陳凱力 張 芮 王 軍 姜天明

（1. 中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101；2. 大連理工大學(xué)，遼寧 大連 116024；3. 華光高科特種材料有限公司，遼寧 大連 116023）

0 引言

油氣儲(chǔ)運(yùn)是石油化工行業(yè)的重要組成部分，作為一個(gè)連接油氣生產(chǎn)、分配、運(yùn)輸及銷售等各環(huán)節(jié)的樞紐系統(tǒng)，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源安全戰(zhàn)略部署中發(fā)揮著重要的作用。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知，2017年年末，國(guó)內(nèi)油氣管道的總長(zhǎng)度達(dá)到13.3萬(wàn)千米。在不同類型的管道中，天然氣占據(jù)比例為54.9%，原油占據(jù)比例為23.6%，成品油占據(jù)比例為20.5%。綜合考慮國(guó)內(nèi)石油能源的分布狀況以及運(yùn)輸模式，積極開(kāi)辟油氣儲(chǔ)運(yùn)戰(zhàn)略通道。同年，發(fā)改委與能源局聯(lián)合頒布《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》，到2025年全國(guó)管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到24萬(wàn)公里，其中原油管道、成品油管道、天然氣管道分別為3.7萬(wàn)公里、4萬(wàn)公里和16.3萬(wàn)公里，我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程將迎來(lái)新的建設(shè)高峰[1]。

鋼制設(shè)備腐蝕的問(wèn)題一直是石油化工行業(yè)面臨的重大難題，特別是沿海及海上儲(chǔ)運(yùn)工程設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度遠(yuǎn)高于內(nèi)陸地區(qū)。各類設(shè)備如果被腐蝕，會(huì)直接影響其壽命，導(dǎo)致這些設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能存在火災(zāi)與爆炸的危險(xiǎn)，影響安全生產(chǎn)。因此，對(duì)石油化工行業(yè)儲(chǔ)運(yùn)工程設(shè)備尤其是沿海地區(qū)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕提出更高的要求。實(shí)際操作時(shí)，最高效也是最經(jīng)濟(jì)的手段就是涂層防護(hù)，能夠有效地預(yù)防腐蝕。近幾年，新型碳納米材料不斷涌現(xiàn)，逐步被應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域，成為了研究的重點(diǎn)，常見(jiàn)的材料有碳納米管、碳納米纖維等等[2]。碳納米材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、模量高等特性，采用碳納米材料對(duì)涂料產(chǎn)品進(jìn)行改性，可以賦予涂層材料許多新的功能。本文主要介紹了目前國(guó)內(nèi)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程防腐蝕涂料應(yīng)用現(xiàn)狀和有關(guān)新型碳納米改性功能涂料的研究進(jìn)展，并結(jié)合碳納米材料的特點(diǎn)闡述其在我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

1 我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程防腐涂料應(yīng)用現(xiàn)狀

眾所周知，油氣儲(chǔ)用包含儲(chǔ)存與運(yùn)輸。針對(duì)儲(chǔ)存來(lái)講，常見(jiàn)的手段有儲(chǔ)存罐、地下巖洞儲(chǔ)庫(kù)、儀表壓力容器等等；運(yùn)輸模式常見(jiàn)的有管道運(yùn)輸、航空運(yùn)輸、水路運(yùn)輸以及陸地運(yùn)輸，而國(guó)內(nèi)更多的采用管道輸送[3]。在儲(chǔ)運(yùn)工程建設(shè)中，儲(chǔ)罐防腐和管道防腐對(duì)涂料需求量較大，對(duì)涂層防腐性和功能性要求較高，涉及涂料品種較多，包括重防腐涂料、粉末涂料、無(wú)機(jī)涂料、導(dǎo)靜電涂料和防火涂料等。我國(guó)針對(duì)石油化工新建、改建、擴(kuò)建工程中鋼制設(shè)備、管道及其附屬鋼結(jié)構(gòu)表面防腐，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（如表1所示），對(duì)防腐蝕工程施工技術(shù)和質(zhì)量驗(yàn)收進(jìn)行了明確要求。

表1 石油化工行業(yè)相關(guān)防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

1.1 儲(chǔ)罐防腐

鋼質(zhì)儲(chǔ)罐防腐分外壁防腐和內(nèi)壁防腐。對(duì)于暴露在大氣環(huán)境下的儲(chǔ)罐外壁，主要受到沿海高溫高濕環(huán)境、Cl-、SO2、H2O等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，以及沿海地區(qū)較強(qiáng)紫外線引起的涂層老化破壞等。儲(chǔ)油罐外壁防腐通常采用富鋅底漆（無(wú)機(jī)、有機(jī)）+環(huán)氧云鐵中間漆+脂肪族聚氨酯面漆的配套體系，面漆也可使用耐候性好的氟碳涂料。儲(chǔ)罐埋地部位外表面主要接觸土壤，儲(chǔ)罐底板長(zhǎng)期處于潮濕的環(huán)境，主要受到土壤中水分、酸（堿）性物質(zhì)及微生物的侵蝕。尤其是底板焊接、焊縫附近的腐蝕格外嚴(yán)重，目前較多采用富鋅底漆+厚漿型環(huán)氧煤瀝青漆的防腐配套體系。

儲(chǔ)罐內(nèi)壁腐蝕環(huán)境比較復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)貯存的油品、溫度及壓力等綜合因素合理選用涂料。對(duì)于原油儲(chǔ)罐內(nèi)壁底部積水部位，由于原油中含有大量的Cl-、SO42-、CO32-、Na+、Mg2+等無(wú)機(jī)鹽類，會(huì)加速底部鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度，通常采取犧牲陽(yáng)極和重防腐涂層聯(lián)合防護(hù)的措施。對(duì)接觸油品區(qū)域，采用耐溶劑性、耐油性好的導(dǎo)靜電涂料（涂層表面電阻率要求1×108～1×1011Ω）。常用鋼制石油儲(chǔ)罐防腐涂裝體系配套方案如表2所示[4]。

表2 石油儲(chǔ)罐涂料防腐體系配套方案

1.2 輸油管道防腐

輸油管道可分為地上與地下兩類。對(duì)于前者來(lái)講，管道外壁的防腐與儲(chǔ)罐外壁防腐基本類似，涂層的性能需達(dá)標(biāo)，且可長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用。針對(duì)后者而言，管道會(huì)與土壤直接接觸，所以采用涂層防腐蝕，必須確保涂層具有耐水性、耐微生物、耐酸堿等，同時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用[5]。在具體進(jìn)行防腐蝕，大多數(shù)情況下用到外涂防護(hù)層與陰極保護(hù)結(jié)合的模式，而防護(hù)層常見(jiàn)的有金屬涂層、磷化層等，不過(guò)通過(guò)大量的實(shí)踐表明，最經(jīng)濟(jì)、最高效的手段仍然是有機(jī)涂層，這也是絕大多數(shù)防腐的首選[6]?，F(xiàn)階段我國(guó)重點(diǎn)長(zhǎng)距離輸油項(xiàng)目中，常見(jiàn)的防腐材料有FBE與3LPE，這也是應(yīng)用頻率較高的產(chǎn)品[7]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些新型管道防腐材料，例如無(wú)機(jī)有機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)重防腐涂料、無(wú)機(jī)陶瓷涂料和噴涂聚脲彈性體（SPUA）等涂層防腐技術(shù)，在國(guó)內(nèi)某些管道防腐工程中得到了應(yīng)用并取得較好的防腐效果。

1.3 熱交換系統(tǒng)防腐

在油品儲(chǔ)存和運(yùn)輸中，根據(jù)輸送油品性質(zhì)的不同，可分為等溫輸送（如汽油、航空煤油和柴油等輕質(zhì)油）和加熱輸送（易凝固或蠟含量高的重質(zhì)油）。對(duì)于原油管道輸送，若其粘度過(guò)高或接近凝固態(tài)時(shí)，在輸送過(guò)程中會(huì)增加管道壓力，不僅消耗大量的動(dòng)力，而且存在非常大的安全隱患，因此必須采用對(duì)管道加熱或減少介質(zhì)熱量損失，實(shí)現(xiàn)降低油品黏度、減少油品與管道內(nèi)壁摩擦阻力的目的。保證熱油管道安全輸送的關(guān)鍵是要求原油進(jìn)站溫度必須高于凝固點(diǎn)3～5℃，原油輸送過(guò)程中的熱量補(bǔ)給是通過(guò)熱交換系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。熱交換系統(tǒng)主要包括輸送場(chǎng)站加熱設(shè)備、水套爐、儲(chǔ)罐內(nèi)部加熱盤管、管道電伴熱和管道外壁隔熱保溫等。針對(duì)石油煉化和場(chǎng)站熱交換設(shè)備的防腐，目前使用比較多的是有機(jī)硅和環(huán)氧類防腐涂料，配合氮化硼、碳化硅及氧化鋁等材料起到較好的導(dǎo)熱耐溫性。重油儲(chǔ)罐、輸油管道及水套爐等設(shè)備外壁防腐保溫則使用導(dǎo)熱系數(shù)低，且具有耐高溫、抗腐蝕、耐振動(dòng)和化學(xué)穩(wěn)定性好的非金屬類混合材料，如玻璃棉氈，發(fā)泡聚氨酯和巖棉保溫材料等。

2 碳納米材料的特點(diǎn)及在涂料中的應(yīng)用方向

近些年，各種新型碳納米材料不斷涌現(xiàn)，最具代表性的就是石墨烯與碳納米管，開(kāi)始朝著產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；姆较蚩焖侔l(fā)展，取得了顯著成就。碳納米材料具有許多優(yōu)異的特性，由于分子結(jié)構(gòu)的不同及C-C原子的電子雜化軌道的差異，不同結(jié)構(gòu)的碳納米材料展現(xiàn)出性能特點(diǎn)也不盡相同。目前，以涂層形式作為碳納米材料應(yīng)用途徑的相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)成為國(guó)內(nèi)企業(yè)、高校和科研院所的研究熱點(diǎn)。

2.1 碳納米管

這種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)為中空管狀，為經(jīng)常用到的材料。以形成碳納米管的石墨片層數(shù)差別為依據(jù)，能夠?qū)⑵鋭澐譃閱伪谔技{米管（SWCNTs）與多壁碳納米管（MWCNTs），也能夠以形狀為依據(jù)，劃分為直線型碳納米管與螺旋狀碳納米管等。碳納米管的強(qiáng)度比鋼高100倍，比重只有鋼的1/6。碳納米管的韌性很高，具有較高的長(zhǎng)徑比，導(dǎo)電性好，均勻分散在涂料中，可以形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，賦予涂料優(yōu)異的導(dǎo)電性；這種材料擁有不錯(cuò)的導(dǎo)熱性能，如果在聚合物中添加適量的碳納米管，能夠顯著提升其強(qiáng)度，同時(shí)能夠發(fā)揮相應(yīng)的阻燃功能，提升材料的熱傳導(dǎo)性能；碳納米管還具有較好耐老化性能，在聚合物中不僅可以提高材料本身的光穩(wěn)定性，還可以起到較好的物理屏蔽功能[8]。

2.2 石墨烯

根據(jù)化學(xué)知識(shí)可知，石墨烯為SP2雜化，為二維碳納米材料，結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。單層石墨烯的熱導(dǎo)率約為5300W/m·K，可以用來(lái)制備電子產(chǎn)品導(dǎo)熱膜和新型散熱功能涂料；石墨烯具有片狀結(jié)構(gòu)，改性后的石墨烯可以均勻分散在涂料中，賦予涂層優(yōu)異的屏蔽性能，有效阻止腐蝕介質(zhì)在涂層中的滲透與擴(kuò)散；石墨烯的導(dǎo)電性能優(yōu)異，可以用來(lái)制備導(dǎo)電涂料和導(dǎo)電膠水，應(yīng)用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域；石墨烯還具有較高的電子遷移率和比表面積，可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)到 97.7%，可以用來(lái)制備電子產(chǎn)品觸摸面板。

關(guān)于加強(qiáng)石墨烯和碳納米管等新型碳納米材料的研究與應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)，我國(guó)頒布了相關(guān)的扶持政策。在2017年，工信部發(fā)布了《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，積極鼓勵(lì)對(duì)各類新型材料展開(kāi)研究與探索，不斷突破技術(shù)壁壘，全面落實(shí)示范工程，發(fā)揮帶頭作用，同時(shí)聯(lián)合能源、生物與信息等技術(shù)，不斷提升新型材料的質(zhì)量與性能，將其應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域?？萍疾俊笆濉币?guī)劃中也列入了《石墨烯等碳基納米材料技術(shù)研究、集成與應(yīng)用項(xiàng)目》，從政策和資金上大力支持石墨烯和碳納米管的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

3 碳納米改性功能涂料的研究進(jìn)展

3.1 重防腐涂料

關(guān)于石墨烯和多壁碳納米管可以提高涂料（例如環(huán)氧、聚氨酯、聚苯胺等）的耐腐蝕性的研究報(bào)道較多。研究表明，采用經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾（羥基化、羧基化）的石墨烯或多壁碳納米管分散漿作為改性填料，可以有效提高涂層的導(dǎo)電性和耐腐蝕性。陳凱力、王軍等采用碳納米材料改性環(huán)氧富鋅防腐底漆，是將改性后的碳納米材料分散漿直接加入環(huán)氧樹(shù)脂中的方式，添加量為0.25%～0.5%。實(shí)驗(yàn)表明，在鋅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40%～50%、涂膜厚度為80μm時(shí)，耐中性鹽霧可以達(dá)到1500h，劃痕處單邊擴(kuò)蝕≤2mm。該測(cè)試結(jié)果是相同鋅含量環(huán)氧富鋅底漆耐鹽霧性能的3倍以上，并高于普通高鋅含量（≥70%）環(huán)氧富鋅底漆。關(guān)于防腐機(jī)理的解釋，一方面是，鋼基材腐蝕的過(guò)程是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，鋅粉作為陽(yáng)極，并通過(guò)鋅粉顆粒的堆積起到導(dǎo)電通路作用。鋅粉被氧化后失去了導(dǎo)電作用，鋅粉間的導(dǎo)電通路在一定程度上被阻隔，從而使鋅粉不再具有陰極保護(hù)作用。當(dāng)涂層中加入石墨烯或碳納米管后，碳納米材料粒子在涂料中均勻分布，可以與鋅粉粒子形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在一定程度上增強(qiáng)了鋅粉顆粒間的電化學(xué)通路，從而提高對(duì)鋼基材的陰極保護(hù)作用。另外，針對(duì)片狀的石墨烯來(lái)講，如果能夠與涂層有機(jī)融合，能發(fā)揮良好的物理隔絕作用，適當(dāng)延長(zhǎng)腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散路徑，切實(shí)提升其耐腐蝕性能。對(duì)于碳納米管而言，經(jīng)化學(xué)修飾過(guò)的碳納米管表面有較多的羥基和羧基官能團(tuán)，可以與基材表面形成更多的化學(xué)氫鍵，在一定程度上增加了涂層與基材的附著力，有利于涂層的耐腐蝕性的提高。徐亮等[9]在研究過(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注水性無(wú)機(jī)富鋅底漆的改性，用到的材料為多壁碳納米管，最終結(jié)果顯示：加入特定量的該物質(zhì)，可以顯著提升防腐性能，并且對(duì)機(jī)械性能改善有明顯的促進(jìn)作用，同時(shí)使涂層的腐蝕電位負(fù)移，說(shuō)明在鋅粉顆粒和基材之間形成了較好的微導(dǎo)電通路，提高了涂層的耐鹽霧性。但碳納米管加入量過(guò)多，涂層導(dǎo)電性過(guò)高反而會(huì)對(duì)涂層的耐鹽霧性造成破壞。

王軍、陳凱力、XX共同參與研發(fā)的新型碳納米改性功能涂料，使用碳納米分散漿改性的環(huán)氧富鋅底漆經(jīng)過(guò)4000h耐鹽霧實(shí)驗(yàn)，劃痕處單邊擴(kuò)蝕≤1mm。并于2019年采用碳納米改性環(huán)氧富鋅底漆（100μm）+厚漿型環(huán)氧云鐵中間漆（120μm）+氟碳反射隔熱漆（100μm）的配套體系，在遼寧省某沿海油庫(kù)成品油儲(chǔ)罐外壁防腐涂裝工程中進(jìn)行應(yīng)用，經(jīng)過(guò)近2年的涂裝質(zhì)量反饋，涂層質(zhì)量保持良好，沒(méi)有明顯變化。

圖1 新型碳納米改性防腐涂料在儲(chǔ)罐外壁的防腐涂裝應(yīng)用

3.2 導(dǎo)電涂料

碳納米管具有高長(zhǎng)徑比，在涂層中均勻分散后，容易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，只需很少的添加量，即可達(dá)到理想的導(dǎo)電效果，并且可以很好地調(diào)節(jié)涂層的力學(xué)性能和耐化學(xué)介質(zhì)性。張濤[10]以有機(jī)硅/環(huán)氧樹(shù)脂為基料，選用直徑15～20nm的多壁碳納米管（MWCNTs），并經(jīng)過(guò)酸化處理后，在改性樹(shù)脂中添加量為2%時(shí)，涂層表面電阻率達(dá)到2×108Ω，導(dǎo)靜電性能良好，而且涂層有力學(xué)性能有明顯提升。研究表明，隨著多壁碳納米管（MWCNTs）管徑的減小，涂層導(dǎo)靜電性能明顯增強(qiáng)。高冬[11]以環(huán)氧樹(shù)脂為基體樹(shù)脂，采用單壁碳納米管（SWCNTs）和導(dǎo)電云母粉（8%）作為導(dǎo)電填料制備的環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料，單壁碳納米管加入量為0.4‰～0.9‰時(shí)，電阻值為1×108～1×1011Ω。隨后進(jìn)行1000小時(shí)的耐鹽霧腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果顯示涂層并未發(fā)生起泡與腐蝕現(xiàn)象。

新型高科碳納米材料應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室張祖文、王軍與XX展開(kāi)聯(lián)研，針對(duì)氟碳導(dǎo)電防腐涂料展開(kāi)探索時(shí)，采用單壁碳納米管作為導(dǎo)電填料，研究結(jié)果顯示，單壁碳納米管添加量為0.5‰時(shí)，涂層電阻率可達(dá)700Ω·cm，如果添加量為1.0%時(shí)，涂層電阻率為150Ω·cm，表明使用少量的單壁碳納米管即可實(shí)現(xiàn)涂層較好的導(dǎo)電效果，而且涂層的耐腐蝕性和耐老化性能（3000h）優(yōu)異。

圖2 單壁碳納米管在氟碳導(dǎo)電防腐面漆中的分散效果（SEM）

3.3 防火涂料

碳納米材料具有較好的熱學(xué)性能，可以作為阻燃材料的改性劑。沈怡甜[12]研制的阻燃苯丙乳液防火涂料中，采用三聚磷酸銨阻燃劑，并使用碳納米管作為改性劑。研究表明，當(dāng)碳納米管加入量為2.5%時(shí)，防火涂層的在燃燒后釋放的熱量較少，碳納米管材料在受熱分解過(guò)程中生成的碳層致密度明確增強(qiáng)，有效地降低了涂層熱分解時(shí)的生煙量。邱軍等[13]選擇聚乙烯基吡咯烷酮為材料來(lái)優(yōu)化多壁碳納米管（MWCNTs），添加到膨脹型防火涂料中，由于碳納米管具有增強(qiáng)作用，會(huì)在涂層遇火膨脹過(guò)程中對(duì)碳化層起到一定的支撐作用，在一定程度上增加碳化層膨脹系數(shù)，并且涂層的抗開(kāi)裂性能有一定的改善。據(jù)報(bào)道，美國(guó)已研制出一種以多壁碳納米管（MWCNTs）為基礎(chǔ)的防火涂料，將碳納米管改性的防火涂料涂覆于聚氨酯泡沫表面，可有效將泡聚氨酯泡沫體的燃燒性降低了35%。研究表明，碳納米管均勻地分布并附著在聚合物層的上、下表面，利用碳納米材料導(dǎo)熱性好的特點(diǎn)，還可以快速降低燃燒物熱量，一定程度上增加繼續(xù)燃燒的阻力。

3.4 隔熱保溫涂料

近年來(lái)，以氣凝膠、中空玻璃微珠、陶瓷微珠等作為絕熱材料的新型隔熱保溫涂料，以其具有施工厚度薄、涂層質(zhì)量輕、施工操作簡(jiǎn)單，涂層無(wú)接縫，導(dǎo)熱率低、絕熱性好等特點(diǎn)，在石油化工領(lǐng)域保溫工程應(yīng)用越來(lái)越多。HG/T 5182-2017《石油和化工設(shè)備用保溫隔熱涂料》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：石油化工設(shè)備、原料儲(chǔ)運(yùn)罐、輸油管線等工程用保溫隔熱涂料的導(dǎo)熱系數(shù)要求≤0.05W/m·K。使用氣凝膠等絕熱材料制備的隔熱保溫涂料導(dǎo)熱系數(shù)可以低于0.04W/m·K。但由于氣凝膠粒徑小、質(zhì)輕，在涂層固化過(guò)程中收縮應(yīng)力變化大，會(huì)出現(xiàn)涂層開(kāi)裂、附著力差、抗壓強(qiáng)度低等問(wèn)題。鄧夢(mèng)君[14]進(jìn)行研究時(shí)，采用短切玻璃纖維/CNTs復(fù)合增強(qiáng)SiO2氣凝膠涂層，經(jīng)過(guò)處理之后，材料的力學(xué)性能有了顯著改善，如果短切玻璃纖維含量為5%，CNTs含量為2%時(shí)，材料的抗壓強(qiáng)度將達(dá)到2.36MPa，抗折強(qiáng)度為1.95MPa，附著力為1.8MPa。吳會(huì)軍等[15]在進(jìn)行研究時(shí)，以碳納米管為增強(qiáng)材料，通過(guò)特定的方法來(lái)形成復(fù)合性材料，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果表明：碳納米管添加量為1%，氣凝膠復(fù)合材料10%形變時(shí)，抗壓強(qiáng)度提升1.7倍；當(dāng)為50%變形時(shí)，抗壓強(qiáng)度提升0.8倍。證明碳納米材料可以有效提高氣凝膠涂層的抗壓強(qiáng)度和附著力。

3.5 導(dǎo)熱涂料

碳納米管（CNTs）與石墨烯（Graphene）的導(dǎo)熱系數(shù)比較高，被廣泛地應(yīng)用到各領(lǐng)域。梁天元等[16]在研究過(guò)程中主要以聚氧烷為材料，將石墨烯粉進(jìn)入到導(dǎo)熱材料中，通過(guò)溶膠-凝膠法得到導(dǎo)熱散熱復(fù)合涂層。該項(xiàng)研究的結(jié)果顯示：如果石墨烯總量為聚硅氧烷質(zhì)量的12%，那么導(dǎo)熱率能夠達(dá)到1.02 W/m·K，比原材料提升4倍，而涂層的硬度與附著力都有明顯改善。國(guó)外某公司推出的耐熱紅外熱輻射黑體增強(qiáng)散熱涂料，采用弧狀碳納米管作為增強(qiáng)導(dǎo)熱材料?；钐脊苤g的點(diǎn)狀和弧狀切線接觸，實(shí)現(xiàn)微觀上散熱面積的增大，同時(shí)碳納米材料本身具有較高的熱傳導(dǎo)率，兩者的相互作用，最終達(dá)到較高的導(dǎo)熱目的，還具有附著力強(qiáng)，耐溫性好的特點(diǎn)。采用碳納米材料制備的新型高導(dǎo)熱性防腐蝕涂層，可以應(yīng)用于石油化工行業(yè)管式換熱器、加熱爐、加管盤管等裝置的防腐涂裝，有利于提高高溫余熱的回收和導(dǎo)熱效率，減少能源的浪費(fèi)。

綜上所述，碳納米材料可以賦予涂層許多新的功能，利用碳納米材料改性還可以制備出防污涂料、抗菌涂料、吸波涂料、電磁屏蔽涂料等新型功能涂料，在功能涂料應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語(yǔ)

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，石油化工扮演極其重要的角色，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有決定性作用。當(dāng)前，中國(guó)是全世界范圍內(nèi)第一大石油進(jìn)口國(guó)與第二大石油生產(chǎn)國(guó)。2019年我國(guó)進(jìn)口原油5.06億噸，較2018年增長(zhǎng)9.5%，石油化工行業(yè)總體保持平穩(wěn)發(fā)展。政府致力于油氣改革，同時(shí)設(shè)立浙江自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，對(duì)國(guó)內(nèi)修建國(guó)際油品交易中心、石油基地，提升全球配置能力的提升具有重要意義，將大大提高我國(guó)油氣進(jìn)口、儲(chǔ)運(yùn)、加工、貿(mào)易、交易、服務(wù)全產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)與發(fā)展[17]。為確保我國(guó)能源安全和防范石油供給風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)現(xiàn)已建設(shè)完成多個(gè)石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地，為我國(guó)原油碼頭、管網(wǎng)、油罐、地下油庫(kù)等油氣儲(chǔ)運(yùn)工程的建設(shè)與發(fā)展起到極大地推動(dòng)作用，同時(shí)也對(duì)多功能防護(hù)涂料提出更高的要求。碳納米改性涂料作為新型多功能防腐涂料，代表了未來(lái)功能防腐涂料的發(fā)展方向，在沿海油氣儲(chǔ)運(yùn)工程防腐領(lǐng)域必將具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。