值？

即使在不含鋅粉的普通防銹漆中，石墨烯增強(qiáng)腐蝕防護(hù)性能也表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的性能。通過(guò)優(yōu)化使用高質(zhì)量薄層石墨烯，部分產(chǎn)品已經(jīng)能提升100%的耐鹽霧性能。

對(duì)于環(huán)保（水性、無(wú)溶劑、粉末）涂料，石墨烯也能幫助解決提升耐腐蝕和施工性能。

對(duì)于汽車車橋底面合一漆（水性、溶劑型）、水性汽車電泳漆、工程機(jī)械及軌道交通的水性防銹底漆等，石墨烯的改性使用，已有案例顯示耐鹽霧性能提升近100%。

對(duì)于環(huán)保水性涂料，石墨烯在提升耐鹽霧、冷凝等性能上均能發(fā)揮重要作用，解決了水性工業(yè)涂料防腐蝕性能不足的短板對(duì)于粉末涂料，通過(guò)石墨烯的使用 ，可以提升其在C5環(huán)境下使用的能力。

對(duì)于無(wú)溶劑、高固含涂料，除了能提升耐鹽霧性能之外，還能對(duì)其抗開(kāi)裂性能起到提升作用。在降低VOCs方面，通過(guò)使用高質(zhì)量薄層石墨烯提高涂料性能，減少涂料的用量，減少涂料重涂或修復(fù)的次數(shù)，從而減少VOCs的排放。

考慮到碳材料的電極電位較高，有缺陷的石墨烯直接接觸金屬，以及石墨、碳黑填料的導(dǎo)靜電漆與金屬構(gòu)成原電池導(dǎo)致出現(xiàn)腐蝕。在石墨烯鋅粉涂料應(yīng)用中，是否會(huì)出現(xiàn)加速腐蝕現(xiàn)象？還有鋅粉用盡后是否存在加速腐蝕？

石墨烯鋅粉涂料與上述兩種情況的結(jié)構(gòu)和原理不同。在合理配方的石墨烯鋅粉涂料中，不會(huì)出現(xiàn)加速腐蝕問(wèn)題。因?yàn)槌霈F(xiàn)加速腐蝕需要兩個(gè)前提條件，腐蝕介質(zhì)滲入到鋼材界面，石墨烯與鋼材通過(guò)電解質(zhì)接觸。在石墨烯鋅粉涂料中，石墨烯添加量很少，僅為干膜的千分之幾，石墨烯在樹(shù)脂基材中遠(yuǎn)未達(dá)到導(dǎo)通的逾滲閾值，石墨烯都是通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂包覆后再與其他材質(zhì)接觸。

另外，石墨烯的加入，大大增加了漆膜的腐蝕介質(zhì)滲入的阻隔作用，從鹽霧測(cè)試上，對(duì)比可見(jiàn)，環(huán)氧富鋅、冷噴鋅這些鋅粉含量高的涂層 ，表面上可以觀察到明顯的“鋅白”。石墨烯鋅粉涂料，即使2000 h鹽霧實(shí)驗(yàn)后，從微觀掃描電鏡（SEM）觀察，大部分鋅粉仍然保留著，鋅粉消耗的速率遠(yuǎn)小于富鋅涂料，說(shuō)明石墨烯鋅粉涂料中優(yōu)異的片層阻隔效應(yīng)發(fā)揮了重要作用。只有通過(guò)阻隔后滲入到界面少量的腐蝕介質(zhì)，才發(fā)揮石墨烯活化鋅粉的陰極保護(hù)作用。

當(dāng)鋅粉耗盡后，漆膜中的石墨烯不僅被樹(shù)脂，同時(shí)也被填料以及鋅粉的氧化后的產(chǎn)物分散，石墨烯之間，以及石墨烯與金屬之間的接觸更困難，主體還是結(jié)構(gòu)的物理阻隔作用，所謂“加速腐蝕”的電化學(xué)過(guò)程更不容易發(fā)生。而實(shí)際上，由于石墨烯鋅粉涂料的優(yōu)異屏蔽作用，大大降低了犧牲鋅粉的需要，石墨烯加在無(wú)鋅粉防護(hù)涂層的防腐提升效果也進(jìn)一步證明阻隔效果的作用。綜合作用下來(lái)，總的防護(hù)耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)富鋅涂料，服役期延長(zhǎng)。

有關(guān)石墨、碳黑填料的導(dǎo)靜電漆情形，與石墨烯鋅粉涂料結(jié)構(gòu)和原理情形不同，仍然不能相提并論。因?yàn)?，?dǎo)靜電涂料鑒于導(dǎo)電指標(biāo)要求，石墨、碳黑的添加量通常較高，填料相互形成良好的導(dǎo)電通路，顆粒狀結(jié)構(gòu)以及大的添加量，導(dǎo)致樹(shù)脂不能良好地包覆，或阻礙電子傳輸?shù)膭?shì)壘較低，與金屬基材也形成了較好的導(dǎo)通，另外，大量的導(dǎo)電顆粒填料也降低了屏蔽作用，腐蝕介質(zhì)容易滲入，碳黑石墨-腐蝕介質(zhì)-金屬襯底之間形成了原電池，會(huì)造成腐蝕加劇。

在石墨烯防腐涂料應(yīng)用中，如何判斷涂料中是否真正添加了石墨烯材料，如何規(guī)范行業(yè)健康發(fā)展？

因?yàn)楦哔|(zhì)量薄層石墨烯材料的制備和高性能的石墨烯防腐涂料都有技術(shù)門檻，使用者應(yīng)該篩選具有技術(shù)實(shí)力和重視品質(zhì)管理的石墨烯制造企業(yè)和石墨烯防腐涂料產(chǎn)品企業(yè)。更進(jìn)一步做好石墨烯原料和技術(shù)的溯源，最好明確其石墨烯材料的正規(guī)來(lái)源，以及石墨烯防腐涂料的技術(shù)來(lái)源。

為規(guī)范石墨烯相關(guān)涂料的使用，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展，一些相關(guān)材料和測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)陸續(xù)建立，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTM 00229—2020《涂料中石墨烯材料的測(cè)定 掃描電鏡-能譜法》已經(jīng)發(fā)布，將于2020年7月14日實(shí)施。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用掃描電鏡-能譜法測(cè)定涂料中石墨烯材料的原理、試劑或材料、儀器設(shè)備、試驗(yàn)步驟、結(jié)果判定和試驗(yàn)報(bào)告等內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于涂料中石墨烯材料含量不低于0.1wt%的定性測(cè)試。

本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，能夠有效區(qū)分出石墨、厚的石墨片層、膨脹石墨、球形碳黑、線狀碳納米管等，以及其他金屬或無(wú)機(jī)片層材料，如片狀鋅粉、片狀鋁粉、玻璃鱗片、云母、云母氧化鐵等材料。本標(biāo)準(zhǔn)能夠區(qū)分規(guī)避這些相似材料代替石墨烯材料給行業(yè)帶來(lái)的干擾。

另外，還要理解即使有規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，也只對(duì)那些守規(guī)則的企業(yè)有效。正如市場(chǎng)上依然存在著劣質(zhì)的所謂“防火涂料”、“環(huán)氧富鋅涂料”一樣，已經(jīng)不是技術(shù)驗(yàn)證問(wèn)題。

一些具有環(huán)氧富鋅涂料品牌和注重技術(shù)創(chuàng)新的知名企業(yè)已布局了石墨烯鋅粉涂料產(chǎn)品，原本使用正規(guī)環(huán)氧富鋅底漆的主流市場(chǎng)和主流客戶應(yīng)該不會(huì)被這個(gè)問(wèn)題困擾。

石墨烯用于石墨烯鋅粉涂料或其他防腐涂料，是否具有成本優(yōu)勢(shì)，如何實(shí)現(xiàn)的？

人們一提及石墨烯材料，便感覺(jué)成本太高，無(wú)法使用。前些年，石墨烯材料價(jià)格確實(shí)很高，然而，當(dāng)前的石墨烯材料價(jià)格已經(jīng)降低1~2倍，已經(jīng)能為涂料企業(yè)降低材料成本，或?yàn)榻K端用戶帶來(lái)綜合成本降低。而且，隨著制備規(guī)模化發(fā)展和技術(shù)提升，還有價(jià)格降低的空間。

首先，體現(xiàn)在直接降低材料成本，尤其在石墨烯鋅粉涂料中，由于大大降低了鋅粉用量，使得在性能提升的同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)材料成本的降低。而且，通過(guò)石墨烯的使用，可以優(yōu)化配方，使涂布率得到提高，實(shí)現(xiàn)施工成本進(jìn)一步降低。

其次，通過(guò)石墨烯材料的使用，由于防腐性能的大大提升，有的可以通過(guò)減少施工漆膜厚度，節(jié)省材料降低成本。

再次，通過(guò)石墨烯提升漆膜的防腐耐久性，提高工程質(zhì)量，延長(zhǎng)漆膜使用壽命，減少涂料重涂或修復(fù)的次數(shù)，從而有效降低使用的綜合成本。

在石墨烯防腐涂料應(yīng)用中，如何真正開(kāi)展石墨烯涂料產(chǎn)業(yè)化，而不是“炒概念”？

真正高技術(shù)產(chǎn)品，需要深入了解其中的科學(xué)原理、工藝方法、性能驗(yàn)證等認(rèn)真細(xì)致的工作，為客戶帶來(lái)真正的價(jià)值才是商業(yè)的本質(zhì)。而“炒概念”的方式并不能做好技術(shù)創(chuàng)新，也無(wú)助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。因此，應(yīng)該做好如下一些工作：思考為什么要用石墨烯？判斷是推出新的高性能產(chǎn)品、提升性價(jià)比，還是解決當(dāng)前涂料遇到技術(shù)問(wèn)題？理解石墨烯材料改進(jìn)的科學(xué)機(jī)理和工藝方法，評(píng)估篩選高質(zhì)量石墨烯的原料；設(shè)計(jì)合理的配方、配套工藝，解決好微觀均勻分散工藝；認(rèn)真測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)，并真實(shí)宣傳和用戶推廣。

更節(jié)省時(shí)間、提高效率的方法是與有實(shí)力的石墨烯供應(yīng)商開(kāi)展合作、技術(shù)交流，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化上下游合作。

市場(chǎng)上，石墨烯材料產(chǎn)品種類和制備方法不同，針對(duì)涂料行業(yè)應(yīng)用，如何選擇適合的石墨烯材料？

從產(chǎn)品形式上看，石墨烯材料產(chǎn)品有粉體和分散漿料類型。推薦選擇具有長(zhǎng)期穩(wěn)定分散的漿料類型，有助于實(shí)現(xiàn)在涂料中微觀上的均勻分散。而石墨烯材料粉體形式本身就是團(tuán)聚體，很難在涂料制備中實(shí)現(xiàn)微觀的均勻分散，影響涂料產(chǎn)品的不同批次一致性。

從制備方法上，有氧化還原法，也有非氧化還原方法。推薦避免使用氧化還原方法制備的材料，因?yàn)檠趸€原后的石墨烯材料，仍然殘留含氧官能團(tuán)，有親水性，不利于防腐蝕性能提高，也有與固化劑發(fā)生不利的副反應(yīng)隱患。

推薦使用高質(zhì)量薄層石墨烯分散漿料，一方面確保石墨烯材料的晶化質(zhì)量和純度，不含親水的官能團(tuán)；另一方面，薄的層數(shù)，確保有更多的片層阻隔面積，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的防護(hù)性能。最后，穩(wěn)定分散的漿料，能保證其自身的不回疊團(tuán)聚，也能在涂料中實(shí)現(xiàn)微觀的均勻分散。

石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能，對(duì)于導(dǎo)靜電、導(dǎo)熱散熱等涂料多功能化方面有哪些作用？

在導(dǎo)靜電涂料應(yīng)用中，石墨烯具有高電導(dǎo)率，108 S/m，與碳納米管一起成為新型碳納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電填料體系，優(yōu)勢(shì)在于以很少的添加量，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異導(dǎo)靜電性能。石墨烯-碳納米管復(fù)合體系，替代大量的金屬填料、金屬氧化物、導(dǎo)電云母復(fù)合填料、傳統(tǒng)的石墨-碳黑復(fù)合碳系導(dǎo)電填料體系。

碳納米管由于其相互糾纏的管狀結(jié)構(gòu)，在樹(shù)脂中不容易分散，容易導(dǎo)致涂料黏度增大。通過(guò)石墨烯-碳納米管復(fù)配體系，能夠有效解決分散與導(dǎo)電之間的矛盾問(wèn)題，相較傳統(tǒng)填料，體現(xiàn)出較好的性價(jià)比提升。

傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳黑和石墨粉導(dǎo)電劑容易污染油品，電極電位高導(dǎo)致加速腐蝕， 帶來(lái)耐腐蝕性差等風(fēng)險(xiǎn)。石墨烯-碳納米管復(fù)合導(dǎo)靜電填料有望解決這個(gè)問(wèn)題。新型納米導(dǎo)電劑，添加量少，保持了優(yōu)異的漆膜屏蔽性和力學(xué)強(qiáng)度，從而避免了加速腐蝕問(wèn)題。石墨烯具有3000~5000 W/mK超高熱導(dǎo)率，是良好的導(dǎo)熱、散熱、電加熱涂料的理想選擇，可應(yīng)用于電子、光伏、LED、5G基站等散熱等領(lǐng)域。

石墨烯具有極強(qiáng)的紫外光吸收能力，少量石墨烯添加到涂料中，無(wú)論是丙烯酸類，還是聚氨酯、聚硅氧烷，甚至氟碳漆，均能有效提升其耐UV、耐候性能，其機(jī)制在于石墨烯對(duì)紫外和可見(jiàn)光具有很強(qiáng)的吸收能力。此外，高質(zhì)量石墨烯可作為良好的疏水添加劑，解決有機(jī)硅等涂料提升疏水、超疏水性能。

綜上所述，選好石墨烯，用好石墨烯，做好涂料產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)，必將為涂料技術(shù)和市場(chǎng)帶來(lái)劃時(shí)代的變革。