下载文档原格式
材料界“网红一哥”——石墨烯5大应用领域，产业浪潮开启看点：应用领域不断拓展，石墨烯大规模产业化即将开始。
石墨烯属于二维碳纳米材料，具有优秀的力学特性和超强导电性导热性等出色的材料特性，其下游应用主要涵盖基础学科、新能源电池、柔性显示屏、传感器及复合材料等领域。
石墨烯的大规模商业应用方向主要分为粉体和薄膜，其中石墨烯粉体目前主要用于新能源、防腐涂料等领域，石墨烯薄膜主要应用于柔性显示和传感器等领域，其中来自新能源的需求超过 70%。
全球石墨烯行业市场规模呈稳步增长态势。
预计到 2020 年末，全球和国内石墨烯行业市场规模分别为 95 亿美元和 200 亿元，中国石墨烯市场规模约占全球石墨烯总市场规模的 30%，并有逐年提高的趋势。
本期的智能内参，我们推荐国信证券的研究报告，揭秘石墨烯的性能特点、产业链概况、下游需求和国内外行业现状。
本期内参来源：国信证券1性能强大的新材料之王石墨烯是 2004 年用微机械剥离法从石墨中分离出的一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，英文名为 Graphene，为一层碳原子构成的二维晶体。
石墨烯与其他有机高分子材料相比，有比较独特的原子结构和力学特性。
石墨烯的理论杨氏模量达 1.0TPa，固有的拉伸强度为 130Gpa，是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，被誉为“新材料之王”、“黑金”。
▲典型的石墨烯结构图▲ 单层石墨烯是其他碳材料的基本元素石墨烯按照层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。
按照功能化形式可以分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等。
按照外在形态、又可分为片、膜、量子点、纳米带或三维状等。
▲石墨烯分类石墨烯具有超强导电性、良好的热传导性、良好的透光性、溶解性、渗透率、高柔性和高强度等出色的材料特性。
它的的应用领域非常广泛，主要集中在基础学科、新能源电池、柔性显示屏、传感器及复合材料等领域。
石墨烯应用领域有哪些？纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。
其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。
其中石墨烯都可以应用在哪些领域呢？纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。
本文主要介绍一下石墨烯的应用领域。
纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
那么下面我们来看一下，石墨烯应用领域有哪些？微电子：微电子技术是高科技和信息产业的核心技术。
微电子产业是基础性产业，之所以发展得如此之快，除了技术本身对国民经济的巨大贡献之外，还与它极强的渗透性有关。
随着集成电路技术的·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、发展，使整机、电路与元件、器件之间的明确界限被突跛，器件问题、电路问题和整机系统问题已经结合在一起，体现在一小块硅片上，这就形成了固体物理、器件工艺与电子学三者交叉的新技术学科一微电子学。
但是随着微电子学的发展，新的极限也显现出来，石墨烯新材料为解决这个极限提供了可能性，并且石墨烯芯片已经制造了出来，唯一需要突破的就是工业化，只要这个问题得到解决就会迎来计算机新的技术革命。
电子导线：美国一联合研究小组称，他们在利用石墨烯制造纳米电路领域获得了突破：设计出了简便、快速的纳米电线制造方法，能够调谐石墨烯的化学特征，使氧化石墨烯从绝缘物质变成导电物质。
这被认定为石墨烯电子学领域的一项重要发现，相关研究报告发表在6月11日出版的《科学》杂志上。
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用【摘要】石墨烯是一种具有优异导电、高强度和超薄结构的二维材料，自其发现以来，一直备受关注。
本文探讨了石墨烯表面改性在涂层中的应用。
通过实现石墨烯表面改性，可以增强其与其他物质的相容性和粘附性，提高涂层的耐久性和性能。
石墨烯在涂层中的应用优势主要包括其高导电性和强度优势，可以应用于防腐涂料和导电涂料中。
石墨烯改性涂层的性能优化也是当前研究重点之一。
结合石墨烯的特性和优势，预计石墨烯在涂层领域有广阔的应用前景，为涂层提供了新的可能性。
石墨烯的发现和表面改性对涂层领域带来了重要的突破，为未来涂料技术的发展开辟了新的研究方向。
【关键词】石墨烯, 表面改性, 涂层, 应用, 优势, 性能优化, 防腐涂料, 导电涂料, 可能性, 应用前景1. 引言1.1 石墨烯的发现与特性石墨烯是由石墨经过化学还原、机械剥离等方法获得的一种二维晶体材料，是由一个原子层组成的二维晶体材料。
石墨烯具有很多优异的特性，比如高导热性、高机械强度、高光学透明度等，是一种具有广泛应用前景的新型材料。
石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功分离出石墨烯，从而引发了全球范围内对石墨烯研究的热潮。
石墨烯具有很高的电子迁移率和热传导率，使其成为理想的导电材料和热导材料。
石墨烯还具有出色的力学性能，比如高弹性模量和强度，使其在纳米材料领域具有广泛的应用前景。
石墨烯的发现为材料科学和技术领域带来了新的突破，为石墨烯在涂层领域的应用提供了强有力的支撑。
1.2 对石墨烯表面改性的重要性石墨烯表面改性的重要性主要体现在以下几个方面：改性可以增加石墨烯与其他物质的相互作用力，提高其在复合材料中的分散性和增强性能；改性可以使石墨烯具有更多的功能化官能团，拓展其在不同领域的应用，如生物医药、传感器等；通过表面改性可以提高石墨烯的稳定性和耐久性，使其更加适合工业化生产和应用。
2 石墨烯防腐机理2.1 屏蔽作用将防腐涂料涂抹于金属表面上，能够有效隔绝金属基体本身与周边空气两者，这种类型的保护作用就是屏蔽作用[3]。
通常情况下所使用涂料，若只涂单层时其厚度相对比较小，很难起到完全隔绝腐蚀性离子的作用，这主要是因为高聚物膜层一般都存在一定的孔洞，而这些孔洞的平均直径大约为10-5cm ～10-7cm 之间，但是水分子直径和氧分子直径一般在十几纳米左右，在这种情况将石墨烯这种具有纳米性质的材料融入防腐涂料中，能够起到填补涂料本身存在的缺陷作用，以此来隔绝水、氧气等一些气体原子渗透涂层。
根据相关实验研究结果表面，氧气分压所处环境在10-4mbar 以上，石墨烯也可以有效保护金属基底，有效避免其受到腐蚀影响。
基于以上，运用石墨烯材料应用于金属防护涂层所用的防腐涂料中，能够其实避免金属表面与具有腐蚀性、氧化性的介质进行接触，有效防护基地材料。
2.2 缓蚀作用所谓缓蚀作用，就是基于涂料本身特有的成分与金属基体两者发生反映后，促使金属表面因此出现纯化或者是形成具有保护性质的一层防护膜层，通过这种方式来强化涂料的防护作用，将石墨烯加入其中，能够起到对镀层金属的钝化作用，对提升金属基底的耐腐蚀性能具有积极性应用意义。
2.3 加固作用就金属材料本质特征来讲，其经常使用的聚合物涂层很容易某种物质刮坏，但通过将石墨烯与防腐涂料融合于一体后使用，因石墨烯本身具有的机械、摩擦方面的应用性能优势，能够起到强化材料在减摩以及抗磨方面的应用优势；除以上之外，石墨烯还具有重量轻、特性超薄的特征，不会对金属基底带来其他不良的使用影响。
3 石墨烯在防腐涂料中的应用3.1 石墨烯-环氧树脂涂料所谓石墨烯-环氧树脂涂料，简单来讲就是采用物理混合的方式将自制石墨烯分散液和双组份水性环氧树脂两者混合起来制作而成[4]。
其一，通过对极化曲线、电化学阻抗以及中性0 引言就石墨烯改性涂料的特性来讲，能够实现长时间在高温环境下开展工作，由此可以看出，这种类型的涂料具有良好的耐热性、耐光照老化等优势，而石墨烯的这些应用优势对于涂料而言具有非常大的应用意义，因此将石墨烯与涂料两者结合起来使用，能够有效强化涂料在使用中的导热性、防腐性等应用性能，同时也可以应用于各种环境相对比较恶劣且极端的环境下使用。
石墨烯导电涂料性能研究及应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维材料，具有可重复制备、高比表面积、高导电性、高机械强度、透明性等优异的物理和化学特性，被广泛应用于能源储存、传感器、生物医药等领域。
其中，石墨烯导电涂料作为石墨烯应用中的一种重要形态，在电子、光电、涂料等领域展现出较高的应用潜力。
一、石墨烯导电涂料的性能1、高导电性由于石墨烯单层结构的存在，石墨烯导电涂料具有空气中最高的导电性，电导率达到了50,000 ~ 100,000 S/m。
因此，在电子芯片、电极、电池等领域中，石墨烯导电涂料得到了广泛应用。
2、高机械强度石墨烯导电涂料具有令人惊讶的高机械强度和硬度，因此非常适合用于造成存储、弹性等应用中。
3、优异的透明性石墨烯导电涂料具有高透明度，光学透过率高达97%，在太阳电池等光电应用中具有广泛的应用前景。
二、石墨烯导电涂料的应用1、电光设备石墨烯导电涂料具有材料省、制作方便、性能优异等优点，被广泛应用于Touch Panel, FPD，LCD，OLED等电光设备中。
例如，石墨烯导电涂料可用于电子墨水、柔性电路、散热片等。
2、化学储能石墨烯导电涂料在化学储能技术中也有广泛应用，石墨烯导电涂料的高导电性可以使其用于制备石墨烯锂离子电池，并且也可以成为一种高效的电容器材料。
3、环保涂料在环保涂料应用领域，石墨烯导电涂料也具有广泛的应用前景，由于石墨烯导电涂料具有较好的导电性和透明性，所以在光伏电池制备中也有一定的应用。
三、石墨烯导电涂料未来发展趋势石墨烯导电涂料的发展方向主要有以下几方面：1、石墨烯导电涂料在新能源开发领域应用的推广；2、发展石墨烯导电涂料的多功能性；3、提高石墨烯导电涂料的工业化水平。
总之，石墨烯导电涂料的应用潜力巨大，具有广泛的市场前景，而其未来的发展也需要多专家的探索，以推动石墨烯的工业化进程，从而更好地为人类社会提供高品质、高效率的新产品。
疏水亲油石墨烯
疏水亲油是指某种物质既能够与水亲和，又能与油或有机溶剂产生亲和力的特性。
石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，由于其特殊的结构和性质，使其具有疏水亲油特性。
石墨烯由单层碳原子组成，每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键。
由于石墨烯的结构非常紧密和平整，使其具有良好的疏水性，即石墨烯不易与水发生相互作用。
同时，石墨烯中的碳原子之间也存在着π共轭键，这使得石墨烯具有一定的亲油性，能够与油或有机溶剂形成相互作用。
利用石墨烯的疏水亲油性，可以应用于油水分离、油污处理等领域。
通过将石墨烯材料制备成吸附材料或膜，可以实现高效、高选择性地去除水中的油污染物。
此外，石墨烯还可以用于油水分离器、防水涂料、油品回收等应用中。
总之，石墨烯具有疏水亲油特性，这使得它在油水分离和油污处理等领域有着广泛的应用前景。
《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》篇一一、引言随着环境保护意识的日益增强，水性涂料因其低污染、低毒性、环保等优点逐渐成为涂料领域的研究热点。
其中，水性环氧防腐涂料以其优异的防腐性能和良好的装饰效果在工业防腐领域得到了广泛应用。
然而，传统的水性环氧防腐涂料仍存在耐磨性、耐候性及防腐性能的不足。
为了进一步提高其性能，研究人员将目光投向了新型的纳米材料，如胺基化石墨烯。
本文旨在研究胺基化石墨烯的制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用，为水性环氧防腐涂料的性能提升提供新的思路。
二、胺基化石墨烯的制备1. 材料与方法胺基化石墨烯的制备主要采用化学气相沉积法（CVD）和化学还原法相结合的方法。
首先，通过CVD法在铜箔上制备出高质量的石墨烯薄膜；然后，通过氧化和胺基化反应将胺基（如-NH2）引入石墨烯表面；最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯。
2. 制备过程及原理制备过程中，首先将石墨粉进行氧化处理，使其表面含有丰富的含氧官能团。
然后，在高温条件下，利用CVD法在铜箔上生长出石墨烯薄膜。
接着，通过化学反应将胺基引入石墨烯表面，形成胺基化石墨烯。
最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯，得到纯净的胺基化石墨烯。
三、胺基化石墨烯在水性环氧防腐涂料中的应用1. 胺基化石墨烯的分散与改性将制备好的胺基化石墨烯加入到水性环氧树脂中，通过高速搅拌和超声波分散技术使其均匀分散在涂料中。
为了提高其与环氧树脂的相容性，还可采用偶联剂进行表面改性。
2. 涂料的制备与性能测试将经过分散和改性的胺基化石墨烯与水性环氧树脂混合均匀，再加入其他助剂如分散剂、成膜助剂等，搅拌均匀后即可得到胺基化石墨烯水性环氧防腐涂料。
通过实验测试其性能，包括干燥时间、附着力、硬度、耐磨性、耐候性及防腐性能等。
四、实验结果与分析通过实验发现，添加了胺基化石墨烯的水性环氧防腐涂料在各方面性能上均有显著提升。
其干燥时间缩短，附着力增强，硬度、耐磨性和耐候性均有所提高。
高纯度石墨烯用途
高纯度石墨烯具有许多潜在的应用领域。
以下是一些常见的用途：
1. 电子学和纳米电子学：高纯度石墨烯具有优异的电子传输性能，可用于制备高性能的半导体器件、电极材料和导电材料。
它可以应用于智能手机、平板电脑、显示器等电子产品中。
2. 能源储存：石墨烯具有高比表面积和优异的电导性能，可用于制备高性能的锂离子电池、超级电容器和燃料电池。
3. 材料强化剂：高纯度石墨烯可用作填充剂，增强材料的力学性能。
它可以应用于塑料、橡胶、复合材料等领域，提高材料的强度和硬度。
4. 光学应用：石墨烯具有优异的光学性能，如高透明度、宽波段吸收和强烈的拉曼散射。
它可以应用于光电子器件、传感器和光学涂料中。
5. 生物医学：高纯度石墨烯在生物医学领域具有广泛的应用前景，如药物传输、生物传感器、组织工程和癌症治疗等。
6. 水处理：石墨烯具有高效的吸附性能和氧化性，可用于水处理、废水处理和污水处理中的去除有害物质。
7. 润滑剂：石墨烯的层状结构使其在润滑领域具有优异的表现。
高纯度石墨烯可以用作高温润滑剂、固体润滑剂和润滑涂层。
这些仅是高纯度石墨烯的一些常见应用，随着研究和技术的发展，石墨烯的更多应用领域可能会被发现。
石墨烯的功能化改性及应用研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的物理、化学和机械性能。
自2004年被成功分离以来，石墨烯在能源、材料、生物医学等领域的应用引起了广泛。
然而，石墨烯的化学稳定性、生物相容性以及在水溶液中的分散性等问题限制了其广泛应用。
因此，对石墨烯进行功能化改性具有重要的实际意义。
功能化改性是提高石墨烯应用性能的有效途径。
改性的方法主要包括氧化、还原、官能团化、共价键合等。
通过这些方法，可以改变石墨烯的表面性质、水溶性、分散性等，以满足不同应用场景的需求。
氧化石墨烯是一种常见的石墨烯衍生物，通过在石墨烯表面引入羟基、羧基等基团，提高其水溶性和分散性。
还原氧化石墨烯则是在氧化石墨烯的基础上，通过还原剂将氧化基团还原为氢基团，以恢复石墨烯的导电性能。
官能团化石墨烯是通过化学反应在石墨烯表面引入特定官能团，如氨基、巯基等。
这些官能团可以与其它分子或离子反应，实现对石墨烯功能的进一步拓展。
共价键合则是通过在石墨烯表面引入功能化的基团，实现与其他分子或材料的键合。
经过功能化改性后，石墨烯在各个领域的应用研究得到了广泛开展。
在电子领域，功能化石墨烯可用于制作透明导电膜、场效应晶体管、储能器件等。
在纳米制备领域，功能化石墨烯可用于制备纳米药物、纳米催化剂、纳米传感器等。
在复合材料领域，功能化石墨烯可用于增强金属、陶瓷、高分子等材料，提高其力学、电磁、热学等方面的性能。
功能化石墨烯在能源、生物医学等领域也有广泛的应用前景。
尽管石墨烯的功能化改性和应用研究已经取得了显著的进展，但仍存在许多问题需要进一步探讨。
功能化改性的方法需要进一步完善，以提高石墨烯的性能和稳定性。
石墨烯的大规模制备和分离仍然是亟待解决的问题，需要开发更为高效和经济的方法。
石墨烯的生物相容性和生物活性需要进一步研究，以拓展其在生物医学领域的应用范围。
本文介绍了石墨烯的功能化改性及其应用研究。
通过氧化、还原、官能团化和共价键合等方法，可以改善石墨烯的性能和应用范围。
石墨烯在涂料中的应用
石墨烯是一种新型的材料，由于其具有极强的导电性、导热性、机械强度、光学透明度等特性，因此在涂料领域中有着广泛的应用前景。
首先，石墨烯可以作为涂料中的导电剂，能够有效地提高涂层的导电性，使得涂层具有更好的电磁屏蔽性能。
此外，石墨烯还可以增强涂料的机械强度和耐磨性，使得涂层更加耐用。
其次，石墨烯还可以作为涂料中的添加剂，能够改善涂料的流变性能以及抗紫外线能力，从而提高涂层的稳定性和耐久性。
此外，石墨烯还可以应用于高性能防腐涂料中，通过增强涂层的耐腐蚀性，能够有效地延长涂层的使用寿命。
总之，石墨烯在涂料中的应用具有广泛的前景，将会对涂料行业产生重要的推动作用。
- 1 -。
石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用摘要：防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆组成的具有防腐蚀功能的涂料，依据涂料应用领域的不同，可以分为常规防腐涂料和重防腐涂料。
一般常见的防腐涂料有环氧树脂涂料、醇酸树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料、富锌涂料等。
鉴于此，本文主要分析石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用。
关键词：石墨烯；防腐涂料；应用1、石墨烯简介1.1、石墨烯的结构石墨烯是碳原子sp2杂化形成的蜂窝状平面薄膜，是一种仅有单层原子厚度的二维材料，也被称为单原子层石墨。
石墨烯是世界上已知的最坚硬且最薄的纳米材料，虽然只有1个碳原子厚度，但在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量可达1012Pa。
1.2、石墨烯的制备方法（1）机械剥离法是最早被发现并用于生产石墨烯的方法，该方法对于实验设备要求极低，操作简便，效果明显，并且获得的石墨烯样品的质量很好。
因此，实验室生产以及石墨烯用量偏小的公司，大多使用该方法来制备石墨烯。
主要是将机械力作用在石墨表面，使其受力剥离，由原来的多层变为一层或数层。
（2）氧化还原法是当前制备石墨烯最为流行的方法之一，也是实验室批量生产石墨烯所采用的方法。
该方法以石墨或膨胀石墨为原材料，首先将石墨或膨胀石墨加入到浓硫酸中，加入强氧化剂得到蓬松的氧化石墨烯，再加入强还原剂，得到石墨烯。
该法制备周期短，成本较低，设备简单，而且可以得到氧化石墨烯；但制备过程中应用强酸、强氧化物等物质，较为危险，而且得到的石墨烯有较多缺陷，如电学和力学性能不够优异。
（3）外延生长法碳化硅外延生长法：将碳化硅置于高温高压环境中，使硅原子蒸发，将碳原子留在载体上。
该方法可以制备单层大面积石墨烯，其质量十分优异。
但由于制备条件严苛、成本昂贵、转移困难，导致应用受限。
金属催化外延生长法：在超高真空的条件下，将碳氢化合物加到具有催化活性的过渡金属基底表面，并通过加热使吸附在金属表面的气体催化脱氢得到石墨烯薄膜。
对于碳原子来说要有较低的溶解度，这样才能通过化学腐蚀的方法使石墨烯与基底实现分离，不然不利于石墨烯的后续加工。
石墨烯涂料配方石墨烯涂料是一种新型的涂料材料，它具有高度的导电性、高强度、高韧性、高透明性等多种优异性能。
在现代工业中，石墨烯涂料已经得到广泛的应用，例如航空航天、电子、医疗、建筑等领域。
下面介绍一下常见的石墨烯涂料配方：1.单组分石墨烯涂料配方单组分石墨烯涂料简单易操作，主要是将石墨烯粉体掺入稀释剂中，调制成相应的涂料。
适用于家庭装饰、金属表面涂装、工程涂料等领域，具有良好的抗污易清洁、耐划伤、防腐蚀、减少辐射等特点。
制作方法：将石墨烯粉体缓慢加入细微的稀释剂中，将石墨烯充分分散，避免粘结，最后将适当的助剂加入即可。
稀释剂可选择Toluene、乙醇和丙酮等常用有机溶剂。
2.涂料乳液配方涂料乳液是一种水性石墨烯涂料，它可与多种基材兼容，具有优异的防腐蚀、耐划伤、气密性等特性。
它的制作方法如下：制作方法：加入表面活性剂，将石墨烯粉末彻底分散，最终在制备阶段中加入乳化剂。
3.双组分石墨烯涂料配方双组分石墨烯涂料主要由两种成分组成。
一种是含有石墨烯的树脂基涂料，另一种是固化剂。
双组份石墨烯涂料适用于电气电子、军工、能源和航空航天等领域，具有阻燃、耐化学腐蚀性、同时兼具刚性和弹性等特性。
制作方法：将树脂基涂料和含石墨烯的固化剂按照一定的比例混合，然后搅拌均匀。
根据需要加入相应的助剂和颜料，最终搅拌均匀即可。
总之，石墨烯涂料是一种兼具多种优异特性的新型涂料，其配方方式多样，可根据具体应用场合进行选择和制备。
无论是在家庭装饰、电子、医疗、建筑等领域，它都将有广泛的应用前景。
第5期石晓凡，等:石墨烯在防腐防污涂料中的应用研究-107-石墨烯在防腐防污涂料中的应用研究石晓凡，贾新磊(滨州学院化工与安全学院，山东滨州256600)摘要:石墨烯凭借其阻隔性能好、屏蔽性能好以及化学稳定性好等特点，在防腐防污涂料领域得到了广泛应用。
本文综合叙述了近年来石墨烯在防腐、防污涂料中的相关内容，归纳了石墨烯的结构特性，总结了石墨烯在防腐、防污涂料中的应用，整理了石墨烯在涂料方面存在的问题'关键词:石墨烯;结构特性;防腐;防污中图分类号:TQ637文献标识码：A文章编号：1008-021X(2021)05-0107-02Application of Graphene in Anticorrosion and Antifouling CoatingsShi Xiaofan,Jin Xinlei(School of Chemical Enginee/ng and SCety of Binzhou University,Binzhou256600,China)Abstract:Graphene has been widely used in the fieN of anti-corrosion and antifou/ng coatings because of its excellent bc/cr performance,outstanding shielding performance and good chemical stabOty.In thO paper,the related contenO of graphene in anti-cormsion and antifou/ng coa—ngs in recent years are comprehensively described,the structural chamcte时Ucs of graphene aoesummaoczed,theappeccatcon oogoaphenecn antc-co o scon and antcoouecngcoatcngscssummaoczed,and theexcstcngpoobeems oogoaphenecn coatcngsaoesooted out.Key words:graphene；structural properties；corrosion protection；antifou/ng在英国的两位科学家通过众多实验成功分离出了石墨烯后，石墨烯进入了人们的眼界，并且得到了广泛的关注。
Vol.35No.8第35卷第8期涂料技术与文摘石墨烯在涂料领域中的应用Application of Graphene in Paint沈海斌，刘琼馨，瞿研(常州第六元素材料科技股份有限公司，江苏常州213000)摘要：石墨烯是一种新型的单层片状结构的碳纳米材料，具有高比表面积、良好的导电、导热性、优异的化学稳定性、突出的力学性能等，使其在导电涂料、重防腐涂料中具有广泛的应用前景，不仅能提高导电性或耐盐雾性能，同时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。
关键词：石墨烯；涂料；导电；防腐中图分类号：TQ630.4文献标识码：A文章编号：1672-2418(2014)08-0020-040引言石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）是一种新型的由碳原子构成的单层片状结构的二维材料，是一种由碳原子以ｓｐ２杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。
石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至２００４年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・海姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，２人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得２０１０年诺贝尔物理学奖［１－３］。
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收２．３％的光；导热系数高达５３００Ｗ／ｍ・Ｋ，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过１５０００ｃｍ２／ｖｓ，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约１０－８Ω・ｃｍ，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料［４－９］。
因此，石墨烯同时具有高比表面积、快速导电性、优异的化学稳定性、突出的力学性能、高导热性等性能。
石墨烯因其优良的性能，其在涂料中的应用主要在于导电涂料、防腐涂料、阻燃涂料、导热涂料和高强度涂料等。
目前，石墨烯在国内已形成工业化生产能力，如常州第六元素材料科技股份有限公司石墨烯粉体产能已达到１００ｔ／ａ。
1石墨烯导电涂料1.1汽车静电喷涂浅色底漆目前，汽车塑料件喷涂还是采用常规的空气喷涂，空气喷涂涂料浪费严重，并且ＶＯＣ排放高，使用新型的喷涂技术，以及采用环保的新型涂料是近阶段的研究热点。
2021涂料论文（精选10篇）范文 随着我国经济和制造水平的不断提升，我国涂料工业发展迅猛,成功应用于我们的生产和生活中，在成为世界第二大涂料生产国后,国人对涂料的关注更是热振，越来越多的朋友参与到涂料的研究中，本文整理了10篇优秀的“涂料论文”，供大家阅读。
涂料论文（精选10篇）之第一篇：石墨烯在涂料领域中的应用进展 摘要：石墨烯涂料除具有传统涂料的特性外,更具备无机物特性, 涂膜与基质相同, 具有安全环保, 防水透气、耐碱、耐沾污、防火、耐候, 不褪色, 抗菌防霉, 不会造成二次污染等特性。
对石墨烯在涂料领域中的应用进展进行了综述。
关键词：石墨烯,功能涂料,应用,进展 20世纪70年代,石墨烯的研究开始进入人们的视野。
最早进行应用研究的是Clar等人, 他利用化学合成方法制得共轭体系的石墨烯片。
随后由Schmidt等人合成出石墨衍生物, 该衍生物存在不同边缘修饰基团, 具有独特的应用价值。
最早以石墨烯为原料参与材料制备的先驱是Geim等人, 该团队通过机械力剥离法制得二维原子晶体的石墨烯。
石墨烯具有独特的材料性能:理论比表面积高达2600 m2/g, 力学性能达1 060 GPa, 室温下电子迁移率为15 000 cm2· (V·s) -1, 导热性能为3 000 W· (m·K) -1。
除此之外, 石墨烯还具有其他优异特性, 如半整数的量子霍尔效应、永不消失的电导率等性质。
正是由于石墨烯独特的物理结构和化学性质, 激发了物理、化学、材料等领域研究人员的极大兴趣, 一场碳化学的革命悄然兴起[1]。
作为目前发现的厚度最薄、强度最高、导电导热性最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”。
科学家甚至预言, 石墨烯将会掀起一场席卷全球的颠覆性新技术、新产业革命。
鉴于石墨烯具有电子迁移率高、热稳定性好、导电性优异、硬度高等优点,近年来研究人员将石墨烯应用于涂料领域中, 其表现出的作用主要有两个, 一是赋予涂料新的功能性, 比如导电性、隔热性等, 另一个是提高和改善涂料的现有性能, 比如环保性、防腐性等。
表1 水性石墨烯富锌底漆A组分配方
表2 水性石墨烯富锌底漆B组分配方
配方见表1和表2。
A组分制备：依次加入改性多元胺、分散剂、助溶剂，低速搅拌10min，然后缓慢添加膨润土、蜡粉、分子筛高速分散40min至细度60um以下，其中保持温度在45～55℃至少25min，最后缓慢加入防腐填料、锌粉继续高速分散30min即可。
B组分制备：依次加入环氧乳液、石
2.1水性石墨烯（60%）锌粉底漆与水性（80%）锌粉底漆物理性能对比
物理性能测试对比，结果见表3，其中石墨烯的添加量为干膜的质量分数。
由表3可以知，未添加石墨烯的80% 60%锌粉底漆，柔韧性只能到2mm，而添加≥0.3%的石墨烯的柔韧性能到1mm。
所有涂层耐冲击都可以达到50cm，无开裂、脱落现象。
大于等于0.3%石墨烯，划格附着力可以做到0级，其他的只能做到1级。
较低时，涂层的防腐性能随着石墨烯掺
量的增加有逐渐提高的趋势；但是，当
石墨烯添加量超过0.3%时，机械性能
最佳但涂层的防腐性能开始出现明显下
降，可能是因为体系中石墨烯过量，在
涂层中分布不均导致内部缺陷增多，影
响了涂层防腐性。
3结语
通过选取插层解理法制备的石墨烯
参考文献
［1］苍会升，温义丽，谢飞，等.新
型环境友好型集装箱涂料的研制［J］.
中国涂料，2019，34（9）：45-50.
［2］李继华.集装箱用水性涂料标
准解读［J］.中国涂料，2016，31（9）
7-11.
［3］高雪田.水性集装箱涂料现状
Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
石墨烯在涂料领域中的应用（1）1 概述1.1 石墨烯定义石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的新型单层片状结构的二维(2D)材料，是由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜。
碳原子核外层电子排布为1s22s22p2，sp2杂化是由1个s轨道和2个p轨道杂化形成的杂化轨道。
维(dimension，简写为D)表示长、宽、高、厚等尺寸。
对纳米材料，0D表示纳米粒子；1D表示纳米线，如碳纳米管等；2D表示纳米尺寸的薄膜；3D是表示纳米复合材料。
1.2 石墨烯结构特性石墨烯晶体材料具有“至薄、至坚”、优良的热导体和电子迁移率等特性。
1.2.1 “至薄”晶体材料石墨烯是世界上迄今发现的“至薄”晶体材料，石墨烯薄膜只有1个碳原子厚度。
10万层石墨烯叠加起来的厚度约为1根头发丝的直径；300万层石墨烯薄膜叠起来只有1 mm厚。
1.2.2 “至坚”晶体材料石墨烯是迄今发现的世界上力学性能最好的材料之一。
表征石墨烯在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量可达1 T(1012)Pa；反映石墨烯受力时抵抗破坏能力大小的强度约为130 G(109)Pa。
1.2.3 优良的热导体和电子迁移率石墨烯的热导率达5 000 W/(m ·K)，是良好的导热体。
石墨烯独特的载流子特性，使其电子迁移率达到2×105 cm2/(V·s)，超过硅100倍，且几乎不随温度变化而变化。
1.3 应用前景独特的结构特点加上“极端突出”性能，使它的用途引起人们超高的期望：制造高效太阳能电池；超轻型航天航空飞行器材料；超坚韧的防弹衣；甚至有近乎科幻色彩的展望——可能制超长“太空电梯”缆线。
预测石墨烯正在或将要给社会带来革命性巨变；对石墨烯用途，描绘了一幅幅商机无限的图画，在全球研究热度持续升温!对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功能涂料中的应用也勾画了多彩的前景。
1.3.1 提高涂料防腐性石墨烯提高涂料防腐性：有物理防腐和电化学防腐多重作用。
石墨烯片层的共轭结构，在涂层中层层叠加形成致密的隔绝层，阻隔水分对涂膜的浸润与渗透——起物理防腐作用，石墨烯表面疏水特性加强了防水渗透性。
电化学防腐作用：钢铁底材阳极反应使Fe失去电子逐步腐蚀，石墨烯的导电性能可以阻止Fe→Fe3+反应，防止铁锈生成。
有研究表明，将0.5%～2%不同含量石墨烯作为防腐填料分别加入到环氧树脂涂料中，有效地提高了涂层的防腐性能，随着石墨烯含量的增加，涂料的防腐性能先提高后降低，存在一个最佳值，石墨烯含量为1.0%的涂层防腐效果最好。
在环氧富锌涂料中添加1.0%的石墨烯，可使耐盐雾性从624 h提高到2500 h，防腐性能提高明显。
石墨烯优异的防腐性能，可以实行无Cr6+表面处理。
如添加1%的石墨烯，涂膜耐盐雾超1000 h，而含铬处理的同类涂膜耐盐雾只有600 h。
添加石墨烯还可提高涂膜耐磨性和抗高温性及加热后的耐腐蚀性。
在铜和镍等有色金属的表面涂上含石墨烯的涂层试验证明，铜的腐蚀速度减慢7倍，镍的腐蚀速度慢4倍。
石墨烯是已知最薄的防腐蚀涂层。
28.3455g(1盎司)石墨烯可铺展覆盖28个足球场大小的面积。
就是这样极薄的1层涂层，至少可以和传统5层有机涂膜一样起到很好的防腐蚀作用。
正因如此，石墨烯可望应用于电子设备、精密部件、植入式元件和其他需要很薄涂层的应用领域。
1.3.2 导电与抗静电涂料(1)导电涂料。
石墨烯优良的导电性能，优于银粉、铜粉等导电材料，并具备优异的机械性能及热性能，是极佳的导电涂料添加剂，会开创导电涂料新局面。
(2)抗静电涂料。
抗静电涂料用途广泛，随着现代科技的发展，对其抗静电性能的要求越来越高。
石墨烯所具有的高导电性、强的力学性能等特点，有利于制备高性能、高强度的抗静电涂料。
1.3.3 阻燃涂料是3种阻燃作用的叠加(1)物理隔绝层。
石墨烯的二维片层结构能在涂料中层层叠加，可形成致密的物理隔绝层，提高阻燃性能。
(2)阻隔空气层。
石墨烯可以与树脂进行交联复合，在涂料中进一步形成一层致密的保护膜，起到阻隔空气的作用，起阻燃作用。
(3)生成CO2和水。
在高温下，石墨烯涂层会生成CO2和水，并生成更致密连续的炭化层，起到进一步阻燃作用。
1.3.4 高导热散热性、高化学抗性涂料石墨烯的导热系数高达5300 W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石。
石墨烯改性散热涂料使其具有高的热导率，同时石墨烯的高比表面积使其充分填充在涂层中，增大了涂层散热表面积，能够降低物体表面和内部温度。
石墨烯改性散热涂料能够长期在高温下工作，耐磨抗冲击性强，具有很好的耐候性、耐盐雾、耐酸碱、耐光照老化等性能，在各种极端环境下均可使用。
可以用于需要散热的物件，如LED 散热、工业设备散热、汽车零部件散热等各行业。
2 石墨烯在水性涂料中应用水性涂料是国家提倡发展的环境友好型涂料，但某些性能尚不及相应的溶剂型涂料，影响其发展。
石墨烯具有独特性能，可改善水性涂料性能，促进其发展，给涂料工作者带来新的期待。
石墨烯在涂料中应用首先是改性溶剂型涂料，但用于改性水性涂料也有明显进展。
改性方法可用共混法复合改性，也可用原位聚合和溶胶-凝胶技术复合法改性，还可用偶联剂修饰，同时实行不同的功能改性。
2.1 用钛酸酯偶联剂修饰水分散改性石墨烯按通用方法将石墨制成氧化石墨烯，向氧化石墨烯分散液内分别加入钛酸酯和水合肼，在水浴加热法下发生反应，使氧化石墨烯还原并同时嫁接上钛酸酯偶联剂分子。
将获得的混合液进行后处理和真空干燥，得到粉末状改性石墨烯。
由于钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯进行了表面修饰，不再产生团聚，故石墨烯水分散体稳定性高，可长时间贮存，适合用于复合材料及涂层材料的制备。
制备工艺简便，生产效率高，生产过程和产品均能符合环保要求。
2.2 石墨烯与基体树脂共混复合水性涂料2.2.1 水性导电涂料石墨烯/聚酯树脂复合水性导电涂料。
用Hummers法制备氧化石墨烯，经两步化学还原法得到有机分子修饰的石墨烯水溶液，加入聚酯、助剂和交联剂、催化剂，经液态共混，制备得到水性导电石墨烯涂料。
该涂料具有高导电性能和力学性能，可应用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路等领域，具有广泛的应用价值。
2.2.2 石墨烯改性水性环氧树脂耐磨玻璃涂料石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料由两组分组成，第一组分为基体成膜物，第二组分为固化剂。
其中第一组分包括改性环氧树脂20%～40%、助剂0.5% ～7%、氧化石墨烯0.1%～5%、偶联剂1%～2%，其余为水(均为质量分数)；第二组分是胺类固化剂。
在使用前将两组分混合，其中第二组分占混合物质量分数的3%～30%。
该涂料具有硬度高、耐磨性好、与玻璃基底亲和力与附着力强、耐水、耐乙醇性好，且符合环保要求。
另外制备方法简便，具有重要的商业化应用价值。
2.2.3 石墨烯改性丙烯酸酯聚合物水泥防水涂料用Hummers法制备的氧化石墨烯加入丙烯酸酯类聚合物乳液中，加入选用的助剂，按比例加入水泥，搅拌分散，制成氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料。
该涂料显著增加了丙烯酸酯类聚合物乳液成膜的抗拉强度；提高了耐水性；此外，氧化石墨烯丰富的含氧官能团可以调节水泥水化产物晶体的生长，提高其抗拉强度和韧性。
故氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料具有良好的耐久性、抗渗性以及物理力学性能，应用前景广阔。
2.2.4 石墨烯改性聚氨酯树脂复合水性涂料2.2.4.1 石墨烯/水性聚氨酯纳米复合乳液将真空脱水的聚醚多元醇(N210)和TDI反应制得聚氨酯预聚体，加入二羟甲基丙酸引入亲水羧基，加三乙胺中和盐基化，加入氧化石墨烯水溶液、去离子水和乙二胺进行乳化反应，减压蒸馏出丙酮后，滴加维生素C溶液进行原位还原反应，得到石墨烯/水性聚氨酯纳米复合乳胶树脂。
该乳胶树脂可应用于静电防护、防腐涂层、建筑涂料等领域，本发明工艺简便、环保、适合大规模生产。
2.2.4.2 石墨烯/TiO2复合材料改性水性聚氨酯抗菌涂料纳米TiO2作为光催化纳米材料的一种，有抗菌灭菌作用，但它对于可见光吸收率较低，纳米粒子趋向于聚集，大大降低了其灭菌作用。
在含纳米TiO2抗菌涂料中，引入5%以下的石墨烯，明显提高涂料对可见光吸收率，并加强纳米TiO2的光催化活性和抗菌、灭菌能力，使改性后的水性聚氨酯在抗菌灭菌综合性能方面有很大提高。
并且具有良好的表面性能、耐水性和力学性能。
2.3 石墨烯/聚氨酯原位聚合的水性导电涂料石墨烯相比传统的碳系导电填料(炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等)具有更加优异的导电性及机械性能。
用二元胺对氧化石墨烯进行氨基化改性，后用化学还原恢复石墨烯的共轭导电体系，利用石墨烯表面的—NH与—NCO封端的水性聚氨酯原位聚合，制得含石墨烯的水性聚氨酯导电涂料。
该导电涂料具有防辐射、抗静电、防腐蚀、耐磨等特性，可用于高分子材料、金属材料、纺织材料表面等方面。
2.4 用溶胶-凝胶技术制备改性石墨烯/水性聚氨酯纳米复合涂料中国科技大学2012年在《Surface & Coatings Technology》上发表了他们的研究论文：用溶胶-凝胶技术制备改性石墨烯/水性聚氨酯复合纳米涂料，分3部分：(1)硅烷改性石墨烯纳米薄膜制备。
用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，然后对GO 水分散体用水合肼化学还原成GNS，再用DCC(N,N'二环己基碳化二亚胺)和3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)功能改性，用超声波分散1 h，在70 ℃下搅拌反应24 h，经后处理得到APTES功能改性的石墨烯纳米膜f-GNS。
(2)硅烷APTES封端的水性聚氨酯(WPU)制备。
用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基丙烷混合多元醇合成PU预聚物，再和二羟甲基丙酸反应，然后加APTES反应，得到APTES封端的水性聚氨酯(WPU)，产率86.3%，数均分子量28 600(GPC测定)。
(3)溶胶-凝胶技术制备f-GNS/WPU纳米复合涂料。
借助超声波将f-GNS粉末分散在去离子水中制成悬浮液，将APTES封端的WPU加入其中一起混合，用三乙胺调节pH值，制成f-GNS/WPU纳米复合涂料。
3 石墨烯在改性涂料性能方面展示了新的前景对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功能涂料中都具有非常诱人的潜在前景。
石墨烯与各种涂料树脂通过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技术等法复合；或用偶联剂修饰，或采用原位聚合等工艺。
这些工艺在改性水性涂料中均证实可行，且性能改进明显。
水性涂料经石墨烯改性，其性能有望“更上一层楼”，其进一步发展可期。
石墨烯在涂料领域中的应用（2）石墨烯是一种由碳原子构成的新型单层片状结构的二维(2D)材料，是由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜。
