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牛奶固體保護膜誕生,突破水性環氧防腐塗料研發及應用技術瓶頸
瀏覽: 發布日期:2018-06-30
趙建國團隊采用表麵化學修飾手段,使石墨烯在水性體係中分散,進而優化配方,突破了水性環氧防腐塗料研發及應用技術瓶頸
 
牛奶狀的塗料均勻地噴在牆麵上,不消片刻,“牛奶”就變成平整光滑的固體保護膜。6月20日,大同市供熱公司為公司泵房牆麵做全新防護層,采用的是大同大學研發的石墨烯水性環氧防腐塗料。
 
“石墨烯水性環氧防腐塗料是一款環保型水性鋼結構防腐塗料,其在耐水性、鹽霧、酸方麵都顯著高於行業標準。”大同大學化學與環境工程學院院長趙建國教授介紹,石墨烯從石墨中剝離而出,是目前已知最薄的二維材料,作為防腐填料性能優異。
 
趙建國長期從事新型炭材料基礎及應用研究,從2013年,他帶領團隊目光瞄準市場新寵——石墨烯水性環氧防腐塗料。調研得知,在國外,水性環氧塗料由於其優良防腐特性,已經由輕防腐塗料列入重防腐塗料範疇;國內水性環氧塗料發展相對落後,總體性能較差,耐鹽霧一般在200小時-400小時之間。而石墨烯正好解決此難題:其納米片層結構可以將基底材料包覆,隔絕空氣和水分,起到極佳防腐作用,漆膜相比傳統漆膜更薄,可顯著提高施工效率和塗布麵積。
 
理論成立,可研究實踐起來難題頗多。“研發涉及填料、顏料、水性環氧乳液、水性環氧固化劑、助劑等,整個塗料體係屬於多相複合體係,性能由整個體係實現協同效應才能充分發揮整體效果。”趙建國介紹,石墨烯難於分散到水性體係中,隻有解決這一難題,才能將功能化石墨烯做成水性環氧防腐塗料。
 
研發過程異常艱辛,團隊完成了上千配方篩選和實驗,最終獲得兩個定型配方。可到了最後階段,小批量生產效果頗好,工業放大階段就不能保證成功率。趙建國認為,技術發明必須適應工業化生產。通過無數次試驗,發現一個有趣規律:冬天一做就成,夏天老出問題。最後發現是室外溫度影響了實驗的聚合過程,最後通過安裝大型空調解決了此問題。
 
2017年,石墨烯水性環氧防腐塗料研發成功,它采用表麵化學修飾手段,使石墨烯具備了在水性體係中的分散能力,突破了石墨烯水性環氧防腐塗料研發及應用的技術瓶頸,鹽霧測試時間1000小時,塗膜經鹽霧後不脫落、不起皮、不生鏽。
 
“這是我們自行設計的年產300噸石墨烯水性環氧防腐塗料生產線。工藝隻有上水管,沒有下水管,在製作石墨烯水性環氧防腐塗料的過程中不跑煙、不冒氣,也不會有汙水排出,綠色環保。”趙建國介紹,石墨烯水性環氧防腐塗料抗腐蝕性強,耐水耐油,完全符合國家標準,屬於政府鼓勵發展的產業。
 
石墨烯水性環氧防腐塗料現已實現應用。2017年,分別應用於河北津西鋼鐵股份有限公司和朔州煤電鐵峰煤業增子坊煤礦礦井口,應用顯示,塗料單位質量塗裝麵積優於傳統油漆,硬度方麵顯著高於目前的醇酸工業防護塗料,耐汙性明顯提高。其還可運用於車庫、車間地麵、實驗室地麵、食品廠地麵等特殊環境中,滿足不同行業的特殊需求。
 
2017年8月,山西省石墨烯功能材料工程技術研究中心在大同大學成立,同年獲批省“1331工程”石墨烯產業化應用技術協同創新中心。中心負責人趙建國由於業績突出,榮獲2018年全國“五一勞動獎章”。