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  • 劉立偉:富鋅VS烯鋅,沒必要再浪費鋅粉資源了!

       日期:2021-10-27     作者:中國無機涂料網    瀏覽:595    評論:0    

    劉立偉:富鋅VS烯鋅,沒必要再浪費鋅粉資源了! 涂料在線,coatingol.com

    劉立偉  董事長 

    蘇州格瑞豐納米科技有限公司


    ?媒體采訪

    鄂忠敏《涂層與防護》


    人物簡介

    劉立偉,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員,博士生導師;蘇州格瑞豐納米科技有限公司董事長;國家石墨烯標準化推進工作組成員;國家石墨烯產品質量監督檢驗中心顧問委員會委員;中國石墨烯產業聯盟的標委會委員;江蘇省涂料行業協會專家委員會委員;蘇州工業園區納米領軍人才;Nature出版集團Scientific Reports期刊編委會成員;參與起草HG/T3375-2019《石墨烯鋅粉涂料》行業標準;參加起草CSTM團體標準《涂料中石墨烯材料的測定》。


    《涂層與防護》:環氧富鋅涂料的歷史、技術發展,和當前的市場發展現狀?


    環氧富鋅涂料,從20世紀40年代歐洲開始投入應用,仍是中等和重防腐的重要選擇,市場規模巨大,當前全球超過200多億。


    在傳統環氧富鋅涂料中,為實現良好金屬防腐性能,需要大量鋅粉構成電化學導電通路,要求不揮發分中金屬鋅用量大,高達60%~80%(HG/T3668-2009),大量鋅粉約占材料成本的60%~70%無機涂料網cnwjtl.com。大量使用鋅粉不僅成本高,而且消耗稀缺的鋅粉資源。


    然而,大量使用鋅粉資源,只是技術局限,并不是必須的。2007年海虹老人實驗室發現,環氧富鋅底漆中只有1/3的鋅發揮了作用,大量孤立的鋅粉并未發揮作用。ISO12944-5:2019的6.1指出隨著技術的發展,如果有新的涂料技術被證明和認證有效,可以采用。


    80多年以來,傳統環氧富鋅涂料,幾乎無重大的技術突破,技術停滯也導致嚴重產品同質化競爭,當前處在產品生命周期的衰退期,衰退期特征是規模巨大價值很低,激烈競爭導致利潤極低,甚至惡性競爭出現偽劣富鋅產品充斥低端市場,已經不具有前進的動力。


    隨著新的石墨烯鋅粉涂料創新產品出現,性能優異,具有極高的性價比,具有低碳、節約資源的社會價值,在具有創新實力企業推動下,將逐漸滲透環氧富鋅市場,實現產品和市場的替代和升級。

    劉立偉:富鋅VS烯鋅,沒必要再浪費鋅粉資源了! 涂料在線,coatingol.com


    《涂層與防護》:鋅的資源和使用狀況令人堪憂,對富鋅涂料、鍍鋅產業將產生怎樣的影響?


    鋅在地球上儲量有限,屬于耗竭資源,總消耗量的一半被用于金屬防腐。根據2021年美國地質勘探局(USGS),全球探明鋅礦儲量2.5億噸,澳大利亞占總量的27%,中國占17%。2020年全球鋅礦產量1200萬噸。


    2020年中國鋅的生產量420萬噸,占全球34%以上,生產量占比高于儲量占比,是全球最大的鋅消費國。而中國鋅礦儲量4400萬噸,中國靜態可開采年限(當期儲量/當期產量)不超過10年。


    金屬鋅儲量有限,如果不能有效控制、過度使用,將影響所有使用鋅粉的防腐涂料,如熱鍍鋅、環氧富鋅、無機富鋅、冷涂鋅等產品生命周期,甚至影響重防腐涂料行業的可持續發展。


    《涂層與防護》:在“碳達峰、碳中和”目標框架下,鋅的生產狀況和市場走向如何?


    據初步統計,2020年,我國有色金屬二氧化碳總排放量約6.5億噸,占全國總排放量的6.5%。金屬的噸量生產碳排放量中鋅排第三,鋁>鎳>鋅。


    原生鋅錠80%是濕法冶煉生產的,噸鋅冶煉生產耗電高達4000度,碳排放量約為5.19噸。生產涂料應用的細鋅粉,要加熱到大約上千度高溫,生產1噸鋅粉,用電約1000度(kW/h)。金屬鋅冶煉和鋅粉生產都是高能耗的,都面臨能耗雙控和雙碳目標壓力。


    近期,鋅價格破位上漲,短期是國內外能源電力供應緊張,長期看漲是因為鋅粉資源有限和減少碳排放壓力。隨著《鉛鋅行業規范條件(2020版)》對于行業的環保、能耗、技術等要求趨嚴,以及規范無序開采,對外依賴程度提升,金屬鋅生產成本將維持上升趨勢。


    《涂層與防護》:鋅的資源問題日益突出,涂料行業也在致力于石墨烯低鋅涂料技術創新,近年來有哪些成效?


    當今,中國引領的石墨烯鋅粉涂料技術和行業標準(HG/T 5573-2019),通過融合石墨烯創新技術,石墨烯替代大量鋅粉構成導電通路,并對鋅粉和金屬提供良好的屏蔽保護。其中,干膜金屬鋅用量可降低至30%。


    優化配方設計的石墨烯鋅粉涂料,使用很少量高質量薄層石墨烯,不揮發分中僅占30%金屬鋅,耐中性鹽霧性能可高達3000~6000 h (單涂層,劃痕,90 μm膜厚以內),耐鹽霧時間超過ISO12944定義的C5環境要求的3倍,超過《石墨烯鋅粉涂料》(HG/T 5573-2019)、《富鋅底漆》(HG/T 3668-2009)標準的3倍以上。


    除了提升耐鹽霧性能,同時還提升施工便利性,高質量石墨烯的合理使用,還具有非常好的厚膜抗開裂性能,增加漆膜韌性,并且提升漆膜與襯底基材的附著力。

    劉立偉:富鋅VS烯鋅,沒必要再浪費鋅粉資源了! 涂料在線,coatingol.com

    石墨烯新材料創新技術對涂料產業將產生深遠影響,高質量石墨烯鋅粉涂料,為實現省鋅、減碳、降本,發展石墨烯鋅粉涂料,是實現含鋅涂料產業可持續發展的重要保障措施。


    傳統鋅粉用量觀念,“富鋅” 意味著防腐性能好,“低鋅”意味著“偷工減料”,隨著石墨烯含鋅涂料的出現,這些認識可以轉變了。用石墨烯和少量鋅粉實現優異防腐性能,防腐性能好壞與鋅粉用量不成正比,今后沒有必要再浪費鋅粉了。


    《涂層與防護》:從節省鋅粉資源和材料成本上來看,石墨烯創新技術在富鋅防腐涂料替代升級的市場應用前景如何?


    高性能石墨烯鋅粉涂料在政策和標準指導下,眾多研究院所和行業創新企業的參與和推動,新的石墨烯鋅粉涂料賽道已經形成,并開始逐步蓬勃發展,而且從國家政策、行業標準推動,逐步開始了企業、市場推動。


    通過節省鋅粉資源,降低環氧鋅粉涂料成本,降低一半以上的鋅粉,相當于節約了25%左右的材料成本,利用高質量石墨烯創新技術,可以大大提升產品附加值。


    另外,高性能的石墨烯鋅粉涂料,可以減少維護,延長使用年限,也可以實現節省資源和成本。尤其,新修改版的JT/T 722中橋梁主體涂層的保護年限均提高到30年(除了附屬鋼結構)。


    當前,石墨烯防腐涂料在橋梁、石化、能源、風電、海工、建筑鋼結構等市場應用逐漸展開,替代處在產品生命衰退期的傳統環氧富鋅已經形成必然趨勢。

    劉立偉:富鋅VS烯鋅,沒必要再浪費鋅粉資源了! 涂料在線,coatingol.com

    從技術發展、升級替代、性價比、節能減碳、節約資源來看,沒有必要再浪費鋅粉資源了。


    石墨烯創新技術,節省鋅粉資源,減少能耗和碳排放,符合國家“雙碳”目標和相關產業政策,也符合涂料行業向綠色化、資源節約化發展趨勢,同時,提升防護性能,延長防護時間,降低材料成本和維護成本。新技術將改變未來工業防腐涂料的市場格局,助力行業高質量發展。


     
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