在英國的兩位科學家通過眾多實驗成功分離出了石墨烯后，石墨烯進入了人們的眼界，并且得到了廣泛的關(guān)注。石墨烯優(yōu)異的性能使其被認定為.具有前景的新材料之一，在新能源電池、納米復合材料、生物傳感器等方面都充分體現(xiàn)出了它的重要性。

       在涂料應(yīng)用領(lǐng)域，為了更好地增強涂料的防腐、防污染功能，研發(fā)導電涂料，人們把研究方向著眼于擁有較高電子遷移率、優(yōu)異熱穩(wěn)定性、較高抗拉強度和低電阻率特點的石墨烯。

本文就石墨烯的結(jié)構(gòu)特性和國內(nèi)外學者對石墨烯的研究，歸納了石墨烯的結(jié)構(gòu)特點，介紹了石墨烯在防腐、防污涂料領(lǐng)域的應(yīng)用，整理了石墨烯在涂料領(lǐng)域會出現(xiàn)的問題，同時對石墨烯涂料的未來進行展望。

1石墨烯的結(jié)構(gòu)特性

石墨烯發(fā)現(xiàn)時間較短，是一種由碳原子組成的薄膜在sp2雜質(zhì)軌道上以穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)存在且呈六角形蜂窩狀的材料。石墨烯薄膜的厚度約為一個碳原子的厚度，是迄今為止在納米材料領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的.薄的材料，而且由于其吸光率僅有2.3%，因而外觀上基本透明。在所有強度.高的納米材料中，石墨烯無疑在其中有著更強的優(yōu)勢。石墨烯的導熱系數(shù)與金剛石和碳納米管的導熱系數(shù)相比較高，并且石墨烯的電子遷移率高于其他納米材料，同時也不受溫度的影響。石墨烯納米材料具有的眾多對涂料領(lǐng)域有益的結(jié)構(gòu)特性，使其在涂料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨之被人們所重視。

2石墨烯在涂料中的應(yīng)用

石墨烯因為直接添加在涂料中會出現(xiàn)分散不均，容易聚沉的情況，導致其無法表現(xiàn)出原本的防腐特性，所以石墨烯在涂料中的應(yīng)用主要是以功能性填料的形式進行添加。人們一般用以下兩種方法將石墨烯制成涂料，其一是用分散劑使石墨烯改性后與其他材料復合，再制備相應(yīng)的涂料。其二是將改性后的石墨烯制成石墨烯分散液，以填充材料的形式加入涂料中。

石墨烯憑借其比表面積高，導電性好，導熱性好，化學穩(wěn)定性強的特點，得到了涂料領(lǐng)域各大學者的廣泛關(guān)注，擁有優(yōu)于其他材料的發(fā)展前景。

2.1石墨烯在防腐涂料中的應(yīng)用

石墨烯因為屏蔽性好，比表面積大的特點，所以可以更簡單的構(gòu)成緊密薄膜，有益于加大涂料的防腐性能，其在防腐涂料中應(yīng)用的原理如下。

2.1.1物理隔絕作用

石墨烯為片狀二維層結(jié)構(gòu)，在涂料中層狀分布交叉排列，內(nèi)部形成屏蔽結(jié)構(gòu)，阻礙了具有腐蝕性物質(zhì)的侵入。石墨烯具有疏水性和尺寸小的特點，可以使其填入到涂層的縫隙中，構(gòu)成屏蔽層，從而有效阻止金屬被腐蝕性介質(zhì)侵入，加強了涂層的物理隔絕作用。

2.1.2電化學保護作用

石墨烯導電性高，所以在介質(zhì)逐漸腐蝕金屬時，石墨烯可以利用電化學原理，作為陽極失去電子來保護金屬。石墨烯憑借它特有的片層結(jié)構(gòu)，可以如片狀云母粉、鋁粉等一樣作為填充涂料應(yīng)用在防腐涂料中。同樣，石墨烯因為其擁有的滲透率極低和穩(wěn)定性良好的特點，可以更好的降低涂層的滲透性能，提高涂層的耐腐蝕性能。

王耀文在環(huán)氧樹脂中加入超聲波分散的石墨烯，通過實驗，用極化曲線法研究了石墨烯/環(huán)氧涂料的耐腐性。通過其實驗得知，加入石墨烯的環(huán)氧樹脂涂料的防腐效果優(yōu)于純環(huán)氧樹脂，石墨烯的加入不僅降低了環(huán)氧涂層的腐蝕電流，還提高了涂層的耐蝕性。

Li等把使用鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的石墨烯均勻分散在水性聚氨酯涂層中進行實驗。結(jié)果顯示，石墨烯在一定含量時，可以均勻的以層狀結(jié)構(gòu)分布在金屬表面，有效阻礙了有害介質(zhì)的入侵，進而使水性聚氨酯涂層的耐蝕性得到了提高。

孫春龍等通過將環(huán)氧富鋅底漆中一部分的鋅粉用石墨烯代替的實驗方法，成功制備了石墨烯環(huán)氧鋅底漆。實驗數(shù)據(jù)顯示：在鋅粉含量為質(zhì)量分數(shù)47%時，劃痕處橫向擴蝕小于1mm，未劃痕的試樣處沒有腐蝕和涂層起泡脫落等表現(xiàn)，說明了涂料的防腐性能得到了很大程度的提高。

2.2石墨烯在防污涂料中的應(yīng)用

防污涂料是防止海生物污損造成損失的一種特殊涂料，目前大部分的防污涂料是通過添加重金屬等物質(zhì)的方法，在船艙表面生成有毒的表層，使其將船底造成污損的海洋生物殺死，從而達到防止海洋生物附著的目的。傳統(tǒng)的方法雖然防污效果好，但是會破壞生態(tài)平衡，嚴重危害人類健康。因此如何成功地研發(fā)出低表面能防污涂料和無毒防污劑尤為重要。目前研究的特點是通過納米粒子來提高涂膜的疏水性，降低微生物在涂膜上的粘附力，而石墨烯的表面能高和疏水作用強的特點恰好可以使海洋生物難以在其表面上存在，從而對防止船底受損有很好的效果。

Parra等發(fā)現(xiàn)了石墨烯涂層可以改變材料界面能和與細菌的靜電相互作用，降低細菌與基材的粘附力，它能在不含有毒物質(zhì)的情況下達到抗菌效果，這對開發(fā)環(huán)保型防污涂料具有重要意義。

岳鑫把沒有改性的和經(jīng)過KH602改性的石墨烯分別加入到環(huán)氧涂料中，然后通過實驗研究他們的防污性能。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，石墨烯對提高涂層的防腐和防污功能有更加優(yōu)異的作用，并且經(jīng)過改性后，石墨烯的防污性能與未改性石墨烯相比較效果更加明顯。因而可以得出結(jié)論，選擇恰當?shù)呐悸?lián)劑對增強分散性有很大的作用，而優(yōu)異的分散性是提高防污性能的重點之一 。

3石墨烯在涂料領(lǐng)域存在的問題

石墨烯雖然已經(jīng)進入人們的眼界，在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在涂料領(lǐng)域仍有許多現(xiàn)存問題：

1）與其他常用的填充材料相比，石墨烯的價格較高，從而應(yīng)用范圍受限不能得到廣泛使用。

2）石墨烯制備方法效率很低，很難實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化。

3）石墨烯具有表面能高的特點，所以很難在水和二甲苯、醋酸丁酯等常見溶劑中分散，因此難以制備出不影響石墨烯優(yōu)異性能的分散液。

4）目前缺乏石墨烯涂料的應(yīng)用標準，如果按照現(xiàn)在實行的標準，石墨烯涂料的優(yōu)勢沒有辦法得到完美發(fā)揮，石墨烯多種優(yōu)異的作用無法得到廣泛使用。

4結(jié)語

石墨烯因為其阻隔性能好、屏蔽性能好以及化學穩(wěn)定性好的優(yōu)點在涂料領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，尤其在防腐、建筑隔熱、海洋防污和阻燃等功能性涂料領(lǐng)域中，可以提高涂料的綜合性能，防止不必要的污損。目前來看，雖然說石墨烯在涂料領(lǐng)域的發(fā)展勢頭較好，卻還存在很多關(guān)鍵性的問題需要解決，如怎么將石墨烯與涂料中樹脂的復合，怎么選擇助劑，怎么改進功能性。因此對石墨烯的研究還需要更加全面的實驗分析論證。而且石墨烯在防腐防污涂料中的作用機理也需要更深入、全面的研究，為石墨烯材料的市場應(yīng)用奠定充分的理論基礎(chǔ)。