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)材料改進后具有優(yōu)異性能或新功能的材料，新材料的運用是涂料行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的重要基礎(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)展帶來了新的市場機遇。

中國涂料行業(yè)歷經(jīng)100多年的發(fā)展，已經(jīng)超過3千多億市場規(guī)模。從政策法規(guī)、標準、國際競爭、行業(yè)趨勢等幾個方面，涂料行業(yè)從以前的高速發(fā)展邁入了創(chuàng)新驅(qū)動、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，厚度僅為幾個原子層，對所有原子、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、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，在涂料中實現(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、機械性能增強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值。

石墨烯自從2004年英國研究人員發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)有16年發(fā)展時間，經(jīng)歷新材料產(chǎn)業(yè)的研發(fā)、驗證、產(chǎn)業(yè)放大、市場開拓周期長的必經(jīng)過程。石墨烯材料入選國家統(tǒng)計局發(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、儲罐、汽車的前沿新材料入選。

2012年左右，美國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)化進程中，中國的石墨烯規(guī)模化制造、石墨烯材料在防腐涂料應(yīng)用都處于國際領(lǐng)先地位。中國的高質(zhì)量石墨烯制造企業(yè)，以及具有創(chuàng)新意識的內(nèi)、外資涂料企業(yè)起到了引領(lǐng)作用。在產(chǎn)業(yè)化推動過程中，經(jīng)歷了質(zhì)疑、觀望、嘗試到積極推動的認識轉(zhuǎn)變過程。

在眾多從業(yè)人員、企業(yè)、機構(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，這個發(fā)展趨勢來自于技術(shù)的變革以及為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的價值和動力。在政策制定部門、科研院所、行業(yè)專家、投資機構(gòu)、眾多石墨烯、涂料和用戶企業(yè)，以及標準和設(shè)計機構(gòu)等多年共同推動下，研發(fā)、驗證、規(guī)模生產(chǎn)、產(chǎn)品、標準、案例以及市場等均有進展和收獲。

1.2、《石墨烯鋅粉涂料》行業(yè)標準（HG/T 5573-2019）

歷時3年多的立項審批的《石墨烯鋅粉涂料》行業(yè)標準（HG/T 5573-2019）于2020年7月1日實施，參與起草單位多達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)計院開始了石墨烯基高性能涂料的引入，還有一些采用了團標并已經(jīng)開展了幾年的石墨烯防腐涂料的工程應(yīng)用。國內(nèi)外具有創(chuàng)新意識和能力的一些知名涂料企業(yè)，歷經(jīng)多年的研發(fā)、測試和試產(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)進入到了快速發(fā)展階段。國內(nèi)外具有研發(fā)實力的企業(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?！豆窐蛄轰摻Y(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》（JT/T 722）交通運輸部行業(yè)標準修改意見稿也增加了高性能石墨烯鋅粉涂料。可以預(yù)見，未來橋梁、石化設(shè)施、儲罐、軌道交通、建筑鋼結(jié)構(gòu)、海工、風電、汽車等將得益于石墨烯改性防腐涂料的長效耐久防護。

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，石墨烯增強腐蝕防護性能也表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的性能。通過優(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。對于環(huán)保（水性、無溶劑、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于粉末涂料，通過石墨烯的使用 ，可以提升其在C5環(huán)境下使用的能力。對于無溶劑、高固含涂料，除了能提升耐鹽霧性能之外，還能對其抗開裂性能起到提升作用。在降低VOCs方面，通過使用高質(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

人們一提及石墨烯材料，便感覺成本太高，無法使用。前些年，石墨烯材料價格確實很高，然而，當前的石墨烯材料價格已經(jīng)降低1~2倍，已經(jīng)能為涂料企業(yè)降低材料成本，或為終端用戶帶來綜合成本降低。而且，隨著制備規(guī)?；l(fā)展和技術(shù)提升，還有價格降低的空間。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，也能實現(xiàn)材料成本的降低。而且，通過石墨烯的使用，可以優(yōu)化配方，使涂布率得到提高，實現(xiàn)施工成本進一步降低。其次，通過石墨烯材料的使用，由于防腐性能的大大提升，有的可以通過減少施工漆膜厚度，節(jié)省材料降低成本。再次，通過石墨烯提升漆膜的防腐耐久性，提高工程質(zhì)量，延長漆膜使用壽命，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。