防腐行業(yè)新變局——新材料之王石墨烯
中國是海洋大國,有長達(dá)1.8萬公里海岸線,約300萬平方公里的海洋面積,擁有豐富的海洋資源和蓬勃發(fā)展的藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。據(jù)國家海洋局日前發(fā)布的《2017年中國海洋經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計公報》顯示,2017年全國海洋生產(chǎn)總值77611億元,海洋生產(chǎn)總值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的9.4%。
隨著中國海洋經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,尤其是中國海洋開發(fā)和一帶一路等國家戰(zhàn)略工程的落地,海洋油氣平臺、海底管線、海上風(fēng)電、船舶運(yùn)輸、跨海大橋、海洋交通設(shè)施不斷增加,沿海海港碼頭、濱海電廠等設(shè)施遍地開花。然而,在國內(nèi)大力倡導(dǎo)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)的同時,海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,仍然存在著資源耗損腐蝕的挑戰(zhàn)。
據(jù)估計,世界上約有20%的金屬材料因被腐蝕而無法回收,因此金屬的腐蝕及防護(hù)問題引起了世界各國的普遍重視。有關(guān)資料顯示,全世界每年因腐蝕形成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1萬億美元,約為地震、水災(zāi)、颶風(fēng)等自然災(zāi)害形成經(jīng)濟(jì)損失總和的6倍。而我國每年因腐蝕形成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.2萬億元,約建441個鳥巢、7個三峽工程、46條青藏鐵路。腐蝕所造成的損耗始終困擾著全球各行業(yè),這其中海洋腐蝕尤為嚴(yán)峻。
1、防腐涂料——抵御腐蝕的“防彈衣”
目前,腐蝕問題主要是通過防腐涂料對工程設(shè)備進(jìn)行裝涂來解決,作為抵御腐蝕的“防彈衣”,防腐涂料的市場需求日益高漲。在國內(nèi),尤其是對防腐規(guī)格有著嚴(yán)苛要求的石油化工、管道運(yùn)輸、海洋工程等行業(yè),對防腐材料及重防腐涂料的需求量始終保持著持續(xù)穩(wěn)定的增長趨勢。
十三五期間,我國涂料行業(yè)總產(chǎn)值年均增長底線在6.5%左右,到2020年,中國涂料行業(yè)總產(chǎn)值預(yù)計增長至5600億人民幣左右,總產(chǎn)量預(yù)計增長至2200萬噸左右。
其中,重防腐涂料作為在相對苛刻的腐蝕環(huán)境下,還能能達(dá)到比常規(guī)防腐涂料更長保護(hù)期的涂料,被廣泛應(yīng)用在具有嚴(yán)酷腐蝕條件下的工程設(shè)備及設(shè)施中。隨著國家對深海資源的勘探與開發(fā)以及“走向深海大洋”戰(zhàn)略目標(biāo)的實施,重防腐涂料將擁有更為廣闊的市場體量。
經(jīng)過對近年的數(shù)據(jù)分析我們發(fā)現(xiàn),2010-2017年間,中國重防腐涂料市場銷售收入呈波動增長趨勢,增長情況大致與工業(yè)總產(chǎn)值類似。2017年,重防腐涂料行業(yè)實現(xiàn)銷售收入884.65億元,同比增長了14.0%;而到2023年,重防腐涂料行業(yè)將實現(xiàn)銷售收入達(dá)1981億元。
2、高端防腐涂料難覓國產(chǎn)品牌 技術(shù)差距明顯
我國擁有千億級別的防腐涂料市場,但是國內(nèi)防腐市場格局卻是另一番景象。以船舶重防腐涂料市場為例,阿克蘇諾貝爾、PPG、海虹老人、佐敦、日本中涂、日本關(guān)西等國外企業(yè)基本瓜分了80%的市場份額。在2017年,海虹老人、日本中涂、日本關(guān)西和韓國KCC在集裝箱重防腐涂料市場的占有量甚至達(dá)到了驚人的95%,國外巨頭涂料企業(yè)基本形成了相對壟斷國內(nèi)市場的競爭格局。即便是重防腐涂料市場每年都在高速增長,給國內(nèi)企業(yè)成長帶來了一定契機(jī),但限于技術(shù)的差距,國內(nèi)防腐品牌明顯缺乏市場競爭力。
作為發(fā)展中國家,中國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展雖獲得了長足的進(jìn)步,但這并不意味著所有技術(shù)都能與國際上分庭抗禮,至少高端重防腐領(lǐng)域中國并不是。出于歷史原因,中國防腐涂料的研發(fā)起步較晚,加之國際社會對中國技術(shù)的長期封鎖,中國防腐涂料技術(shù)成長起來扔有不少的路要走。
據(jù)了解,在全球重防腐產(chǎn)業(yè)鏈中,從原料配方到技術(shù)研發(fā)等眾多鏈條環(huán)節(jié)中,中國涂料企業(yè)僅能位列中低端的第一梯隊。沒有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù),缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)設(shè)備迭代滯后等問題,對于我國藍(lán)色產(chǎn)業(yè)的長久發(fā)展非常不利。
時至今日,國內(nèi)一些特大型、重點(diǎn)工程項目,但凡需要高規(guī)格防腐處理技術(shù),均能看到國外品牌的身影。如在中國建造的全球最大的煤化工Flour工程中,指定使用阿克蘇諾貝爾和佐敦等公司的重防腐涂料。中國國內(nèi)第一高樓——上海中心大廈的相關(guān)防腐防火涂料基本上也采用了阿克蘇諾貝爾涂料,以上例子,不勝枚舉。長期被國外涂料巨頭把握住的這一關(guān)鍵資源,就像隨時被扼住的咽喉,一旦出現(xiàn)問題,僅腐蝕一項損失就不可估量。、
3、新材料之王石墨烯 促重防腐行業(yè)新變局
石墨烯作為新型的納米材料,有“新材料之王”的美譽(yù),其良好的阻隔性能和屏蔽性能,以及具有極為優(yōu)秀的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、超輕薄、超大比表面積等特性,讓其成為改善防腐涂料性能、降低防腐涂料成本的天然功能性材料。
經(jīng)過眾多權(quán)威實驗數(shù)據(jù)表明,石墨烯作為關(guān)鍵材料在防腐涂層發(fā)揮的作用尤為明顯,其可以有效地阻隔外界環(huán)境、腐蝕物質(zhì)等向金屬基材滲透和擴(kuò)散,并形成致密的保護(hù)層,具有防腐效果好,涂層厚度低,附著力高,重量輕,機(jī)械性能好,耐鹽霧性能極佳,壽命長久且成本低等優(yōu)勢,是傳統(tǒng)防腐涂料良好的升級替代產(chǎn)品。石墨烯一旦在防腐涂料中成功應(yīng)用,將大大改善腐蝕耗損對經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的負(fù)面影響,同時也將成為工業(yè)防腐涂料的一個嶄新的亮點(diǎn)和新的驅(qū)動點(diǎn)。
在日前發(fā)布的《2018石墨烯技術(shù)專利分析報告》中顯示,在全球所有石墨烯相關(guān)技術(shù)專利總量中,中國申請專利的數(shù)量最多,達(dá)37521件,躍居世界首位,占據(jù)了66.5%的份額。政策的支持、技術(shù)的驅(qū)動、資本的進(jìn)入,給中國科技創(chuàng)新“彎道超車”帶來了新機(jī)會,同時也為中國工業(yè)防腐涂料變革迎來了新的變革機(jī)遇。
據(jù)了解,國內(nèi)石墨烯防腐涂料的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟,相關(guān)技術(shù)研究、落地應(yīng)用產(chǎn)品隨著市場需求的擴(kuò)大,涂料企業(yè)的大力推廣,石墨烯防腐涂料正逐步被相關(guān)企業(yè)認(rèn)可。值得一提的是,在“外敵”壓境的嚴(yán)峻局勢下,石墨烯企業(yè)和涂料廠商有默契的展開了研發(fā)技術(shù)與生產(chǎn)技術(shù)的深度合作。
今年上半年,擁有石墨烯豐富研發(fā)經(jīng)驗的珠海聚碳復(fù)合材料有限公司,和國內(nèi)最大的涂料及涂裝方案提供商之一江門嘉寶莉化工集團(tuán)股份有限公司展開了在石墨烯環(huán)氧防腐底漆領(lǐng)域的合作。相信未來,在高端防腐涂料市場,中國防腐涂料品牌不僅可以奮起直追,甚至在國際平臺上也能與國際品牌分庭抗禮。
4、石墨烯防腐涂料優(yōu)勢明顯 經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效應(yīng)突出
相比傳統(tǒng)重防腐涂料,石墨烯防腐涂料除了在性能上有大幅改善,還具有傳統(tǒng)防腐涂料無法比擬的環(huán)保和成本優(yōu)勢。眾所周知,腐蝕是因為金屬表面接觸空氣、水或其他腐蝕介質(zhì)導(dǎo)致的,解決腐蝕的主要方法就是給金屬涂上涂層材料,通過物理隔絕、化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到防腐目的。目前在鋼結(jié)構(gòu)重防腐領(lǐng)域,全世界普遍采用富鋅涂料處理腐蝕,由于鋅的電極電位比鋼鐵低,通過犧牲陽極的作用使鋼鐵不易被腐蝕,但大量鋅粉的使用,不僅會增加增加涂裝成本,還會帶來嚴(yán)重的“鋅污染”。
石墨烯材料本身特性使得其在物理防腐和電化學(xué)防腐方面有著天然優(yōu)勢,石墨烯片層結(jié)構(gòu)層層疊加,交錯排列,在涂層中可形成“迷宮式”屏蔽結(jié)構(gòu),能夠有效抑制腐蝕介質(zhì)的浸潤、滲透和擴(kuò)散,提高涂層的物理阻隔性,同時,石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)使其具有很高的電子遷移率,表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性,其片層結(jié)構(gòu)亦能夠保證涂層間有較好的電化學(xué)接觸,形成強(qiáng)大的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而可以使用更少的鋅粉實現(xiàn)一樣的陰極保護(hù)作用。
而在石墨烯防腐涂料的配方中,主要指防腐原理是以屏蔽作用為主的粉體,均可以用石墨烯進(jìn)行替代改性,而石墨烯的添加量僅為0.5%-2%,便可取代30%-60%的防腐防銹填料,其降低成本、改善環(huán)境的意義,可見一斑。
6、及時雨——國產(chǎn)石墨烯新型重防腐涂料
國產(chǎn)石墨烯新型重防腐涂料的出現(xiàn)就像一場及時雨,不僅改善了國內(nèi)防腐涂料產(chǎn)品的防腐質(zhì)量,還填補(bǔ)了國產(chǎn)高端防腐品牌的市場空白。這對于保障海洋裝備、海洋工程和國家重大基礎(chǔ)設(shè)施的安全服役,促進(jìn)防腐涂料的產(chǎn)業(yè)升級,沖擊國際品牌在國內(nèi)市場的壟斷地位,提升中國藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)建設(shè)中的競爭力,保障國家安全和海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略都具有十分重大的戰(zhàn)略意義。