石墨烯改性重防腐涂料在世界最高输电铁塔的防腐应用

针对世界第一380 m输电铁塔在临海海洋大气腐蚀环境的防腐耐候需求,设计石墨烯改性重防腐涂料体系 (包括环氧石墨烯防腐底漆、环氧石墨烯阻隔中间漆和氟碳耐候面漆,其中氟碳面漆采用红白相间颜色,具有防腐和航空标识功能) 对输电铁塔进行防护涂装。通过实验室配方优化、石墨烯改性重防腐涂料性能检测和示范工程涂装,最终定型涂料配方体系。同时针对临海环境室外涂装工况,介绍石墨烯改性重防腐涂料在铁塔镀锌管件的施工工艺和施工经验。     

湿固化型石墨烯改性重防腐涂料的性能研究

目的 为延长如输电塔架等金属构件的服役期限,制备一种湿固化型石墨烯改性重防腐涂料,并测试表征和分析漆膜的防腐性能和作用机制。方法 以湿气固化型聚氨酯树脂为主要成膜物,铝鳞片代替传统锌粉为主要防腐填料,石墨烯为改性剂搭配形成复合导电填料体系,借助定位排列剂等助剂制备了湿固化型石墨烯改性重防腐涂料。通过沉降测试、结合强度测试、水接触角测试、电化学测试、扫描电镜（SEM）分析、耐中性盐雾实验等手段,对涂层的常规理化性能、防腐蚀性能及微观形貌进行了表征分析,并探讨了石墨烯-铝鳞片复合填料防护体系的防腐蚀作用机理。结果 定位剂有助于提高涂料的分散性和稳定性,经过石墨烯改性后,重防腐涂层的结合强度、耐盐水性、耐候性等常规理化性能明显提升,固含超过70%,达到高固含的环保要求;水接触角增至115°,涂层疏水性有效改善;中性耐盐雾试验进行1000 h时涂层划痕处有明显的腐蚀迹象,但表面未发生起泡、剥落等缺陷,单边扩蚀小于2 mm,石墨烯质量分数为0.8%的涂层性能达到最佳,耐盐雾时间达5000 h以上,此时涂层湿结合强度仍达到8.3 MPa,电化学腐蚀速率仅为0.011 673 mm/a,耐腐蚀性能优异。结论 石墨烯-铝鳞片复合防护体系的力学性能、机械封闭和阴极保护功能优异,属于一种底面合一的涂料,适用于湿热工业-海洋大气环境的腐蚀防护工作。     

一种输电铁塔用高适应性防腐涂料的研制和应用

在重污染工业区、尾气排放量较高的市区以及沿海地区,大部分输电铁塔塔件的镀锌层几年即出现部分或完全腐蚀。为提高输电设备在此环境下的运行寿命,研制了一种高耐候长寿命防腐涂料,这种涂料可阻隔腐蚀介质到达锌层表面发生电化学腐蚀,解决镀锌构件在特殊气候条件下的腐蚀问题。另外,该涂层对带锈锌、锈蚀钢材、旧有涂层同样具有良好的兼容性,是一种提高输电安全性、降低户外维修成本的有效方法。     

重防腐喷涂施工常见误区及对策

重防腐涂料喷涂工艺通常运用于防腐寿命要求高、使用环境苛刻的产品,典型的如风力发电机、海洋船舶部件等,这些产品的重防腐漆料、喷涂实施过程均有细致严格的要求.重防腐涂料喷涂后,其形成涂层的主要特点:①厚膜化,重防腐涂料干膜厚度通常在200μm以上,甚至可高达2mm;②重防腐喷涂层需要具有在苛刻条件下长效防腐的能力,在化工大气和海洋环境里,一般要求可使用10年或15年以上;③涂层有良好的附着力、物理性能和力学性能,对钢铁基体或其它被涂物有较强的附着力.     

输配电铁塔的腐蚀与防护

叙述了输配电铁塔的腐蚀机理及其腐蚀过程,介绍了作为铁塔的重要防腐蚀手段－热浸镀锌和涂料涂层技术的应用情况与特点。提出了对处于化工大气、沿海、酸雨、潮湿等苛刻腐蚀环境下输配电铁塔的防护采用热浸镀锌与涂料涂层双重防蚀体系是一种长效且经济的办法,并分析了热浸镀锌与涂料复合防护层寿命的主要影响因素。     

三种导电防腐涂层的耐蚀性能研究

分别制备聚苯胺改性石墨烯、纳米粒子改性石墨烯和石墨/炭黑复合物三种导电防腐涂料,并将其分别涂覆在Q235钢表面制备导电防腐涂层接地材料。采用接触角仪、电化学阻抗谱、Tafel极化曲线和光学显微镜,研究了该上述涂层在酸性土壤模拟液中的腐蚀性能。结果表明:三种导电防腐涂层均具有优良的防腐性能和较大的接触角。纳米粒子改性石墨烯涂层和聚苯胺改性石墨烯涂层防腐效果大于石墨/炭黑复合导电涂层。纳米粒子改性石墨烯涂层和聚苯胺改性石墨烯涂层的保护效率分别高达92.09%和91.44%。     

海洋多功能平台石墨烯基重防腐及防污工程顺利竣工并交付

正2016年12月7日,中科院宁波材料所承担的"万山号"波浪能海洋发电平台石墨烯基重防腐与防污工程在广东省中山市某船厂顺利竣工并交付,这是我国石墨烯基海洋重防腐涂料和防污涂料首次在大型海洋多功能平台的工程化应用,是继宁波材料所石墨烯基重防腐涂料在沿海和工业大气污染地区国家电网大型输电铁塔、西南地区光伏发电装置、石化装备以及航天装备等领域规模示范应用以来,在海洋工程     

中科院宁波材料所石墨烯基重防腐涂料进入大规模示范应用阶段

正中科院宁波材料所薛群基院士和王立平研究员带领的海洋功能材料团队研制的石墨烯基重防腐涂料已实现规模量产并进入大规模示范应用阶段。目前正在扩充建设年产5000吨石墨烯重防腐涂料生产线,批量产品已在国家电网沿海地区和工业大气污染地区大型输电铁塔、     

石墨烯防腐涂层"腐蚀促进行为"解决策略的研究进展

石墨烯凭借其良好的力学性能、高的长径比以及优异的不可渗透性,在涂层防护领域得到了人们的广泛青睐.然而,由于石墨烯超高导电性引起的"腐蚀促进行为",限制了其在防腐涂料领域的进一步发展.综述了石墨烯的腐蚀促进行为对涂层防腐性能的影响,以及解决石墨烯腐蚀促进行为的策略.首先,概述了石墨烯的结构特点及其在防腐涂料领域应用过程中存在"微电偶腐蚀"的问题;其次,从3个方面(改善涂层的屏蔽性能、增强涂层的力学性能、改善涂层的阴极保护作用)对石墨烯的防腐机理进行了阐述;最后,从石墨烯的导电性、电势以及氧还原催化活性等角度,对其腐蚀促进行为的机理进行了分析.针对石墨烯在防腐涂层领域应用过程中存在"微电偶腐蚀"的问题,重点归纳了石墨烯表面绝缘化,石墨烯面内掺杂N、B、F等原子、开发石墨烯富锌涂层,设计石墨烯基自修复功能涂层,以及寻找h-BN等类石墨烯结构的二维纳米材料等多种解决策略,并对以上所有解决策略的最新研究进展进行了全面的综述.最后,展望了石墨烯在防腐涂料领域的发展趋势及主要研究方向.     

石油钻井平台防腐涂层体系、涂料浅析

根据石油钻井平台在不同海域的腐蚀环境情况以及腐蚀规律,对海洋石油钻井平台重防腐涂料的选择要求及涂层体系配套进行了概述,并介绍了几种具有明显防腐效果的防腐涂料。通过涂料种类和防护功能的分类讨论,介绍了底漆,中间漆和高耐候性的面漆等功能各异、效果突出海洋重防腐油漆的研究现状,并指出了今后的发展趋势。     

输电铁塔防护用低表面处理涂料

针对锈蚀输电铁塔在防护过程中存在着除锈等级不高、涂层与基体表面附着力差的问题,开发了一种可用于锈蚀热镀锌钢表面的转化-稳定型低表面处理涂料,分析了各组分的作用,研究了磷酸锌、鳞片状锌粉、锈蚀转化剂用量及涂膜厚度对涂层性能的影响。对所制备的涂料进行实验室性能测试和户外应用试验,低表面处理涂料防腐蚀性能和施工性能均表现良好。     

输电线路铁塔腐蚀等级评定规则

采用热镀锌层剩余厚度和通过人工目视宏观检测的铁塔塔材表面腐蚀形貌作为评判依据,并借鉴钢材表面腐蚀程度的划分和涂层老化评级方法等相关标准,制定了输电线路铁塔腐蚀等级评定规则,并提出了处理建议。该评定规则易于输电线路技术监督人员掌握和应用,使其能够在现场快速准确地对输电线路铁塔腐蚀等级进行判定,并以此为依据制定下一步的处理方案。     

输电塔塔腿镀锌层电化学腐蚀性能研究

目的利用冷镀锌层进行输电塔塔腿防护和损伤修复。方法采用电化学腐蚀试验,并结合扫描电子显微镜等试验手段,研究输电塔塔腿镀锌层的耐腐蚀性能。结果在Na Cl和NaHSO_3溶液中进行电化学腐蚀时,镀锌层的腐蚀速率随着溶液pH的增大而下降,腐蚀电流密度减小,耐腐蚀性能逐渐变好。在pH为4的酸性溶液中,锌层表面凹凸不平,腐蚀产物主要是ZnSO_4。在中性和碱性溶液中,锌层溶解减弱,腐蚀后锌层表面较为平整,腐蚀产物呈针状或片状,腐蚀产物为ZnSO_4和Zn_5(OH)_8C_(12)·H_2O。结论在NaCl和NaHSO_3酸性溶液中,镀锌层腐蚀电位较低,腐蚀速度较快,镀锌层发生晶界腐蚀而使表面凹凸不平。随着pH值的增大,镀锌层腐蚀速度快速降低,在pH值为10的碱性溶液中,镀锌层腐蚀速度显著降低,耐腐蚀性能增强。     

锌铝/富铝复合涂层在海洋环境中的耐蚀性研究

在锌铝涂层表面喷涂HD590富铝涂液形成复合涂层,对比了锌铝涂层与复合涂层的附着强度、耐磨性、微观形貌,并通过中性盐雾试验、海洋平台棚下大气暴露试验和海水周期喷淋试验,对比研究了二者的耐蚀性。结果表明:复合涂层的附着强度比锌铝涂层提高了30%,耐磨性好,涂层厚度满足紧固件工件的配合精度要求;复合涂层的抗盐雾腐蚀性能和耐海洋环境腐蚀性能优于锌铝涂层,其防腐机理为屏蔽作用、钝化作用和阴极保护相结合;防腐过程中,富铝层发生活化反应,产生一定的牺牲阳极保护作用,同时使涂层腐蚀电位负移,提高了其阴极保护作用。     

石墨烯基防腐涂层研究进展

自石墨烯发现以来,其优异的导电性、力学性能、热导性、光学性能等吸引了研究学者的广泛关注。此外,石墨烯稳定的sp2杂化结构使其自身具有良好的化学惰性、抗氧化能力和抗渗透性,被认为是一种理想的防腐材料,在金属材料的防腐领域具有非常大的应用前景。基于此,综述了石墨烯防护薄膜和石墨烯/有机涂层在金属腐蚀防护领域的研究进展,并从分散角度阐述了石墨烯的功能化对有机涂层防腐性能的影响;同时归纳了石墨烯的高导电性对有机涂层防护性能的影响以及防护机理。最后展望了石墨烯薄膜和石墨烯有机涂层在金属腐蚀防护应用方面面临的一系列难题以及发展方向。     

石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层研究

目的研究石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层对碳钢板的防腐性能。方法采用高分子辅助电化学法合成具有优异水分散性的功能化石墨烯,并将其加入到偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂涂层中,用于碳钢板的表面防腐。通过透射电镜、拉曼光谱和纳米粒度仪对石墨烯的结构和水分散性进行了表征。利用Tafel曲线、电化学阻抗谱和硫酸铜点滴试验,研究了石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层的耐蚀性能。结果透射电镜和拉曼光谱分析表明成功制备了石墨烯,且石墨烯的Zeta电位值约为-50 m V,赋予了石墨烯优异的水分散性。Tafel曲线测试显示,相对于偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层,加入石墨烯后,复合涂层的腐蚀电流密度明显下降,当石墨烯含量为0.10%(占有机硅氧烷改性树脂的质量百分比)时,腐蚀电流密度下降至0.554×10-6 A/cm2。电化学阻抗谱测试中,石墨烯含量为0.10%的复合涂层的阻抗值最大,表现出良好的抗腐蚀性能。结论所制备石墨烯的加入能够提高石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层对腐蚀因素(水和氧气)的阻隔作用,使复合涂层具有优异的耐蚀性能。     

接触网部件材料在模拟典型大气环境介质中的腐蚀——热浸镀锌材料的腐蚀(I)

采用腐蚀失重法与显微镜技术,研究了电气化铁路接触网热浸镀锌部件材料在模拟典型大气环境(海洋环境、工业环境、城市环境)介质中的腐蚀及其形貌。结果表明,热浸镀锌材料在模拟城市大气环境介质中的腐蚀最为严重,工业环境次之,海洋环境腐蚀最轻。二次加工与成型会引起镀锌层局部破损致使基材局部暴露与镀锌层形成电偶对,会加重热浸镀锌部件的腐蚀,且破损面积越大腐蚀越严重。同样,热浸镀锌部件与不锈钢紧固件耦接会形成电偶腐蚀,也会加重热浸镀锌部件的腐蚀。建议针对电气化铁路各段不同的大气环境,选择不同的接触网零部件材料、或者采用相应的防腐措施。在接触网构件加工和装配过程中,建议改进加工工艺程序,避免热浸镀锌部件的二次加工或者成型;建议采用绝缘措施,以达到热浸镀锌部件与不锈钢紧固件之间的绝缘耦接,避免电偶腐蚀发生。