目前，環(huán)氧富鋅涂料是一種耐腐蝕性能較好的重防腐涂料，被廣泛應(yīng)用于金屬重防腐領(lǐng)域。環(huán)氧富鋅涂料中的鋅為犧牲性陽極，在涂料中的含量必須大于70%。然而，由于涂層中鋅粉含量過高，涂層容易多孔，附著力下降，且富鋅涂層在起陰極保護(hù)作用時(shí)產(chǎn)生較多的鋅鹽，具有涂膜的自修補(bǔ)作用，但影響上層涂料和富鋅涂層之間的結(jié)合力，從而導(dǎo)致涂層的防腐蝕性能降低。

        高鋅粉含量帶來的主要問題有：

(1)漆膜的致密性下降，孔洞等缺陷數(shù)量增加，影響涂層的耐水性、附著力以及耐沖擊性能等。

(2)高鋅粉含量給富鋅底漆的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)以及施工等帶來諸多不便。金屬鋅在生產(chǎn)和配制涂料時(shí)，分散穩(wěn)定較為困難，在儲(chǔ)存過程中容易產(chǎn)生嚴(yán)重的沉淀現(xiàn)象。

(3)含有富鋅底漆的鋼鐵基材在焊接和切割時(shí)會(huì)由于底漆中的高鋅粉含量，產(chǎn)生大量的鋅蒸汽，可能會(huì)導(dǎo)致工作人員產(chǎn)生“鋅熱病”，危害工作人員的身體健康。

        傳統(tǒng)的重防腐涂料體系為富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆和面漆三種涂層，在防腐性能方面存在著一定的技術(shù)瓶頸。高性能石墨烯重防腐涂料通過材料與配方設(shè)計(jì)的多重創(chuàng)新，突破了國內(nèi)防腐材料體系（環(huán)氧富鋅體系結(jié)合環(huán)氧云鐵中間漆，配套丙烯酸聚氨酯面漆或氟碳面漆）的技術(shù)瓶頸，獲得了革命性的技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步，極大提升了國內(nèi)高性能腐蝕防護(hù)的能力與技術(shù)水平，對(duì)國內(nèi)高端防腐涂料技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

        在富鋅涂料中，通常依賴涂層中大量的鋅粉粒子形成導(dǎo)電通路，從而發(fā)揮犧牲陽極保護(hù)陰極作用；而在鋅烯涂料中，通過添加少量石墨烯，代替大部分鋅粉，高比表面石墨烯微粉與鋅粉粒子一起形成完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在電化學(xué)回路中，石墨烯能夠調(diào)動(dòng)所有鋅粉粒子，從而發(fā)揮優(yōu)越的防腐效果，避免了鋅粉大量浪費(fèi)。

        石墨烯作為防腐添加劑具有以下特點(diǎn)：

(1)物理隔絕作用。石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)，使其在涂料中層層疊加，可形成致密的物理隔絕層，起到突出的物理隔絕作用。

(2)大面積保護(hù)層。石墨烯比表面積高達(dá)2630m2/g，使其在涂料中均勻分散后，較薄的涂層即可形成大面積的保護(hù)層。

(3)石墨烯本身具有憎水、憎油性。其片層結(jié)構(gòu)具有“迷宮”效應(yīng)，可阻礙水、腐蝕性離子等向金屬基材的滲透，延緩金屬基材的腐蝕速度，進(jìn)而對(duì)基材起到防腐作用。

(4)優(yōu)異的導(dǎo)電性。穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。由于原子間作用力十分強(qiáng)，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。雖然鋅烯重防腐涂料大幅度降低了鋅粉含量，但漆膜中均勻分散的石墨烯納米片形成致密的、連續(xù)的網(wǎng)狀片層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，與鋅粉搭接形成導(dǎo)電通路，從而活化涂料中的鋅粉，使整個(gè)涂層與鋼鐵基材體系形成電化學(xué)回路，提高了涂層的陰極保護(hù)作用。  

(5)小尺寸的石墨烯可以填充到涂層的缺陷中。在一定程度上阻止和延緩了分子腐蝕介質(zhì)侵入金屬基體，增強(qiáng)了涂層的物理隔絕作用。

        圖中不難發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂涂層存在孔洞和缺陷，水分子比較容易通過涂層中的孔洞和缺陷滲透到金屬基體，對(duì)金屬基體進(jìn)行腐蝕。而(b)圖中，石墨烯均勻分散在環(huán)氧樹脂基體，并且石墨烯微片能夠填充到環(huán)氧樹脂的孔洞和缺陷中。因此，石墨烯可以明顯提高漆膜的致密性和耐水性，有效防止水、氧氣等小分子浸入到金屬基體表面，降低涂層的鼓泡和腐蝕程度。

        同時(shí)，納米厚度的石墨烯具有很好的柔性，可以與環(huán)氧高分子鏈有一定的柔性纏繞和卷曲，這種包裹纏繞對(duì)涂層具有增韌和補(bǔ)強(qiáng)作用；而且，石墨烯片層結(jié)構(gòu)可以很好的阻止腐蝕介質(zhì)蔓延和侵蝕，使涂層表現(xiàn)出很優(yōu)異的屏蔽性能。

        鋅烯重防腐涂料利用石墨烯良好的屏蔽性和導(dǎo)電性，與鋅粉的陰極保護(hù)協(xié)同作用漆膜中的石墨烯與鋅粉相互搭接形成 “石墨烯+鋅粉”導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，利用石墨烯良好的化學(xué)穩(wěn)定性及導(dǎo)電性激活涂料中的鋅粉，既可提高漆膜的防腐性能，又能改善漆膜的物理機(jī)械性能、耐水性和耐酸堿等。

        新型石墨烯功能涂料環(huán)境友好性突出，由于鋅烯重防腐涂料漆膜中鋅粉的含量只有傳統(tǒng)富鋅涂料的不到二分之一，由此徹底改變傳統(tǒng)富鋅涂料對(duì)金屬鋅資源的依賴，節(jié)約資源；在后期加工過程中可以減少氧化鋅霧氣，有利于施工人員的身體健康，環(huán)境友好，促進(jìn)了重防腐涂料行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和健康發(fā)展。

        新型石墨烯功能涂料施工性能更優(yōu)異，相比于傳統(tǒng)富鋅涂料，鋅烯重防腐涂料在使用中，漆膜表面只產(chǎn)生少量的鋅鹽，因此與其他涂料間的兼容性、層間結(jié)合力也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)富鋅底漆，同時(shí)鋅烯重防腐涂料相比于傳統(tǒng)富鋅涂料具有更長的重涂間隔。

        新型石墨烯功能涂料用量更省，由于漆膜中鋅粉用量大幅度減少，添加的石墨烯比表面積非常大、比重小，因此鋅烯重防腐涂料的體積固含明顯高于傳統(tǒng)的富鋅底漆，在同等質(zhì)量固含的條件下，其體積固含約為傳統(tǒng)富鋅底漆的1.5倍；因此在同樣的設(shè)計(jì)膜厚條件下，鋅烯重防腐涂料用量比富鋅底漆節(jié)約1/3以上。

        石墨烯重防腐涂料具有優(yōu)良的附著性、抗?jié)B性及穩(wěn)定性，同時(shí)兼具突出的機(jī)械性能和摩擦學(xué)性能，在航空航天、軍工、船舶、道路橋梁、汽車等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。