腐蝕一直是制約各國經(jīng)濟發(fā)展的重大問題之一，全球每年有2.5萬億美元左右的直接經(jīng)濟損失是因腐蝕造成的，應用防腐涂料是解決腐蝕問題的主要方式之一。防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆組成的具有防腐蝕功能的涂料，依據(jù)涂料應用領域的不同，可以分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下，對金屬等起到防腐蝕的作用，保護有色金屬使用的壽命；重防腐涂料是指相對常規(guī)防腐涂料而言，能在相對苛刻腐蝕環(huán)境中應用，并具有能達到比常規(guī)防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。

VIGRAFEN®WJ-HG01是微晶科技研發(fā)的一款雙組分聚胺固化環(huán)氧石墨烯富鋅涂料。采用石墨烯、環(huán)氧樹脂、填料及助劑，按照特定的比例，通過獨特的分散研磨技術復配研制而成。具有成膜性優(yōu)異、在金屬基材上附著力良好、防腐效果優(yōu)良等特點，適用于高腐蝕環(huán)境下的鋼結構和管道。

那么，石墨烯防腐涂料的防腐原理是什么？

電化學腐蝕是最為常見的一種腐蝕。腐蝕過程中形成了腐蝕電池，產(chǎn)生了腐蝕電流，所以金屬腐蝕實際上是一個短路的原電池反應，金屬作為陽極失去電子，電解液作為陰極得到電子，整個過程的氧化還原反應分別列屬于陽極和陰極反應，是金屬腐蝕的主要類型。

一、片層阻隔效應

石墨烯具有良好的疏水性能，能夠阻隔環(huán)境中的水、氧氣、氯離子等的滲透，同時，均勻分散且取向平行于基底表面的石墨烯防腐涂層能夠形成迷宮阻隔屏障，阻礙腐蝕介質的滲透路徑，阻斷原電池形成的通路，延緩基底的腐蝕速率，石墨烯的片層阻隔效應如圖。

二、導電效應

石墨烯的導電效應如圖所示，當防腐涂層出現(xiàn)局部破損時，由于石墨烯的引入賦予涂層優(yōu)良的導電性，可將陽極反應的電子傳輸至涂料表面使得陰極反應在涂層表面發(fā)生，因此陰極反應生成的OH-與陽極反應生成的Fe3+不能接觸反應，隨著Fe3+的累積，陽極反應將受到抑制，從而達到抑制腐蝕的效果。

三、陰極保護作用

通過添加鋅粉或鋁粉在防腐涂料中，使活性鋅（鋁）作為腐蝕反應的陽極，保護作為陰極的金屬基體，但是鋅粉的使用量非常高才能達到預期效果，但是大量的鋅存在會增大涂層孔隙率，降低防腐效果，通過摻入導電石墨烯，使其作為涂層中鋅顆粒的導電橋梁，提升鋅的利用率，促進犧牲陽極的電化學反應的進行，但是也有研究表明當石墨烯取向平行于金屬基底表面時，雖然能增強屏障阻隔作用，但是石墨烯對活性鋅的有效傳輸作用減弱，削弱了鋅對金屬基體的保護作用，磁性石墨烯對富鋅涂層中鋅的活化機理。

四、耐磨作用

石墨烯具有良好的力學性能，普通的樹脂涂層抵御劃痕的能力較差，石墨烯的摻入使得復合涂層具有優(yōu)異的彈性和抵抗變形的能力，增強了復合涂層的硬 度，在磨損過程中，石墨烯形成了滑移層且摩擦熱被迅 速轉移散發(fā)，因此增強了涂層的耐磨性，石墨烯樹脂復合涂層可持久避免涂層出現(xiàn)局部破損，延長涂層的使用壽命。