水性石墨烯涂料的特点

石墨烯是一种具有蜂巢晶格状平面薄膜结构的新型防腐纳米材料，是世上最薄的防腐蚀材料，可用于金属防护，其良好的阻隔性能和屏蔽性能，有“新材料之王”的美誉，目前，石墨烯复合防腐涂料的研究主要以溶剂型复合材料为主。溶剂型涂料中含有大量的有毒重金属和高VOCs，随着人们环保意识的不断提高，涂料的发展向着水性方向快速转变，开发低成本、高性能、绿色环保的新型石墨烯水性复合防腐涂料已成为重防腐蚀涂料的重要发展方向。

石墨烯具有的独特性能， 为改善水性涂料的致密性、阻隔性、机械性能以及防腐性能带来新的改进途径。

涂料是一个复杂的配套体系，在制作过程中需要添加各种助剂填料等，这些添加部分的选择也是多样的，因此针对不同的腐蚀环境选择何种石墨烯和水性防腐涂料形成完整的配套体系是研究的重点。少量的石墨烯可以优化树脂组装结构，提高有序度，起到有效防腐作用，量太少起不到预想的作用，而过量石墨烯的加入会加速基体腐蚀。当石墨烯填料添加量过大时，石墨烯容易发生聚集，在涂层中出现大量的无序堆积，形成硬的团聚体成为涂料缺陷；另一方面会使涂料的黏度过高，影响涂层的成膜性和附着力，使得涂层产生大量的裂纹和缺陷，促进腐蚀的进行，因此需要对特定的涂料体系选择理想的石墨烯添加量。 石墨烯的π-π结构和强的范德华力，自身容易发生团聚，而且团聚体难以再分开不能有效阻隔腐蚀介质；石墨烯本身具有既不亲水又不亲油的结构特征，与很多制备涂料的基材的润湿性差，在防腐涂料中很难分散，水、有机溶剂以及聚合物间不能形成稳定的化学键结合，导致其与树脂间的界面结合力微弱，相容性差，易发生相分离，严重影响涂层的性能。 一般的分散剂分子又较难与石墨烯形成较强的物理吸附作用，所以使用表面活性分散石墨烯的物理手段也将受限，使用化学改性，势必干扰或一定程度上破坏π-π的完整性，从而降低或失去本征态石墨烯的优异性能。石墨烯的分散还面临着实际生产操作性方面的难题。例如，4%浓度的水型石墨烯浆料已是膏态，不具有流动性，这为生产过程中物料传输、分散和化学反应造成了困难。

目前世界各国对防腐涂料的发展提出越来越多的要求，防腐涂料正向高性能化、功能化、绿色化的方向发展，加快石墨烯在水性防腐涂料中的应用研究，对于加快水性涂料的转型，推动环保型重防腐涂料的发展进程，具有深远的战略意义和广阔的发展前景。