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石墨烯高端重防腐涂料——中国创造

据估计,世界上约有20%的金属材料因被腐蚀而无法回收,因此金属的腐蚀及防护问题引起了世界各国的普遍重视。有关资料显示,全世界每年因腐蚀形成的经济损失高达1万亿美元,约为地震、水灾、飓风等自然灾害形成经济损失总和的6倍。而我国每年因腐蚀形成的经济损失达1.2万亿元,约建441个鸟巢、7个三峡工程、46条青藏铁路。腐蚀所造成的损耗始终困扰着全球各行业,这其中海洋腐蚀尤为严峻。

目前,腐蚀问题主要是通过防腐涂料对工程设备进行装涂来解决,作为抵御腐蚀的“防弹衣”,防腐涂料的市场需求日益高涨。在国内,尤其是对防腐规格有着严苛要求的石油化工、管道运输、海洋工程等行业,对防腐材料及重防腐涂料的需求量始终保持着持续稳定的增长趋势。

十三五期间,我国涂料行业总产值年均增长底线在6.5%左右,到2020年,中国涂料行业总产值预计增长至5600亿人民币左右,总产量预计增长至2200万吨左右。

其中,重防腐涂料作为在相对苛刻的腐蚀环境下,还能能达到比常规防腐涂料更长保护期的涂料,被广泛应用在具有严酷腐蚀条件下的工程设备及设施中。随着国家对深海资源的勘探与开发以及“走向深海大洋”战略目标的实施,重防腐涂料将拥有更为广阔的市场体量。

经过对近年的数据分析我们发现,2010-2017年间,中国重防腐涂料市场销售收入呈波动增长趋势,增长情况大致与工业总产值类似。2017年,重防腐涂料行业实现销售收入884.65亿元,同比增长了14.0%。

而据前瞻产业研究院《2018-2023年中国重防腐涂料行业发展前景预测与领先企业经营分析报告》预测分析,到2023年重防腐涂料行业将实现销售收入达1981亿元。

我国拥有千亿级别的防腐涂料市场,但是国内防腐市场格局却是另一番景象。以船舶重防腐涂料市场为例,阿克苏诺贝尔、PPG、海虹老人、佐敦、日本中涂、日本关西等国外企业基本瓜分了80%的市场份额。在2017年,海虹老人、日本中涂、日本关西和韩国KCC在集装箱重防腐涂料市场的占有量甚至达到了惊人的95%,国外巨头涂料企业基本形成了相对垄断国内市场的竞争格局。即便是重防腐涂料市场每年都在高速增长,给国内企业成长带来了一定契机,但限于技术的差距,国内防腐品牌明显缺乏市场竞争力。

作为发展中国家,中国经济和科技的发展虽获得了长足的进步,但这并不意味着所有技术都能与国际上分庭抗礼,至少高端重防腐领域中国并不是。出于历史原因,中国防腐涂料的研发起步较晚,加之国际社会对中国技术的长期封锁,中国防腐涂料技术成长起来有不少的路要走。

据了解,在全球重防腐产业链中,从原料配方到技术研发等众多链条环节中,中国涂料企业仅能位列中低端的第一梯队。没有自主知识产权技术,缺乏相应的技术标准,生产设备迭代滞后等问题,对于我国蓝色产业的长久发展非常不利。

时至今日,国内一些特大型、重点工程项目,但凡需要高规格防腐处理技术,均能看到国外品牌的身影。如在中国建造的全球最大的煤化工Flour工程中,指定使用阿克苏诺贝尔和佐敦等公司的重防腐涂料。中国国内第一高楼——上海中心大厦的相关防腐防火涂料基本上也采用了阿克苏诺贝尔涂料,以上例子,不胜枚举。长期被国外涂料巨头把握住的这一关键资源,就像随时被扼住的咽喉,一旦出现问题,仅腐蚀一项损失就不可估量。

石墨烯作为新型的纳米材料,有“新材料之王”的美誉,其良好的阻隔性能和屏蔽性能,以及具有极为优秀的导电、导热、超轻薄、超大比表面积等特性,让其成为改善防腐涂料性能、降低防腐涂料成本的天然功能性材料。

经过众多权威实验数据表明,石墨烯作为关键材料在防腐涂层发挥的作用尤为明显,其可以有效地阻隔外界环境、腐蚀物质等向金属基材渗透和扩散,并形成致密的保护层,具有防腐效果好,涂层厚度低,附着力高,重量轻,机械性能好,耐盐雾性能极佳,寿命长久且成本低等优势,是传统防腐涂料良好的升级替代产品。石墨烯一旦在防腐涂料中成功应用,将大大改善腐蚀耗损对经济发展产生的负面影响,同时也将成为工业防腐涂料的一个崭新的亮点和新的驱动点。

在日前发布的《2018石墨烯技术专利分析报告》中显示,在全球所有石墨烯相关技术专利总量中,中国申请专利的数量最多,达37521件,跃居世界首位,占据了66.5%的份额。政策的支持、技术的驱动、资本的进入,给中国科技创新“弯道超车”带来了新机会,同时也为中国工业防腐涂料变革迎来了新的变革机遇。

据了解,国内石墨烯防腐涂料的已经趋于成熟,相关技术研究、落地应用产品随着市场需求的扩大,涂料企业的大力推广,石墨烯防腐涂料正逐步被相关企业认可。值得一提的是,在“外敌”压境的严峻局势下,石墨烯企业和涂料厂商有默契的展开了研发技术与生产技术的深度合作。

石墨烯材料本身特性使得其在物理防腐和电化学防腐方面有着天然优势,石墨烯片层结构层层叠加,交错排列,在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构,能够有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散,提高涂层的物理阻隔性,同时,石墨烯的共轭结构使其具有很高的电子迁移率,表现出良好的导电性,其片层结构亦能够保证涂层间有较好的电化学接触,形成强大的导电网络,进而可以使用更少的锌粉实现一样的阴极保护作用。

而在石墨烯防腐涂料的配方中,主要指防腐原理是以屏蔽作用为主的粉体,均可以用石墨烯进行替代改性,而石墨烯的添加量仅为0.5%-2%,便可取代30%-60%的防腐防锈填料,其降低成本、改善环境的意义,可见一斑。

CGIA Research预测,2018年底,我国石墨烯防腐涂料市场将达5亿元,2020年我国石墨烯防腐涂料在工业防腐涂料渗透率将会超过1%,将达到30亿元,2022年将达到48亿元,石墨烯防腐涂料有望助力国产防腐涂料跨入国际高端市场。

国产石墨烯新型重防腐涂料的出现就像一场及时雨,不仅改善了国内防腐涂料产品的防腐质量,还填补了国产高端防腐品牌的市场空白。这对于保障海洋装备、海洋工程和国家重大基础设施的安全服役,促进防腐涂料的产业升级,冲击国际品牌在国内市场的垄断地位,提升中国蓝色经济产业建设中的竞争力,保障国家安全和海洋经济发展战略都具有十分重大的战略意义。

发布时间:2018-10-26 浏览次数:77
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