海洋工程用防腐涂料知識

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點擊次數:1277 更新時間:2019年01月19日11:47:04 打印此頁 關閉

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海洋防腐涂料可分為海洋鋼結構防腐涂料和非鋼結構(主要指海洋混凝土)防腐涂料。海洋防腐涂料體系主要有無機富鋅、有機富鋅、有機硅、環氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷類涂料,可根據不同海洋環境腐蝕特點和防腐年限選用不同的涂料和涂層體系。在海洋環境中,材料腐蝕損傷的本質是電化學腐蝕,其機制是水、氧和氯離子等腐蝕因子在多重海洋環境因素耦合作用下滲透到材料表面所導致的電化學腐蝕和氯離子腐蝕。通常在有機涂層中加入納米級的無機填料如SiO2、TiO2、ZnO、BaSO4等無機納米填料可以和有機高分子樹脂形成良好的協同作用,填充涂層的空隙,增強涂層的致密性和抗離子滲透性,并且能改善涂層的流變性能,增加涂層的附著力、硬度,光潔度和耐熱耐老化性能,是海洋重防涂料的重要發展方向之一。另外在重防腐涂層體系中加入鱗片狀填料也具有很好的阻隔腐蝕介質滲透效應。常用的鱗片狀填料主要有片狀的云母、云母氧化鐵、石墨、片狀鋅粉、不銹鋼和玻璃鱗片等。其中片狀云母、云母氧化鐵、石墨等由于價格便宜,在船舶防銹涂料中得到大量應用,然而較厚的無機片層填料(2~5 μm)要求涂層的厚度遠大于常規涂層防護體系,涂裝工藝復雜。


自從2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功從石墨中剝離出單層石墨烯以來,石墨烯以其獨特而優異的導電性、化學和熱穩定性、熱傳導性、潤滑性以及力學性能等迅速引起學術界和產業界的重視。特別是單層石墨烯厚度僅有一個碳原子直徑大小(0.335 nm), 其穩定的SP2雜化結構使其能在金屬與腐蝕介質間形成物理阻隔層,阻止腐蝕介質的擴散和滲透, 被認為是已知最薄的腐蝕防護涂層。將石墨烯二維納米片加入到防腐涂料中,可以綜合石墨烯及有機涂料的性能,是最有可能實現石墨烯涂料在防腐領域應用的途徑。石墨烯的超薄二維納米片層結構可以通過“迷宮式”的物理屏障作用阻止腐蝕介質在涂層中的擴散,顯著降低金屬的腐蝕速率,提高金屬的耐蝕能力。同時石墨烯的小尺寸效應,可以填充到涂層體系的孔隙和缺陷中,減少涂層裂紋,增加涂層的致密性。石墨烯優良的化學穩定性可以提高涂層的耐熱性,耐酸堿性,而石墨烯的高導電性和潤滑性可以賦予涂層新的性能有導靜電,自潤滑和耐磨性能。另外從電化學角度說,石墨烯的高導電性能夠迅速轉移腐蝕電流,防止在金屬表面發生電化學反應,對金屬底材起到鈍化作用,進而提高涂料的耐腐蝕性能。當然也有研究認為石墨烯的高導電性會加速石墨烯的電化學腐蝕。

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