水性石墨烯涂料的特點

石墨烯是一種具有蜂巢晶格狀平面薄膜結(jié)構(gòu)的新型防腐納米材料，是世上最薄的防腐蝕材料，可用于金屬防護，其良好的阻隔性能和屏蔽性能，有“新材料之王”的美譽，目前，石墨烯復(fù)合防腐涂料的研究主要以溶劑型復(fù)合材料為主。溶劑型涂料中含有大量的有毒重金屬和高VOCs，隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，涂料的發(fā)展向著水性方向快速轉(zhuǎn)變，開發(fā)低成本、高性能、綠色環(huán)保的新型石墨烯水性復(fù)合防腐涂料已成為重防腐蝕涂料的重要發(fā)展方向。

石墨烯具有的獨特性能， 為改善水性涂料的致密性、阻隔性、機械性能以及防腐性能帶來新的改進途徑。

涂料是一個復(fù)雜的配套體系，在制作過程中需要添加各種助劑填料等，這些添加部分的選擇也是多樣的，因此針對不同的腐蝕環(huán)境選擇何種石墨烯和水性防腐涂料形成完整的配套體系是研究的重點。少量的石墨烯可以優(yōu)化樹脂組裝結(jié)構(gòu)，提高有序度，起到有效防腐作用，量太少起不到預(yù)想的作用，而過量石墨烯的加入會加速基體腐蝕。當(dāng)石墨烯填料添加量過大時，石墨烯容易發(fā)生聚集，在涂層中出現(xiàn)大量的無序堆積，形成硬的團聚體成為涂料缺陷；另一方面會使涂料的黏度過高，影響涂層的成膜性和附著力，使得涂層產(chǎn)生大量的裂紋和缺陷，促進腐蝕的進行，因此需要對特定的涂料體系選擇理想的石墨烯添加量。 石墨烯的π-π結(jié)構(gòu)和強的范德華力，自身容易發(fā)生團聚，而且團聚體難以再分開不能有效阻隔腐蝕介質(zhì)；石墨烯本身具有既不親水又不親油的結(jié)構(gòu)特征，與很多制備涂料的基材的潤濕性差，在防腐涂料中很難分散，水、有機溶劑以及聚合物間不能形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵結(jié)合，導(dǎo)致其與樹脂間的界面結(jié)合力微弱，相容性差，易發(fā)生相分離，嚴(yán)重影響涂層的性能。 一般的分散劑分子又較難與石墨烯形成較強的物理吸附作用，所以使用表面活性分散石墨烯的物理手段也將受限，使用化學(xué)改性，勢必干擾或一定程度上破壞π-π的完整性，從而降低或失去本征態(tài)石墨烯的優(yōu)異性能。石墨烯的分散還面臨著實際生產(chǎn)操作性方面的難題。例如，4%濃度的水型石墨烯漿料已是膏態(tài)，不具有流動性，這為生產(chǎn)過程中物料傳輸、分散和化學(xué)反應(yīng)造成了困難。

目前世界各國對防腐涂料的發(fā)展提出越來越多的要求，防腐涂料正向高性能化、功能化、綠色化的方向發(fā)展，加快石墨烯在水性防腐涂料中的應(yīng)用研究，對于加快水性涂料的轉(zhuǎn)型，推動環(huán)保型重防腐涂料的發(fā)展進程，具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義和廣闊的發(fā)展前景。