石墨烯防腐涂料

據相關統計，全世界每年因腐蝕造成的經濟損失約為7 000~10 000 億美元，約是地震、水災、臺風等自然災害造成經濟損失總和的6 倍。利用石墨烯優異的電學性能可制得性能卓越的防腐涂料。一般的防腐涂料涂覆在金屬上需要定期維護，只能實現短期內的防腐，而加入石墨烯的防腐涂料，則可以延緩金屬的腐蝕速度，顯著節約成本。2015年，江蘇道森新材料有限公司成功研發出石墨烯防腐涂料，填補了國內外將石墨烯應用于防腐涂料的空白。濟寧利特納米技術有限責任公司于2014 年底在山東省落成首條噸級石墨烯生產線，通過對石墨烯粉體材料進行大規模表面改性和分散技術研發，掌握了石墨烯防腐涂料的關鍵制備工藝，實現大規模生產，達到年產600~1 000 t 的產能。此外，寧波飛輪造漆有限責任公司也在致力于石墨烯防腐涂料方面的研究及生產。

石墨烯作為一種新型的防腐材料，在常用的環氧防腐涂料中通過添加石墨烯制備的新型涂料不僅具有環氧富鋅涂料的陰極保護效應、玻璃鱗片涂料的屏蔽效應，而且具有韌性好、附著力強、耐水性好、硬度高等特點，其防腐性能超過現有的重防腐涂料，可廣泛應用于海洋工程、交通運輸、大型工業設備及市政工程設施等的涂裝保護。

1.2 石墨烯改性無機涂料

達克羅處理是由一片片各自覆蓋鉻酸化合物的鋅片組成，形成的壁壘效應、鈍化作用、陰極保護作用，使涂層具有極佳的防腐性能。但因此引入了有害的鉻離子，尋找替代的材料是當務之急。

石墨烯改性無機涂料可以解決現有無機涂料在金屬表面附著力差的問題，無需對金屬表面進行噴砂處理或只需進行低表面處理，便可獲得良好的附著力效果。沈海斌等的研究結果表明：不添加鉻離子化合物而換成添加石墨烯，可有效提高達克羅涂料的防腐蝕性能及耐磨性，同時涂層的耐高溫性及加熱后的耐腐蝕性能也很優異。這一工藝在消除鉻重金屬污染方面具有突出的環保價值。

1.3 石墨烯阻燃涂料

石墨烯的二維片層結構，使其在涂層中層層疊加，形成致密的物理隔絕層，起到突出的物理隔絕作用，提高涂層的阻燃性能；石墨烯還可以與樹脂進行交聯復合，形成一層致密的保護膜，起到阻隔空氣的作用，從而發揮阻燃的效果；在高溫下，石墨烯涂層會生成CO2 和水，并生成更致密連續的炭層，起到進一步的阻隔作用，從而提高涂料的阻燃性能。石墨烯的導熱系數高，將其用于建筑隔熱涂料中可有效降低建筑物的內部溫度，增強節能效果。

1.4 石墨烯抗靜電涂料

抗靜電涂料廣泛用于電子、電器、航空及化工等各個領域，隨著現代科技的發展，對其抗靜電性能的要求越來越高。石墨烯所具有的高導電性、強力學性能等特點，有利于制備高性能、高強度的抗靜電涂料。

1.5 石墨烯導電涂料

石墨烯的共軛結構使之具有很高的電子遷移率和優異的電學性能，這是人們最希望可以利用的性能之一。傳統的導電涂料通過加入導電性物質作為添加劑來達到涂膜導電的目的。導電性添加劑通常為金屬或金屬氧化物顆粒（如銀粉、銅粉、氧化鋅等），以應用較為廣泛的銀粉為例，其用量、粒徑和形態都對涂料的導電性能有很大影響。相比銀粉，石墨烯除了有很好的導電性能外，還具備優異的機械性能及熱性能，是極佳的導電涂料添加劑。

1.6 石墨烯高導熱散熱性涂料

石墨烯的導熱系數為5 300 W·（m·K）-1，高于碳納米管和金剛石。石墨烯改性散熱涂料具有高的熱導率，同時，石墨烯的高比表面積使其可充分填充在涂層中，增大了涂層的散熱表面積，從而能夠降低物體表面和內部的溫度。石墨烯改性散熱涂料能夠長期在高溫下工作，耐磨性、抗沖擊性強，具有很好的耐候性，耐鹽霧老化、酸堿老化及光照老化等，在各種極端環境下均可使用。可以用于需要散熱的物件，如LED、工業設備、汽車零部件等。

1.7 石墨烯在水性涂料中的應用

石墨烯與各種涂料樹脂通過物理共混、原位聚合和溶膠- 凝膠技術等法復合；或用偶聯劑修飾等工藝，這些工藝在改性水性涂料中均已證實可行，且涂料性能改進明顯。

國內發表的石墨烯改性水性涂料的論文和專利多是實驗室成果，要達到實用并產業化還有很多研發工作要做。

1.8 石墨烯在防火涂料中的應用

石墨烯在防火涂料中的應用已經在世界范圍內得到相當重視，相應的研究工作也已廣泛展開。石墨烯- 聚合物復合涂層增強了防火涂料的熱穩定性和阻燃性能。石墨烯與其他阻燃劑協同作用能進一步提高氣體阻隔性能，抵御火災時有毒、易燃氣體的散逸。石墨烯在高溫下具有增強和保持涂層表面完整性的能力，有助于延遲結構坍塌的發生。預計未來石墨烯在防火涂料中的應用將會在配方優化和與現有阻燃材料、涂層技術相結合等方面被進一步深入研究。

1.9 石墨烯防污涂料

于歡以石墨烯/TiO2 復合材料替代氯化亞銅毒性防污劑，考察了水性聚氨酯涂層的耐生物附著性、表面性能、力學性能和耐水性能，得到了性能優良的海洋防污涂層。

劉文超以氧化石墨烯作為納米銀的載體，制備了氧化石墨烯/ 納米銀復合材料。抑菌圈試驗表明，復合材料具有很高的穩定性以及良好的抑菌性和明顯的殺菌效果，可用于制備海洋防污涂料。

1.10 石墨烯抑菌涂料

研究發現，在石墨烯表面，細菌的細胞無法生存，而它對人類細胞卻無不良影響，因此石墨烯可用于制做繃帶、食品包裝甚至抗菌T 恤。蔣保江采用原位化學還原方法制備了Ag/ 石墨烯復合體，并以大腸桿菌為受試菌株，測試了該材料的抑菌效果。試驗結果表明：Ag/ 石墨烯復合體對大腸桿菌具有優異的抑菌性能。利用石墨烯的抗菌性制備的抑菌涂料可應用于醫院、醫療器械、食品儲運、幼兒園、廚房、衛生間等需要防菌抑菌的場合。

1.11 石墨烯自修復涂料

利用石墨烯的高硬度、高強度、高韌性、高透明性可制備用于汽車、家具、地板、文物等領域的保護涂料，并有望獲得具有抗劃傷以及輕微劃傷自修復功能的涂膜。

1.12 石墨烯風電涂料

常州第六元素科技股份有限公司與江蘇海力風電設備科技有限公司、江蘇道森新材料有限公司簽訂了《石墨烯防腐涂料戰略合作框架協議》，將共同研發用于海上風電設備的以石墨烯為主體的烯鋅型防護涂料。該新開發的烯鋅型重防腐涂料，充分利用了石墨烯良好的遮蓋性及導電性，其防腐性能超過傳統的環氧富鋅重防腐涂料4 倍以上，并且該涂料可以做到薄涂、增加涂布面積及提高涂料使用率。江蘇海力風電公司總經理沙德權表示，這項技術將填補國內外將石墨烯運用于風電防護涂料領域的技術空白，打破國外產品的壟斷局面，推動我國風電產業設施涂料的國產化進程，大幅提高設備的抗腐蝕能力，降低設備維護成本，實現綠色能源高效產出。