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深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

笔者认为,石墨烯浆料可以解决分散性问题,涂料对层数宽容度高是重防腐涂料有可能掘到石墨烯应用第一桶金的依据。不同于电子和显示行业对石墨烯层数(主要为CVD石墨烯)要求那么严格,石墨烯涂料(主要为粉体石墨烯)对层数的宽容度更高,也是其打开涂料应用市场的关键之一,因为低层数、大面积石墨烯薄膜工业化制备仍然存在问题,石墨烯涂料主要解决分散性问题,相对较容易。

引言

2010年诺贝尔物理学奖使石墨烯为全球材料科学家所瞩目。完美的石墨烯是透明而且具备良好的分子阻隔性,而且由于碳原子之间以原子键相连接,使石墨烯具有逆天的物理强度,除此以外,石墨烯在光、电、热等方面也具有及其独特的性能,因此,至少从理论来看,石墨烯是一种“很美丽”的材料,但是石墨烯会不会只是看上去很美呢?

石墨烯粉体的产业链已经非常清晰,上游原料石墨(CVD石墨烯原料为甲烷,这里不做展开)、中游石墨烯粉体和浆料,下游涂料、复合材料、散热材料等应用市场。石墨烯的应用研究最开始集中在储能、电子和生物医疗方面,且已经有了初步进展和相关产品,譬如南车的石墨烯基超级电容器、超威的黑金电池、重庆墨希科技石墨烯手机SETTLERα等,当然有些产品是否真的经得起市场考验,这里不予置评,留待时间检验。

深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

全球石墨烯开发现状和布局

根据DT新材料数据库统计结果显示,全球石墨烯生产企业443家,其中国内石墨烯生产企业在250家左右,占比高达57%。

深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

市场开发方面,欧美日韩还是以开发生物传感、生物医疗、微生物检测、超级电容、3D 打印等高端应用为主,其中以欧洲石墨烯旗舰计划最为代表,旗舰计划战略委员会提出了未来十年欧洲石墨烯发展路线图,路线图主要由英国和意大利牵头制定,涵盖合成和制备的基础研究、生物医疗和电子信息等高端应用领域。

深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

专利方面,欧美日韩掌握了大量的核心专利。美国专利主要布局半导体产业,并覆盖了从石墨烯制备到半导体器件应用开发整个产业链;日本在石墨烯薄膜晶体管技术处于世界领先;韩国在纳米器件领域的应用开发占据优势,但在石墨烯制备方面落后于中国和美国。其中,最具代表性的机构和企业包括:韩国三星、美国IBM、韩国成均馆大学、韩国科学技术研究所、日本东芝公司、美国赖斯大学等。另外,美国普林斯顿大学、日本佳能公司和美国Zhamu Aruna 教授拥有石墨烯制备和应用相关的三大核心技术专利。

深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

来源:《2015全球石墨烯产业研究报告》,华泰证券研究所

中国石墨烯产业现状和布局

下表列出了国内比较知名的石墨烯生产企业及产能情况,其中有25家产能数据可查,如果完全按照产能建设,以上25家石墨烯的产能就在2万吨/年以上。

序号 公司名称 产品形态 产能
1 宁波墨西 粉体 500吨/年
2 重庆墨烯 薄膜 1000万片/年,100万平米石墨烯薄膜
3 第六元素 粉体 100吨/年
4 二维碳素 薄膜 15万平方米薄膜/触摸屏产品
5 德阳烯碳 粉体 100吨/年
6 厦门凯纳 粉体 100吨/年
7 山东济宁利特 粉体 150吨/年
8 广东鸿纳 粉体 3000吨/年
9 唐山建华 粉体 100吨/年
10 常州墨之萃 粉体 600吨/年
11 青岛德通 粉体 1000吨/年
12 山东圣泉 粉体 100吨/年
13 合肥微晶 粉体 100吨/年
14 苏州格瑞丰 粉体 无具体数据
15 无锡格菲电子薄膜 500万片石墨烯触控产品
16 山西炭美 粉体 吨级生产线
17 上海新池能源 粉体 2万平米石墨烯-铜复合材料
18 北京碳世纪 粉体 吨级生产线
19 江阴碳谷 粉体 2016年计划5年内10000吨/年
20 苏州高通 粉体 吨级生产线
21 北京航材院 粉体 吨级生产线
22 台湾志阳 粉体 100吨/年
23 银基烯碳 粉体 无具体数据
24 山东龙聚 粉体 5吨/年
25 宁夏国富石墨烯 粉体 30吨
26 碳源汇谷 3吨/年
27 恒力盛泰 粉体 2020年5000吨/年

目前国内石墨烯产能已经严重过剩,但是市场上难以寻觅到真正合格的石墨烯产品,根本原因是石墨烯下游应用需求乏力,定位不明确,开发不完善,这也成为石墨烯行业发展的关键掣肘。

应用方面,随着中国制造2025石墨烯材料技术路线图发布,其中重防腐涂料为4大重点产业之一,国内应用研究近些年开始发力重防腐涂料,相关的研究单位和应用企业有中科院宁波材料所、中船重工725所、青岛海化院、中海油常州涂料院、北京化工大学、江苏道蓬科技、江苏道森、Akzonobel、毕克化学、Graphenstone等。

深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

中国石墨烯改性重防腐涂料(石墨烯重防腐涂料)现状和布局

2017年6月,由6位院士担任顾问专家团的“石墨烯防腐应用推进工作组”在京成立。会上中国工程院院士薛群基指出:“石墨烯重防腐涂料对国家安全和海洋经济发展具有重大意义,应结合各方面力量,把石墨烯重防腐涂料产业做大做好”,在此之前,《中国制造2025》也将重防腐涂料列为石墨烯应用四大重点产业之一。

石墨烯重防腐涂料核心技术包括:

1)石墨烯的大规模稳定物理分散及与树脂的相容性。石墨烯高的比表面积、强的范德华力和π-π键作用使其在大多数高分子聚合物体系中都表现出较差的分散性,团聚后在涂层中形成水汽通道,反而降低了涂层的力学性能和防腐性能;

2)石墨烯的结构特性调控及组配优化。石墨烯的尺寸和层数正态分布、含量对涂层的致密性、粘结力、力学性能和防腐性能具有显著的影响。

另外,在整个产业链环节还存在诸多问题:

1)基础研究碎片化导致选/用材标准和依据匮乏;

2)未形成完善的涂料配方体系;

3)缺少性能全面考核和实际工况长效服役评估;

4)缺乏相关涂料的专用数据库和标准。

DT新材料整理了国内80家石墨烯重防腐涂料相关企业(见文末附录),下表列出了国内外从事石墨烯重防腐涂料的研发企业。

企业名称 国籍 主要产品
Scientec 法国 石墨烯化学,石墨烯涂料
Top Glove 马来西亚 石墨烯涂料
Graphenstone 西班牙 石墨烯涂料
James Briggs Ltd. 美国 石墨烯防腐涂料
TBA Protective Solutions 英国 石墨烯涂料
海洋化工研究院有限公司 中国 重防腐涂料
江苏道蓬科技有限公司 中国 石墨烯重防腐材料(示范工程、海上风电)
宁波中科银亿新材料有限公司 中国 石墨烯改性重防腐涂料
上海华谊集团技术研究院 中国 石墨烯重防腐涂料
江苏双良石墨烯防腐新材料有限公司 中国 石墨烯涂料
上海海隆石油化工研究所 中国 主要石墨烯涂料
杭州烯创科技有限公司 中国 石墨烯重防腐涂料
中科院宁波中科建华新材料有限公司 中国 石墨烯涂料(示范工程)
上海大通会幕新型节能材料股份有限公司 中国 石墨烯重防腐涂料
英德市华宾涂料有限公司 中国 石墨烯重防腐涂料
重庆祥和涂料有限公司 中国 石墨烯防腐涂料
北京森聚柯高分子材料有限公司 中国 石墨烯在涂料领域的分散技术
大同市昊江科技有限公司 中国 石墨烯水性涂料
盐城增材科技有限公司 中国 石墨烯功能涂层、石墨烯原料、石墨烯涂料、石墨烯薄膜
绵阳麦思威尔科技公司 中国 石墨烯水性防腐涂料
烟台恒诺科技有限公司 中国 拟建设年产1000吨石墨烯重防腐涂料生产线
无锡泰科纳米科技有限公司 中国 石墨烯基重防腐涂料,示范工程,未批量生产

从上表可以看出中国企业开发石墨烯重防腐涂料积极性非常高,但是重防腐涂料本身技术门槛非常高,加之上述提到的石墨烯在防腐涂料中应用需要解决的技术难点,我们看到尽管有很多企业关注或者推动石墨烯重防腐涂料的开发工作,真正有示范工程的只有三家企业。而且这三家企业的示范工程均有一些局限性,比如前文提到的未形成完善的涂料体系、缺少性能全面考核和实际工况长效服役评估等。

宁波材料所薛群基院士和王立平研究团队石墨烯改性重防腐涂料技术

中科院宁波材料所在石墨烯重防腐涂料基础研究和产业化应用领域取得了重大进展。

薛群基院士王立平研究员带领的研发团队通过配方工艺和配套体系的不断创新,开发出了储油罐导静电重防腐涂料、电网塔架防腐涂料、光伏设备防腐涂料、船舶防腐涂料和航空航天特种涂料等8大系列石墨烯防腐涂料,积累了场内场外大量实验数据,成功解决了涂料配方从实验室小试到工厂中试、扩试等一系列难题,并在国家电网大型输电铁塔、海洋平台、光伏发电装置、航天装备等领域开展了大规模示范工程应用。

研制的石墨烯重防腐涂料涂层通过了化工、涂料、国防领域权威机构的各项性能检测,附着力达到0级,粘结强度超过10MPa,耐中性盐雾超过5,000h,耐HCl(5%)、H2SO3(5%)、NaOH(5%)浸泡超过2,000h,耐紫外老化超过2,000h,多项性能明显优于国际一流产品(详见如下图表)。

项目 宁波材料所石墨烯重防腐涂料 检验标准
干燥时间 表干≤2h,实干≤24h GB/T 1728
硬度 ≥HB GB/T 6739
耐冲击 ≥50cm GB/T 1732
柔韧性 2mm GB/T 6742
附着力 0级 GB/T 9286
粘结强度 ≥10MPa GB/T 5210
海水干湿循环 60次,强度≥10MPa GB/T 9274
耐盐雾性 ≥5000h GB/T 1771
耐酸性 5%硫酸,≥2000h GB/T 9274
耐碱性 5%氢氧化钠,≥2000h GB/T 9274
耐加速老化 ≥2000h GB/T 1865

上述石墨烯重防腐涂料已经在在国家电网大型输电铁塔、海洋平台、光伏发电装置、航天装备等领域获得了大规模示范工程应用,这将推动石墨烯重防腐涂料在电网设施、石油化工、海上风电、海洋平台、船舶、港口码头、岛礁建设以及国防装备等各领域的广泛应用。

深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

大型输电铁塔示范工程

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“万山号”大型海洋波浪能发电装置示范工程

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铁路围栏和光伏发电装置示范工程

深度大揭秘:重防腐涂料能不能掘到石墨烯应用第一桶金? (附部分相关企业名录)

海洋自然环境挂片试验

为什么是重防腐涂料?

笔者认为,石墨烯浆料可以解决分散性问题,涂料对层数宽容度高是重防腐涂料有可能掘到石墨烯应用第一桶金的依据。不同于电子和显示行业对石墨烯层数(主要为CVD石墨烯)要求那么严格,石墨烯涂料(主要为粉体石墨烯)对层数的宽容度更高,也是其打开涂料应用市场的关键之一,因为低层数、大面积石墨烯薄膜工业化制备仍然存在问题,石墨烯涂料主要解决分散性问题,相对较容易。

附录 石墨烯涂料相关企业名单

中国船舶重工集团公司第七二五研究所

法国Scientec

Top Glove

西班牙graphenstone

燕园众欣纳米科技(北京)有限公司

海洋化工研究院有限公司

巨化集团技术中心

江苏道蓬科技有限公司

上海华谊集团技术研究院

江苏双良石墨烯防腐新材料有限公司

上海海隆石油化工研究所

杭州烯创科技有限公司

宁波中科银亿新材料有限公司

宁波中科建华新材料有限公司

TBA Protective Solutions

盐城增材科技有限公司

中海油常州涂料研究院

江苏道森新材料有限公司

上海安固强能源科技发展有限公司

西安华捷沃盾新材料有限公司

宁波中科建华新材料有限公司

青岛海纳尔纳米科技有限公司

哈尔滨金纳科技有限公司

江苏晨光涂料有限公司

Akzonobel 阿克苏诺贝尔

Hempel 海虹老人

青岛瑞利特新材料科技有限公司

江苏金陵特种涂料有限公司

常州市碳索新材料科技有限公司

北京优碳环能科技有限公司

绵阳麦思威尔科技有限公司

如东高新石墨烯产业研究院有限公司

山东碧山特种涂料科技有限公司

济宁卫士宝化工科技有限公司

宁波海腾新材料有限公司

北京四海辉腾建筑材料有限公司

常州碳素新材料科技有限公司

广州亦纳新材料科技有限公司

安徽桑瑞斯环保新材料有限公司

泉州市合创涂料科技有限公司

芜湖春风新材料有限公司

深圳市鑫成炭素科技有限公司

中航百慕新材料技术工程股份有限公司

中山武藏涂料有限公司

本文来自DT新材料,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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