石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究
技术应用与研究
2018·04
103
Chenmical Intermediate
当代化工研究
和填充物的玻璃内衬。可以充分吸收样品中的高沸点组合和非挥发性组分，避免色谱柱的堵塞。在全烃色谱分析当中，在普通直通式内衬中加入玻璃毛隔挡的特殊吸附物质，能够阻止未经处理的样品中含有的强极性非烃以及大分子沥青物质进入色谱柱。在天然气样品分析当中，一般都使用金属直通式内衬，对于氯仿抽提物这类特殊的物质，必须使用玻璃内衬。
其次，就是阀的应用。在气相色谱仪的应用过程当中，阀的主要作用是为气体和液体样品重复提供固定体积的进样。近年来，碎屑智能化技术的不断发展，阀已经可以实现简单的自动化。
最后，就是多种辅助进样系统的应用现状。比如用于注射在密闭、加热的小瓶中同样品保持平衡的顶空气体的顶空自动进样器。它能够分析固体样品，地表油气化探中的土壤样品，高沸点烃类样品等。而热解析器则可以通过释放样品当中的有机物，较为真实的反应样品中分子量烃所包含的地质信息。热解吸器同阀的结合能够在实现瞬间进样的基础之上，
实现样品进样的最大化和灵敏度。其具体的工作示意图如下：
同时还有热解分析器、吹扫补集器都得到了很好的发展，同时还有部分气相色谱仪进样系统正在完善的过程当中。
3.气相色谱仪进样系统的改进与应用的前景展望
针对气相色谱仪进样系统的改进与应用，应该注重以下几方面的科研力度。
首先，应该加强专业气相色谱仪进样系统的应用与研发技术人才的培养，以人才优势带动气相色谱仪进样系统的发展。其次，针对地面露头岩样、土壤吸附气以及含油气岩心等样品的分析，应该在进样系统当中开发挥发气体分析装置。不断完善热解气相色谱仪进样系统，开发新的仪器设备。加大油气田开发井当中的原油伴生气以及天然气的手提气相色谱快速检测仪器进行系统的研发力度，实现气相色谱仪进样系统检测样品的超临界抽提。最后，应该加强气相色谱仪进样系统仪器的检查和维护，加强仪器操作环境的管理和规范。
4.结语
随着我国综合国力的不断提升，加速了国内外关于气相色谱仪进样系统科研成果的交流探讨。有利于我国综合国内外的成功经验，进行气相色谱仪进样系统的进一步开发。相信在不远的将来，我国气相色谱仪进样系统的研发将取得突破性的进展。
?【参考文献】
[1]赵健,王志嘉,车东,刘征雨.几种国产气相色谱仪与进口气相色谱仪的比较[J].分析仪器,2016,(01):66-70.
[2]戴辰铖.便携式气相色谱仪控制系统的研究[D].导师:姜杰.哈尔滨工业大学,2013.
?【作者简介】
张峻滔（1987-），男，中国检验认证集团广东有限公司东莞分公司；研究方向：化工。
石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究
＊张 陆
（中国船舶工业系统工程研究院 北京 100094)
摘要：石墨烯改性涂料可以很长时间在高温环境下进行工作，可见这种涂料具备很不错的耐候性，光照老化等特性，石墨烯的这些特点
对于涂料有着很大的作用。将其加入到涂料中，可以提升涂料的耐冲击性、导热性与防腐性等，这种复核涂料可以在多种极端环境中使用。现如今，石墨烯的研究已经是十分热门的话题。本文对石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究展开分析，并提出相关解决策略。关键词：石墨烯；防腐涂料；应用研究
中图分类号：T 文献标识码：A
Study of Graphene and Its Application in Anticorrosion Coatings
Zhang Lu
（China Shipbuilding Industrial Systems Engineering Institute, Beijing, 100094）
Abstract ：Graphene modified coatings can work in a high temperature environment for a long time. It can be seen that this coating has good
weatherability, light aging and other characteristics. These characteristics of graphene have a great effect on the coating. Adding it to the coating can enhance the impact resistance, thermal conductivity and corrosion resistance of the coating, and this kind of reproof coating can be used in many extreme environments. Nowadays, the research on graphene has been a very hot topic. This paper analyzes graphene and its application in anticorrosive coatings, and puts forward relevant solutions.
Key words ：graphene ；anticorrosive coating ；application research 引言
石墨烯具备高比表面积，十分快速的导电性能以及十分
不错的高导热性等，可见石墨烯这种物质具备很多的功能，这也让其在涂料领域得到了大量的运用。因为石墨烯的高比表
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石墨烯防腐涂料
海洋工程石墨烯防腐涂料应用 目录 1. 我国海洋工程和防腐现状 (1) 2. 影响海洋工程腐蚀的因素 (1) 2.1 盐度 (1) 2.2 温度 (1) 2.3 pH值 (1) 2.4 海洋微生物腐蚀 (2) 3. 海洋工程在海洋环境各腐蚀带中的腐蚀机理 (2) 4. 海洋工程表面防护 (3) 4.1 耐腐蚀材料 (3) 4.2 电化学保护 (3) 4.3 表面涂层保护 (3) 5. 石墨烯防腐涂料 (4) 5.1 海洋防腐涂料性能要求 (4) 5.2 海洋工程石墨烯防腐涂料 (4) 5.3 海洋工程石墨烯防腐涂料发展过程中遇到的困难 (5) 6. 海洋工程石墨烯防腐涂料的工业化进程 (5)
1.我国海洋工程和防腐现状 我国是海洋大国，我国有1.8万公里海岸线，约300万平方公里的海洋面积，拥有丰富的海洋资源和蓬勃发展的海洋产业。随着经济的不断发展，海洋油气平台、海底管线、海上风电、船舶运输、跨海大桥、海洋交通设施等不断增加，沿海更拥有大量的海港码头、滨海电厂等设施。但海洋装备和工程材料长期处于海洋环境下工作，无法回避腐蚀损伤和磨蚀失效的问题。据统计，我国海洋腐蚀一年损失1.6万亿元，占全国GDP的3%，超过所有台风、洪涝等灾害总和的6倍。因此，海洋腐蚀与防护已成为我国经济发展中急需解决的问题。面对苛刻的海洋工作环境，研制具有良好防腐和耐磨性能的高性能涂料，是解决海洋材料腐蚀和磨蚀问题最有效的途径之一。另外，随着国家的发展和科技的进步，越来越多的海洋资源被人们发现并开采利用，利用海洋对于国家经济的发展和人类社会的进步具有深远的意义，那么海洋防腐的重要性就显得尤为重要。然而，我国海洋工程的防腐措施薄弱，亟需加强腐蚀保护。 2.影响海洋工程腐蚀的因素 海洋工程构筑物大致分为：海岸工程（钢结构、钢筋混凝土）、近海工程（海洋平台、钻井、采油、储运)、深海工程（海洋平台、钻井、采油、储运）、海水淡化、舰船（船体、压载舱、水线以上)，简称为船舶与海洋工程结构。 海洋工程在海水的腐蚀十分复杂，不同的部位所处的腐蚀环境不同，腐蚀情况也不相同。大体来讲，海洋工程在海水中的腐蚀主要受海水的盐度、温度、pH 值、大气环境、微生物等因素的影响。这些因素相互作用构成了对海洋工程的腐蚀。 2.1 盐度 盐度是海水最典型的特征之一，海水中的盐离子主要包括Na+、Mg2+、Cl-等。其中，NaCl 的浓度一般在3%左右，在这个浓度附近复试速度表现为最大值。当盐的浓度较低时，腐蚀速度随含盐量的增加而急速增加，主要由于Cl-的增加促进了阳极反应造成。另外，随着盐浓度的增加使氧的溶解度降低，当溶液中的盐度再继续增加时腐蚀速度明显下降。 2.2 温度 海水温度越高，就越能加快腐蚀的进行。海洋的温度和海水所处纬度有直接的联系，从赤道到两极的温度浮动从28 ℃~2 ℃。尽管有时局部的水温会高达35 ℃，但是陆地相比，水温几乎不受天气的影响。海水表面温度变化较大，这是由日照、辐射、降水、蒸发、热交换等原因造成的。 2.3 pH值 海水pH升高，有利于抑制海水对钢铁的腐蚀，但由于碳（CO2、HCO3-、CO32-）平衡的存在，海水的pH值稳定保持在8.0~8.3之间，不会对钢铁海水腐蚀产生明显的影响。在有微生物活动的海洋区域，微生物的一些产物（H2S）会导致pH下降，或者由于海藻的存在会导致pH 下降。温度对pH值也会产生影响，通常随pH 值随温度升高而降低，随温度降低而升高。海
石墨烯防腐涂层
5.石墨烯防腐涂料 对于防腐涂料来说，传统防护涂层受限于自身材料性质及工艺，对金属基体的腐蚀防护作用往往不理想，个别性能突出的成本又很高，降低了涂层的性价比，而且相当一部分涂层因含铅锌或铬酸盐等重金属或有毒物质，存在一定的环境污染风险，也消耗了大量的不可再生资源，不利于社会经济的可持续发展。因此，开发各类新型长效环保的海洋重防腐蚀涂料成为新热点。 海洋防腐涂料性能要求 海洋防腐涂料一般要求具有如下性能：①具有良好的物理性能。对腐蚀介质抗渗性好，对钢材表面附着力好；②具有良好的力学性能。耐海水冲刷、耐海冰碰撞、耐船舶停靠的磨损；③具有优异的化学性能。耐海水、耐盐雾、耐油、耐化学品、耐紫外线等的侵蚀；④与电化学保护系统相容性好。飞溅区和全浸区涂料要具有耐阴极剥离性；⑤具有良好施工性能。可在各种环境条件下对不同结构进行高质量涂装施工；⑥符合健康、环保、安全的要求。 海洋工程石墨烯防腐涂料 石墨烯广泛和独特的性能展现了其在金属材料防腐领域的巨大潜力。首先，石墨烯稳定的sp2杂化结构使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行；其次，石墨烯具有很好的热稳定性和化学稳定性，不论是在高温条件下（可高达1500℃），还是在具有腐蚀或氧化性的气体、液体环境中均能保持稳定。另外，石墨烯良好的导电、导热性能对金属服役的环境提供了有利条件。石墨烯还是目前为止最薄的材料，其对基底金属的影响可以忽略不计。同时还兼具高的强度和良好的摩擦学性能，不仅能提高导电性或耐盐雾性能，还能进一步降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料的耐磨性。在常用的环氧防腐涂料的基础上通过添加石墨烯制备的新型涂料不仅具有环氧富锌涂料的 阴极保护效应、玻璃鳞片涂料的屏蔽效应，更具有韧性好、附着力强、耐水性好、硬度高等特点，其防腐性能超过现有的重防腐涂料，可广泛应用于海洋工程、交通运输、大型工业设备及市政工程设施等领域的涂装保护。用石墨烯制备涂料来提高金属耐腐蚀性方面的潜能，在铜和镍的表面涂上石墨烯的试验证明，用化学气相沉积培育时，铜的腐蚀速度减慢7倍，这是在加氧硫酸钠（Na2SO4）溶液中与裸铜相比的情况。镍的腐蚀速度慢4倍。这些发现说明石墨烯是已知最薄防腐蚀涂层。因此，石墨烯将成为最理想的防腐涂层。 海洋工程石墨烯防腐涂料发展过程中遇到的困难 石墨烯的共轭结构导致其与水有机溶剂以及聚合物的相容性较差，因而增加了其在涂料领域中的应用难度。为解决该问题，将GO功能化改性，再按需要进行还原。如将石墨烯成功应用于防腐涂料，还需对其进行更多的功能化改性或与其他物质进行复合等方面的研究。石墨烯虽具有诸多优异性能，然而作为一个新的研究对象，还有很多未知的性质需要探究，作为防腐材料工业化应用前必须要完善相关的理论与实验研究，避免相反结果发生。同时海洋防腐涂料的研发具有科技含量高、研制周期长、投资大、技术难度高且风险大，国外海洋防腐涂料研发主要集中在实力雄厚的大公司或靠政府支持的部门。例如英国的P、美国的PPG、丹麦的Hemple、挪威的Jotun及日本的关西涂料等几家大公司均有上百年的相关涂料开发历史，在涂料生产供应、质量监督、涂装规范及涂装现场管理等方面形成了一整套十分严格和严密的体系，目前这些公司的产品占据了我国海洋防腐涂料的主要市场。 6.海洋工程石墨烯防腐涂料的工业化进程 我国海上风电发展规划提出，2015年开发建设500万千瓦，2020年开发建设3000万千瓦。 但海上风电设备要经历严苛的环境挑战，长期受到水汽、盐雾侵蚀及海浪的冲击，很容易发生腐蚀问题，因此，为保证风电装备20年的正常服务寿命，必须采取相关的保护措施，而涂料
石墨烯防腐散热涂料绝非概念
石墨烯防腐散热涂料绝非概念 广纳纳米对于石墨烯涂料的研究从未停止过。石墨烯作为一种新型纳米材料，是驱动涂料行业技术创新的重要原材料。2017年石墨烯涂料获得重大突破，在各行业中开始逐步运用，打破国外垄断，石墨烯涂料迅速发展。 石墨烯在涂料中应用 石墨烯在涂料中的应用主要表现为电子领域中的导热散热，海洋领域中的重防腐处理。在涂料中利用石墨烯的物理阻隔性能，可提高涂料的防腐、防污、阻燃效果；利用其高导电、高导热性能，可开发导电涂料、散热涂料、电磁屏蔽涂料等。 1、石墨烯重防腐 11月23日，在舟山500千伏联网工程现场，十余名工作人员正在给地面堆放整齐的一根根铁塔管杆喷刷“石墨烯重防腐涂料”，为这座在建的世界第一高塔穿上一身防腐“铠甲”。 长期以来，如何在湿度和盐度较高的海岛环境，减缓金属物的锈蚀，防止表面剥落，保证设备内部结构不受破坏，从而延长杆塔寿命，是沿海地区供电部门研究的一项重要课题，石墨烯重防腐涂料的应用，无疑是解决这个难题的有力方案。 2、石墨烯散热 石墨烯本身热导率高，高比表面积，能够增大涂层散热面积，广纳纳米充分运用这一点，研发出GN-706石墨烯高导热散热涂料，将散热涂料的导热系数提高到20W/M.K，散热膏的导热系数是2W/M.K与石墨烯散热涂料导热性能相差10倍。GN-706石墨烯高导热散热涂料在LED，舞台设备，电子设备均有应用。广纳纳米还做了个有趣的小实验，让更多人能够亲眼见证GN-706石墨烯高导热散热涂料的导热速度。 没有做石墨烯涂层的铝板与做了石墨烯涂层的铝板传热速度是有明显的差异，并且，做了石墨烯涂层，热量传导较为均匀，极大的提高了散热效率。 广纳纳米特有 1、航空级纳米复合陶瓷技术工艺，功效更稳定。 2、独特成熟的纳米陶瓷分散工艺技术，分散更均匀稳定;纳米微观颗粒间结合界面处理高效稳定，确保纳米复合陶瓷涂层与基材结合强度更好性能更优异稳定;纳米复合陶瓷的配
石墨烯防腐涂料
曼彻斯特大学发现石墨烯防腐涂料 曼彻斯特大学发现一层薄薄的石墨烯涂层可以用作防水耐化学涂料，可用于包装来保持食物的新鲜，防止金属结构腐蚀。只有一层原子厚度的的石墨烯可以通过氧化附着含氧官能团，这种超强防腐蚀性石墨烯氧化物可能会对化工、制药和电子行业产生重大影响。 氧化石墨烯溶液可喷涂用于各种表面，从玻璃等无机表面到金属金边甚至传统的砖头表面。在一个简单的化学处理后，得到的氧化石墨烯涂层具有石墨一样的化学和热稳定性，而且在力学方面还是人类已知的最硬材料。Rahul Nairr 博士和诺贝尔奖获得者Andre Geim领导的研究小组之前证明石墨烯氧化物制成的多层膜在干燥条件下真空密实，但如果暴露于水或蒸汽中，则本身可以作为分子筛，允许一定规模以下小分子通过。利用这点，可能对水净化应用有巨大的影响。 这截然不同的属性主要是由于氧化石墨烯薄膜的结构，由数以百万计的石墨烯纳米片相互随机堆叠，层与层之间存在着纳米级的毛细管力。水分子在这些纳米级的毛细血管力作用下可以拖动小原子和分子。本周Nature Communications的一篇报道中，曼彻斯特大学团队证明可以通过实践的化学处理可以紧密关闭那些nanocapillaries使用简单的化学处理纳米毛细管，这使得石墨烯薄膜机械性能更强，并且完全不透气体、液体或强烈的化学物质。例如，研究人员表明，覆盖着石墨烯漆的玻璃器皿或铜盘可以用作强烈腐蚀性酸容器。 现在石墨烯的特殊屏障性能涂料已经吸引了许多公司与曼彻斯特大学合作开发新的防护和防腐涂料。Nair博士说:“石墨烯漆将会给产品处理行业，包括任
何类型的保护，从空气，天气元素到腐蚀性化学物质带来真正的革命。这个工作的第一作者Yang Su博士补充道:“石墨烯涂料可以应用于几乎任何材料，无论是独立的塑料、金属或甚至沙子。例如，塑料薄膜涂有石墨烯可能用于医疗包装来提高保质期，因为它们对空气和水的渗透性的屏障功能比传统涂料要好。此外，薄层石墨烯漆透光性也不错。”
石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究
技术应用与研究 2018·04 103 Chenmical Intermediate 当代化工研究 和填充物的玻璃内衬。可以充分吸收样品中的高沸点组合和非挥发性组分，避免色谱柱的堵塞。在全烃色谱分析当中，在普通直通式内衬中加入玻璃毛隔挡的特殊吸附物质，能够阻止未经处理的样品中含有的强极性非烃以及大分子沥青物质进入色谱柱。在天然气样品分析当中，一般都使用金属直通式内衬，对于氯仿抽提物这类特殊的物质，必须使用玻璃内衬。 其次，就是阀的应用。在气相色谱仪的应用过程当中，阀的主要作用是为气体和液体样品重复提供固定体积的进样。近年来，碎屑智能化技术的不断发展，阀已经可以实现简单的自动化。 最后，就是多种辅助进样系统的应用现状。比如用于注射在密闭、加热的小瓶中同样品保持平衡的顶空气体的顶空自动进样器。它能够分析固体样品，地表油气化探中的土壤样品，高沸点烃类样品等。而热解析器则可以通过释放样品当中的有机物，较为真实的反应样品中分子量烃所包含的地质信息。热解吸器同阀的结合能够在实现瞬间进样的基础之上， 实现样品进样的最大化和灵敏度。其具体的工作示意图如下： 同时还有热解分析器、吹扫补集器都得到了很好的发展，同时还有部分气相色谱仪进样系统正在完善的过程当中。 3.气相色谱仪进样系统的改进与应用的前景展望 针对气相色谱仪进样系统的改进与应用，应该注重以下几方面的科研力度。 首先，应该加强专业气相色谱仪进样系统的应用与研发技术人才的培养，以人才优势带动气相色谱仪进样系统的发展。其次，针对地面露头岩样、土壤吸附气以及含油气岩心等样品的分析，应该在进样系统当中开发挥发气体分析装置。不断完善热解气相色谱仪进样系统，开发新的仪器设备。加大油气田开发井当中的原油伴生气以及天然气的手提气相色谱快速检测仪器进行系统的研发力度，实现气相色谱仪进样系统检测样品的超临界抽提。最后，应该加强气相色谱仪进样系统仪器的检查和维护，加强仪器操作环境的管理和规范。 4.结语 随着我国综合国力的不断提升，加速了国内外关于气相色谱仪进样系统科研成果的交流探讨。有利于我国综合国内外的成功经验，进行气相色谱仪进样系统的进一步开发。相信在不远的将来，我国气相色谱仪进样系统的研发将取得突破性的进展。 ?【参考文献】 [1]赵健,王志嘉,车东,刘征雨.几种国产气相色谱仪与进口气相色谱仪的比较[J].分析仪器,2016,(01):66-70. [2]戴辰铖.便携式气相色谱仪控制系统的研究[D].导师:姜杰.哈尔滨工业大学,2013. ?【作者简介】 张峻滔（1987-），男，中国检验认证集团广东有限公司东莞分公司；研究方向：化工。 石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究 ＊张 陆 （中国船舶工业系统工程研究院 北京 100094) 摘要：石墨烯改性涂料可以很长时间在高温环境下进行工作，可见这种涂料具备很不错的耐候性，光照老化等特性，石墨烯的这些特点 对于涂料有着很大的作用。将其加入到涂料中，可以提升涂料的耐冲击性、导热性与防腐性等，这种复核涂料可以在多种极端环境中使用。现如今，石墨烯的研究已经是十分热门的话题。本文对石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究展开分析，并提出相关解决策略。关键词：石墨烯；防腐涂料；应用研究 中图分类号：T 文献标识码：A Study of Graphene and Its Application in Anticorrosion Coatings Zhang Lu （China Shipbuilding Industrial Systems Engineering Institute, Beijing, 100094） Abstract ：Graphene modified coatings can work in a high temperature environment for a long time. It can be seen that this coating has good weatherability, light aging and other characteristics. These characteristics of graphene have a great effect on the coating. Adding it to the coating can enhance the impact resistance, thermal conductivity and corrosion resistance of the coating, and this kind of reproof coating can be used in many extreme environments. Nowadays, the research on graphene has been a very hot topic. This paper analyzes graphene and its application in anticorrosive coatings, and puts forward relevant solutions. Key words ：graphene ；anticorrosive coating ；application research 引言 石墨烯具备高比表面积，十分快速的导电性能以及十分 不错的高导热性等，可见石墨烯这种物质具备很多的功能，这也让其在涂料领域得到了大量的运用。因为石墨烯的高比表 上接第102页 下转第104页
石墨烯防腐涂料
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曼彻斯特大学发现石墨烯防腐涂料 曼彻斯特大学发现一层薄薄的石墨烯涂层可以用作防水耐化学涂料，可用于包装来保持食物的新鲜，防止金属结构腐蚀。只有一层原子厚度的的石墨烯可以通过氧化附着含氧官能团，这种超强防腐蚀性石墨烯氧化物可能会对化工、制药和电子行业产生重大影响。 氧化石墨烯溶液可喷涂用于各种表面，从玻璃等无机表面到金属金边甚至传统的砖头表面。在一个简单的化学处理后，得到的涂层具有石墨一样的化学和热稳定性，而且在力学方面还是人类已知的最硬材料。Rahul Nairr博士和诺贝尔奖获得者Andre Geim领导的研究小组之前证明石墨烯氧化物制成的多层膜在干燥条件下真空密实，但如果暴露于水或蒸汽中，则本身可以作为分子筛，允许一定规模以下小分子通过。利用这点，可能对水净化应用有巨大的影响。 这截然不同的属性主要是由于氧化石墨烯薄膜的结构，由数以百万计的石墨烯纳米片相互随机堆叠，层与层之间存在着纳米级的毛细管力。水分子在这些纳米级的毛细血管力作用下可以拖动小原子和分子。本周Nature Communications的一篇报道中，曼彻斯特大学团队证明可以通过实践的化学处理可以紧密关闭那些nanocapillaries使用简单的化学处理纳米毛细管，这使得薄膜机械性能更强，并且完全不透气体、液体或强烈的化学物质。例如，研究人员表明，覆盖着石墨烯漆的玻璃器皿或铜盘可以用作强烈腐蚀性酸容器。 现在石墨烯的特殊屏障性能涂料已经吸引了许多公司与曼彻斯特大学合作开发新的防护和防腐涂料。Nair博士说:“石墨烯漆将会给产品处理行业，包括