海洋腐蝕問題是導(dǎo)致海上設(shè)備失效的主要原因之一，也是全球腐蝕的難題。二維材料，特別是石墨烯的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型海洋設(shè)備重防腐涂層提供了新的思路。石墨烯具有單原子層結(jié)構(gòu)及分子不可滲透性，被認(rèn)為是最薄的防護(hù)材料。

然而，人工制備的石墨烯容易再團(tuán)聚，無(wú)法充分發(fā)揮石墨烯單片層的優(yōu)異特性。此外，石墨烯是導(dǎo)電碳材料，它具有較強(qiáng)的腐蝕促進(jìn)活性。

團(tuán)聚的石墨烯會(huì)加劇聚合物涂層的局部微電偶腐蝕導(dǎo)致涂層破損，而在破損處，石墨烯將極易誘發(fā)其自身的腐蝕促進(jìn)活性，并以最快的速度釋放電子，加速金屬基體的腐蝕，這導(dǎo)致石墨烯在防腐領(lǐng)域的商業(yè)化和規(guī)?；瘧?yīng)用進(jìn)程極為艱難。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所先進(jìn)涂料與粘合劑余海斌團(tuán)隊(duì)針對(duì)石墨烯/聚合物復(fù)合防腐涂層在破損后加速金屬基體腐蝕這一隱患，采用氮化硼納米點(diǎn)（BNNDs）作為商業(yè)化石墨烯的分散劑，利用其原子結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性能實(shí)現(xiàn)其在聚合物中的均勻分散。

通過化學(xué)方法獲得的BNNDs通常含有豐富的親水基團(tuán)（如羧基和羥基）。這些親水基團(tuán)可以在水中進(jìn)行電離，賦予BNNDs優(yōu)異的溶解性。BNNDs被認(rèn)為是單層或半層絕緣氮化硼納米片，橫向尺寸小于50nm。BNNDs通過強(qiáng)烈的π-π作用吸附于石墨烯表面，以增加其分散性。同時(shí)，BNNDs的存在屏蔽了石墨烯的導(dǎo)電特性，有效抑制了其陰極腐蝕促進(jìn)活性。

電化學(xué)測(cè)試表明，BNNDs改性的石墨烯材料具有優(yōu)良的防護(hù)性能，復(fù)合涂層的腐蝕速率相對(duì)空白涂層下降了280倍，涂層電阻增加了2個(gè)數(shù)量級(jí)。鑒于BNNDs不會(huì)影響石墨烯的本征特性，因此，BNNDs分散石墨烯有望快速推進(jìn)商業(yè)化石墨烯在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用。

另外，作為近幾年發(fā)展起來(lái)的另一種新材料——磷酸鋯，同樣可以用在防腐涂料中，提高防腐性能。華南理工大學(xué)發(fā)明公開了一種含片層狀磷酸鋯和碳納米管的海洋防腐粉末涂料，其通過耐鹽霧性能、耐濕熱性能和電化學(xué)性能測(cè)試證實(shí)其防腐性能有顯著提高。運(yùn)用在高鹽霧，高濕熱，干濕交替、浸沒等環(huán)境的海洋工程材料涂裝中，能夠大幅度提高海洋工程材料的防腐蝕性能。

制備方法

1、 原料配方組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：

聚酯樹脂65份(325g)；固化劑4.8份(24g)；磷酸鋯4.5份(22.5g)；碳納米管0.5份(2.5g)；顏料8.4份(42g)；填料15份(75g)；流平劑0.6份；光亮劑1份(5g)；固化促進(jìn)劑0.2份(1g)。

2、其制備方法包括以下步驟：

（1）、根據(jù)上述原料配方，按質(zhì)量用電子天平稱取各組分原料，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>

（2）、采用雙螺桿熔融擠出機(jī)熔融擠出經(jīng)步驟（1）攪拌均勻的原料，擠出溫度控制在120℃，轉(zhuǎn)速控制在250r/min；

（3）、將步驟（2）中熔融擠出的原料冷卻，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，旋風(fēng)分離器篩分，得到粒徑為160目的成品粉末涂料。

防腐原理

1、采用具有納米片層狀結(jié)構(gòu)的磷酸鋯作為填料。該類磷酸鋯片層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度很高，不溶于水和有機(jī)溶劑，具有較強(qiáng)的耐酸堿能力。將片層狀磷酸鋯引入到海洋防腐粉末涂料的配方中，片層狀結(jié)構(gòu)層層堆疊可以大大的增加腐蝕介質(zhì)的滲透路徑，有效阻止小分子腐蝕介質(zhì)和氧化性物質(zhì)的浸入，能起到很好的物理屏蔽作用。

2、采用具有超高導(dǎo)電性的碳納米管作為填料。碳納米管具有極佳的導(dǎo)電性能，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)到50～200GPa，是鋼的100倍；硬度與金剛石相當(dāng)，卻擁有良好的柔韌性，將其作為填料引入到海洋防腐粉末涂料中可賦予涂層優(yōu)異的電子傳遞性能，陽(yáng)極所產(chǎn)生的電子可以通過碳納米管網(wǎng)絡(luò)順利傳導(dǎo)到涂膜表面，使電化學(xué)腐蝕的陰極反應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物由鋼制基材表面轉(zhuǎn)移到防腐涂層表面，有效減少基材表面腐蝕產(chǎn)物的堆積，抑制涂層的起泡脫落，最終提高了涂膜附著力的持久性和使用壽命。碳納米管同時(shí)可以明顯提高涂料的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，進(jìn)一步提高防腐涂料的附著力與硬度，提高涂料的使用壽命。

3、綜合利用磷酸鋯的物理屏蔽作用和碳納米管的機(jī)械性能與電荷傳導(dǎo)作用，開發(fā)含片層狀磷酸鋯和碳納米管的海洋防腐聚酯粉末涂料，顯著的提高了純聚酯海洋防腐粉末涂料的防腐性能，對(duì)高鹽霧，高濕熱海洋環(huán)境的金屬防腐涂料的發(fā)展起到較大的推動(dòng)作用。

不管是石墨烯，還是磷酸鋯，針對(duì)防腐涂料的研發(fā)從未停止。開發(fā)出高性能防腐涂料產(chǎn)品，是海上設(shè)備不失效的關(guān)鍵。