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劉立偉  董事長(zhǎng) 

蘇州格瑞豐納米科技有限公司

?媒體采訪

鄂忠敏《涂層與防護(hù)》

人物簡(jiǎn)介

劉立偉，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員，博士生導(dǎo)師；蘇州格瑞豐納米科技有限公司董事長(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)中心顧問委員會(huì)委員；中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的標(biāo)委會(huì)委員；江蘇省涂料行業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)委員；蘇州工業(yè)園區(qū)納米領(lǐng)軍人才；Nature出版集團(tuán)Scientific Reports期刊編委會(huì)成員；參與起草HG/T3375-2019《石墨烯鋅粉涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；參加起草CSTM團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《涂料中石墨烯材料的測(cè)定》。

《涂層與防護(hù)》：環(huán)氧富鋅涂料的歷史、技術(shù)發(fā)展，和當(dāng)前的市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀？

環(huán)氧富鋅涂料，從20世紀(jì)40年代歐洲開始投入應(yīng)用，仍是中等和重防腐的重要選擇，市場(chǎng)規(guī)模巨大，當(dāng)前全球超過200多億。

在傳統(tǒng)環(huán)氧富鋅涂料中，為實(shí)現(xiàn)良好金屬防腐性能，需要大量鋅粉構(gòu)成電化學(xué)導(dǎo)電通路，要求不揮發(fā)分中金屬鋅用量大，高達(dá)60%~80%（HG/T3668-2009），大量鋅粉約占材料成本的60%~70%涂料在線coatingol.com。大量使用鋅粉不僅成本高，而且消耗稀缺的鋅粉資源。

然而，大量使用鋅粉資源，只是技術(shù)局限，并不是必須的。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，大量孤立的鋅粉并未發(fā)揮作用。ISO12944-5:2019的6.1指出隨著技術(shù)的發(fā)展，如果有新的涂料技術(shù)被證明和認(rèn)證有效，可以采用。

80多年以來，傳統(tǒng)環(huán)氧富鋅涂料，幾乎無重大的技術(shù)突破，技術(shù)停滯也導(dǎo)致嚴(yán)重產(chǎn)品同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)前處在產(chǎn)品生命周期的衰退期，衰退期特征是規(guī)模巨大價(jià)值很低，激烈競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致利潤(rùn)極低，甚至惡性競(jìng)爭(zhēng)出現(xiàn)偽劣富鋅產(chǎn)品充斥低端市場(chǎng)，已經(jīng)不具有前進(jìn)的動(dòng)力。

隨著新的石墨烯鋅粉涂料創(chuàng)新產(chǎn)品出現(xiàn)，性能優(yōu)異，具有極高的性價(jià)比，具有低碳、節(jié)約資源的社會(huì)價(jià)值，在具有創(chuàng)新實(shí)力企業(yè)推動(dòng)下，將逐漸滲透環(huán)氧富鋅市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和市場(chǎng)的替代和升級(jí)。

《涂層與防護(hù)》：鋅的資源和使用狀況令人堪憂，對(duì)富鋅涂料、鍍鋅產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生怎樣的影響？

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)2021年美國(guó)地質(zhì)勘探局(USGS)，全球探明鋅礦儲(chǔ)量2.5億噸，澳大利亞占總量的27%，中國(guó)占17%。2020年全球鋅礦產(chǎn)量1200萬噸。

2020年中國(guó)鋅的生產(chǎn)量420萬噸，占全球34%以上，生產(chǎn)量占比高于儲(chǔ)量占比，是全球最大的鋅消費(fèi)國(guó)。而中國(guó)鋅礦儲(chǔ)量4400萬噸，中國(guó)靜態(tài)可開采年限（當(dāng)期儲(chǔ)量/當(dāng)期產(chǎn)量）不超過10年。

金屬鋅儲(chǔ)量有限，如果不能有效控制、過度使用，將影響所有使用鋅粉的防腐涂料，如熱鍍鋅、環(huán)氧富鋅、無機(jī)富鋅、冷涂鋅等產(chǎn)品生命周期，甚至影響重防腐涂料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

《涂層與防護(hù)》：在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)框架下，鋅的生產(chǎn)狀況和市場(chǎng)走向如何？

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2020年，我國(guó)有色金屬二氧化碳總排放量約6.5億噸，占全國(guó)總排放量的6.5%。金屬的噸量生產(chǎn)碳排放量中鋅排第三，鋁>鎳>鋅。

原生鋅錠80%是濕法冶煉生產(chǎn)的，噸鋅冶煉生產(chǎn)耗電高達(dá)4000度，碳排放量約為5.19噸。生產(chǎn)涂料應(yīng)用的細(xì)鋅粉，要加熱到大約上千度高溫，生產(chǎn)1噸鋅粉，用電約1000度(kW/h)。金屬鋅冶煉和鋅粉生產(chǎn)都是高能耗的，都面臨能耗雙控和雙碳目標(biāo)壓力。

近期，鋅價(jià)格破位上漲，短期是國(guó)內(nèi)外能源電力供應(yīng)緊張，長(zhǎng)期看漲是因?yàn)殇\粉資源有限和減少碳排放壓力。隨著《鉛鋅行業(yè)規(guī)范條件(2020版)》對(duì)于行業(yè)的環(huán)保、能耗、技術(shù)等要求趨嚴(yán)，以及規(guī)范無序開采，對(duì)外依賴程度提升，金屬鋅生產(chǎn)成本將維持上升趨勢(shì)。

《涂層與防護(hù)》：鋅的資源問題日益突出，涂料行業(yè)也在致力于石墨烯低鋅涂料技術(shù)創(chuàng)新，近年來有哪些成效？

當(dāng)今，中國(guó)引領(lǐng)的石墨烯鋅粉涂料技術(shù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG/T 5573-2019），通過融合石墨烯創(chuàng)新技術(shù)，石墨烯替代大量鋅粉構(gòu)成導(dǎo)電通路，并對(duì)鋅粉和金屬提供良好的屏蔽保護(hù)。其中，干膜金屬鋅用量可降低至30%。

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%金屬鋅，耐中性鹽霧性能可高達(dá)3000~6000 h (單涂層，劃痕，90 μm膜厚以內(nèi))，耐鹽霧時(shí)間超過ISO12944定義的C5環(huán)境要求的3倍，超過《石墨烯鋅粉涂料》（HG/T 5573-2019）、《富鋅底漆》（HG/T 3668-2009）標(biāo)準(zhǔn)的3倍以上。

除了提升耐鹽霧性能，同時(shí)還提升施工便利性，高質(zhì)量石墨烯的合理使用，還具有非常好的厚膜抗開裂性能，增加漆膜韌性，并且提升漆膜與襯底基材的附著力。

石墨烯新材料創(chuàng)新技術(shù)對(duì)涂料產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，高質(zhì)量石墨烯鋅粉涂料，為實(shí)現(xiàn)省鋅、減碳、降本，發(fā)展石墨烯鋅粉涂料，是實(shí)現(xiàn)含鋅涂料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障措施。

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，今后沒有必要再浪費(fèi)鋅粉了。

《涂層與防護(hù)》：從節(jié)省鋅粉資源和材料成本上來看，石墨烯創(chuàng)新技術(shù)在富鋅防腐涂料替代升級(jí)的市場(chǎng)應(yīng)用前景如何？

高性能石墨烯鋅粉涂料在政策和標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，眾多研究院所和行業(yè)創(chuàng)新企業(yè)的參與和推動(dòng)，新的石墨烯鋅粉涂料賽道已經(jīng)形成，并開始逐步蓬勃發(fā)展，而且從國(guó)家政策、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)，逐步開始了企業(yè)、市場(chǎng)推動(dòng)。

通過節(jié)省鋅粉資源，降低環(huán)氧鋅粉涂料成本，降低一半以上的鋅粉，相當(dāng)于節(jié)約了25%左右的材料成本，利用高質(zhì)量石墨烯創(chuàng)新技術(shù)，可以大大提升產(chǎn)品附加值。

另外，高性能的石墨烯鋅粉涂料，可以減少維護(hù)，延長(zhǎng)使用年限，也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省資源和成本。尤其，新修改版的JT/T 722中橋梁主體涂層的保護(hù)年限均提高到30年（除了附屬鋼結(jié)構(gòu)）。

當(dāng)前，石墨烯防腐涂料在橋梁、石化、能源、風(fēng)電、海工、建筑鋼結(jié)構(gòu)等市場(chǎng)應(yīng)用逐漸展開，替代處在產(chǎn)品生命衰退期的傳統(tǒng)環(huán)氧富鋅已經(jīng)形成必然趨勢(shì)。

從技術(shù)發(fā)展、升級(jí)替代、性價(jià)比、節(jié)能減碳、節(jié)約資源來看，沒有必要再浪費(fèi)鋅粉資源了。

石墨烯創(chuàng)新技術(shù)，節(jié)省鋅粉資源，減少能耗和碳排放，符合國(guó)家“雙碳”目標(biāo)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，也符合涂料行業(yè)向綠色化、資源節(jié)約化發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)，提升防護(hù)性能，延長(zhǎng)防護(hù)時(shí)間，降低材料成本和維護(hù)成本。新技術(shù)將改變未來工業(yè)防腐涂料的市場(chǎng)格局，助力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。