关于石墨烯与石墨烯涂料在钢铁材料涂装上的应用
摘 要：我国铁路桥梁设施或者桥梁的附属设施中采用了大量的钢铁，传统的涂装材料有维修周期短、耐久性差和费用高等弊端。利用石墨烯的特性和不同的涂料性能要求，以石墨烯为填料，制造出不同性能的复合涂料，或者提升各种不同用途的涂料的性能，从而对不同环境要求的钢铁材料进行保护。同时，使用新型石墨烯涂料符合我国材料高性能、高效率和低污染的要求。
关键词：钢铁 涂料 石墨烯
中图分类号：TQ127 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）03-0-01
引言
随着我国高铁大规模的建设，铁路桥梁作为重要的基础设备，其中桥梁的很多设施是由钢铁组成的，如人行道托架、围吊篮托架、桥梁栏杆、钢铁支座等，这些设施在大气环境中很容易锈蚀，特别是在高度侵蚀性环境下。材料的腐锈破坏对设备安全的危害已越来越明显，传统的防腐工艺和材料，例如在构件表面涂油漆，以延长其的使用寿命，很费时也很费力。研制和采用分散效果好、稳定性高和成本低的新型防腐涂料将是新一代防腐涂料的追求目标[1]。石墨烯涂料是一种新型的油漆材料，具有高质量、低成本、低污染、低能耗、高性能和贴近市场等特点。石墨烯在涂料中应用首先是改性溶剂型涂料，并且可保留水性涂料安全环保的优势，又弥补了水性涂料防腐性能不足的短板，推动了水性涂料工业的发展[2]，给涂料工作者带来新的期待。因此，石墨烯防腐涂料已经成为石墨烯的重要应用研究领域，并且也是极具发展潜力的耐腐蚀材料。
一、石墨烯及其特性简介
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有尺寸小、导电好和硬度高等优点。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
1.耐腐蚀性能
将石墨烯添加到海洋重防腐蚀涂料中，能大幅减小传统环氧富锌涂料的锌含量，增强涂层的附着力和耐冲击等力学性能[3]，可制备出优于传统富锌类的防腐涂料。同时，有研究发现，添加石墨烯的环氧树脂涂料与空白样相比防腐效率提高了99.96%[4]，同时利用快速导电能力保护阳极，阻止铁锈的生成。
2.气体阻隔性能
均匀分散在聚合物基体中的石墨烯本身不具有气体阻隔性，但石墨烯聚合物的气体阻隔性增强。尤其是石墨烯与其他阻燃剂的协同作用更加改善了防火涂料的阻燃性能[5]，在防火涂料中添加微量...
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