一、石墨烯涂料發(fā)展歷史

1.1、石墨烯涂料發(fā)展起源

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)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，中國(guó)的石墨烯規(guī)?；圃臁⑹┎牧显诜栏苛蠎?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。

1.2、《石墨烯鋅粉涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG/T 5573-2019）

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)幾乎都布局開展了石墨烯相關(guān)的涂料產(chǎn)品開發(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)修改意見稿也增加了高性能石墨烯鋅粉涂料。可以預(yù)見，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)。

1.3   石墨烯的優(yōu)異性能

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。

1.4   石墨烯的成本優(yōu)勢(shì)

人們一提及石墨烯材料，便感覺成本太高，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。