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導(dǎo)語(yǔ)

近日，一石墨烯重型工業(yè)添加劑項(xiàng)目投產(chǎn)吸引了編者的眼球。據(jù)悉，改項(xiàng)目總投資5500億元，其第一期項(xiàng)目設(shè)計(jì)生產(chǎn)3000噸/年石墨烯重型工業(yè)助劑（包括2000噸/年高性能工業(yè)助劑和1000噸/年水性工業(yè)助劑）。

石墨烯到底有什么魅力？使得這項(xiàng)目投資者投5千億？其實(shí)，石墨烯涂料目前是國(guó)內(nèi)的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)，該產(chǎn)品被列入了中國(guó)制造2025，已在國(guó)內(nèi)多項(xiàng)工程中成功應(yīng)用涂料在線coatingol.com。

一、這些大橋都在用

新型石墨烯鋅基氟碳超耐久防護(hù)涂層技術(shù)是由石墨烯改性富鋅（環(huán)氧或無(wú)機(jī)）底漆、石墨烯環(huán)氧云鐵中間漆、石墨烯改性氟碳面漆構(gòu)成，用于鋼結(jié)構(gòu)防腐可達(dá)到30年以上，甚至50年的耐久性使用壽命，被譽(yù)為“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平”，并獲得北京市科委京津冀協(xié)同創(chuàng)新推動(dòng)專項(xiàng)支持，該技術(shù)已列入新版JT/T 722《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》中，并成功應(yīng)用于福廈高鐵泉州灣、安海灣大橋、蒙華鐵路、雅萬(wàn)鐵路、廣湛線等項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝，為我國(guó)鐵路、公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝的優(yōu)化升級(jí)貢獻(xiàn)一份力量。

早前就有企業(yè)利用石墨烯與片狀鋅粉的二維共軛導(dǎo)電功能，復(fù)配VCI氣相緩蝕劑，選用高性能無(wú)機(jī)樹(shù)脂，將四者的優(yōu)異性能充分結(jié)合，使其成為具有領(lǐng)先水平的重防腐涂料。并應(yīng)用在“海南文昌火箭發(fā)射基地”、福廈高鐵主體結(jié)構(gòu)、蒙西華中鐵路等項(xiàng)目上。其中蒙西華中鐵路項(xiàng)目更是經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工程監(jiān)理抽檢，證實(shí)其涂層體系附著力（拉開(kāi)法）測(cè)試結(jié)果＞15MPa，另?yè)?jù)UVB人工氣候老化測(cè)試，已超過(guò)6800h，保光率超 90%，人工老化QUV（UVB)試驗(yàn)2000小時(shí):相當(dāng)于最惡劣環(huán)境下5-7年。

二、石墨烯在涂料上性能優(yōu)良

電學(xué)特性：石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm2/（V·s），這一數(shù)值超過(guò)了硅材料的10倍，是已知載流子遷移率最高的物質(zhì)銻化銦（InSb）的兩倍以上。在某些特定條件下如低溫下，石墨烯的載流子遷移率甚至可高達(dá)250000cm2/（V·s）。

熱學(xué)特性：石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)性能。純的無(wú)缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/mK，是為止導(dǎo)熱系數(shù)最高的碳材料，高于單壁碳納米管（3500W/mK）和多壁碳納米管（3000W/mK）。當(dāng)它作為載體時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)也可達(dá)600W/mK。

力學(xué)特性：石墨烯是已知強(qiáng)度最高的材料之一，同時(shí)還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達(dá)1.0TPa，固有的拉伸強(qiáng)度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強(qiáng)度，平均模量可達(dá)0.25TPa。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔，因而石墨紙顯得很脆，然而，經(jīng)氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨紙則會(huì)異常堅(jiān)固強(qiáng)韌。

光學(xué)特性：石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性，在較寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收率約為2.3%，看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內(nèi)，厚度每增加一層，吸收率增加2.3%。大面積的石墨烯薄膜同樣具有優(yōu)異的光學(xué)特性，且其光學(xué)特性隨石墨烯厚度的改變而發(fā)生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結(jié)構(gòu)。

基于石墨烯的優(yōu)良性能，石墨烯成為新一代涂料的焦點(diǎn)。帶有大量含含氧基團(tuán)的功能化石墨烯，它與樹(shù)脂、高分子材料的結(jié)合力強(qiáng)，及其適合作補(bǔ)強(qiáng)材料或功能化材料。石墨烯涂料在防腐、導(dǎo)電、抗靜電等領(lǐng)域性能優(yōu)秀。

三、石墨烯技術(shù)突破， 推動(dòng)成本下降

重防腐涂料下游應(yīng)用需求快速增長(zhǎng)，但上游的樹(shù)脂、顏料、助劑等原材料技術(shù)未能被國(guó)內(nèi)企業(yè)完全突破，由于受到原材料供應(yīng)的制約，產(chǎn)能擴(kuò)張潛力有限，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)積極與高校和科研機(jī)構(gòu)合作解決這一問(wèn)題，例如：電網(wǎng)新材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室由浙江寧波供電公司與中科院寧波材料所聯(lián)手研發(fā)的石墨烯重防腐涂料不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)電網(wǎng)防腐涂料技術(shù)空白，還打破了國(guó)際壟斷。

目前這種新型涂料已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)推廣階段，預(yù)計(jì)年產(chǎn)5000噸左右，當(dāng)前珠海聚碳復(fù)合材料有限公司已經(jīng)掌握了石墨烯重防腐涂料核心技術(shù)，其自主研發(fā)的石墨烯重防腐涂料，成本低且環(huán)保，早已通過(guò)3600小時(shí)耐鹽霧檢測(cè)，防腐性能遠(yuǎn)超世界海洋重防腐體系標(biāo)準(zhǔn)，抗腐蝕強(qiáng)，同品質(zhì)防腐價(jià)格比國(guó)外進(jìn)口低20%左右。

此外，孚日集團(tuán)上市公司與青島宣威涂層材料有限公司自主研發(fā)了環(huán)境友好型水下固化防腐涂層材料，攻克海洋鋼結(jié)構(gòu)的大氣和水下部位的防腐蝕的技術(shù)難題，突破國(guó)外長(zhǎng)效防腐的技術(shù)壁壘，制備出的可水下固化的長(zhǎng)效防腐涂層材料已廣泛應(yīng)用于國(guó)家的碼頭、電廠等的重大建設(shè)工程防腐，助力海洋經(jīng)略發(fā)展。

重防腐涂料的生產(chǎn)成本主要包括原料成本和加工成本：在原材料上，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)重防腐涂料所使用的原材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，成本高，技術(shù)突破有望解決進(jìn)口替代問(wèn)題，有助于企業(yè)降本增效；在加工成本上，目前存在的問(wèn)題是生產(chǎn)規(guī)模偏小，加工成本較高，但隨著規(guī)模的擴(kuò)大，預(yù)期加工成本走低。同時(shí)，部分國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)借助區(qū)位優(yōu)勢(shì)壓縮成本，如國(guó)內(nèi)重防腐涂料企業(yè)主要集中在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)三大涂料生產(chǎn)基地，利用當(dāng)?shù)亓己玫臓I(yíng)商環(huán)境進(jìn)行投資生產(chǎn)，為中高端涂料產(chǎn)品提供了良好的市場(chǎng)環(huán)境，降低了生產(chǎn)運(yùn)輸成本。

此外，國(guó)內(nèi)相關(guān)石墨烯重防腐企業(yè)數(shù)量?jī)H有3家，且均有局限性，未來(lái)要想在這個(gè)市場(chǎng)掘金，還需要行業(yè)內(nèi)企業(yè)的共同努力。