海洋工程防护用硅酸盐纳米陶瓷材料的研究开题报告

全文总字数：4646字

1. 研究目的与意义（文献综述）

海洋约占地球表面积的70%，为人类提供了赖以生存的环境，是拥有着丰富自然资源的天然宝藏。我国海域面积非常宽广，可积达37万km，大体上是我国陆地面积的 1/3，其中蕴藏着十分丰富的海洋资源。近年来，随着我国经济实力的稳定增长以及科技水平的快速提高，国家对能源的需求愈发强烈，海洋资源因此受到了高度重视。为加快我国海洋工程技术的发展，国家把发展海洋科技、建设海洋强国放在了国家战略的高度。

腐蚀、生物侵蚀和污染让海洋建筑物受到了巨大的损害。其中，导致各种基础设施以及工业设备受到破坏并最终报废的主要原因是腐蚀。海洋工程设施通常是由金属材料(特别是钢铁)以及钢筋混凝土材料等制造而成的。海水中有着大量的氯化物和硫酸盐类电解质，具有着很强的导电性，是腐蚀性较强的一种天然腐蚀剂。在海面，由于风浪的机械搅拌和强烈的自然对流作用，海水的含氧量是饱和的，普通钢铁材料于此环境下会遭受严重腐蚀，尤其是船舶和海洋平台的腐蚀问题最为突出。腐蚀已经成为了影响船舶、近海工程、远洋设施安全、寿命以及可靠性的最重要因素，造成了巨大损失。我国每年由于腐蚀所造成的损失为 gdp 的5%左右，远远高于美国的约3. 4% 和日本的不到 3% 。国际社会公认，腐蚀损失超过所有自然灾害损失的总和。研究调查表明，若采取有效的防护措施，可以避免25% ～ 40% 的腐蚀损失。针对这个情况，目前人们采用的方式有涂料、表面处理及改性以及电化学保护等，而最常用的方法就是在钢结构外表面涂覆重防腐涂料。重防腐涂料相对于常规防腐涂料有着更长保护期的一种防腐涂料，能够在相对苛刻的腐蚀环境中应用，具有较长的防腐寿命。并且，重防腐涂料只需一次喷涂就可获得较高的膜厚，是防腐涂料中威力和影响力最大、且有很大潜力的一类防腐涂料。海洋工程钢结构处于严酷的腐蚀条件下，因此所用涂料要有更强的附着力、耐冲击力和抗酸碱性。

我国重防腐涂料主要有环氧类防腐涂料、氯化橡胶类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、氟树脂类防腐涂料、聚脲弹性体防腐涂料、有机硅树脂涂料、丙烯酸类以及富锌底漆等类型，其中占市场份额最大的是环氧类防腐涂料。重防腐涂料领域也是我国涂料行业各领域中对外开放时间最早、国际化程度最高的。重防腐涂料水平与性能的发展，成为了发展防腐涂料先进技术和国家科学技术的重中之重。国际一些知名重防腐涂料品牌如海虹老人(hempel/丹麦)、佐敦(jotun/挪威)、国际油漆(international/荷兰)、大师漆(ppg/美国)、中涂(cmp/日 本)、金刚(kcc/韩国)、阿克苏诺贝尔(akzonobel/荷兰)等凭借其品牌、技术以及管理优势，在国内市场攻城略地，已经完成了在中国国内的生产和战略布局，形成了对我国重防腐涂料高端市场的垄断局面，特别是远洋船只涂料、防污涂料和海洋平台涂料等完全采用国外涂料，而低端市场则以国内企业为主。改革开放以来，国内企业依靠生产技术创新、性价比高的产品以及专业化的技术服务，使我国在防腐涂料等诸多领域有了十足的发展。但与国外知名品牌相比，整体水平仍有很大差距，具体原因有以下几点：第一，国内生产厂家规模小，数量多，分布范围广，利润低；第二，国内生产厂家的自主创新能力不足，其核心竞争力缺乏；第三，国内涂料生产厂家缺乏足够的专业化程度，设备配套不齐全；第四，国内厂家品牌建设力度不够，标准化水平低。总而言之，在重防腐涂料领域，我国国内企业核心竞争力缺乏，与国际大企业相比在生产规模、施工质量、产品档次、服务水平以及创新能力等方面存在着很大差距，就目前的实力而言很难步入高端市场。

目前世界上已有的防腐涂层均为有机体系，在应用中存在众多问题，例如溶剂型重防腐涂料中挥发性有机化合物含量（voc）浓度较高，人在接触之后短时间内会感到头晕、恶心、乏力等，严重时可能会出现昏迷、抽搐等现象，并且会伤害到人的内脏、大脑以及中枢神经系统，严重的会使人记忆力减退等；环氧树脂型涂料有些还存在毒性，不符合目前环境保护的要求等。近年来，纳米改性涂料、水性涂料、低表面处理涂料的研究应用成为了重防腐涂料行业的发展方向，而石墨烯以其优越的性能使其在改性防腐涂料领域的应用研究成为了当下的研究热点。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

(1)实验材料的介绍

系统归纳总结了当前国内外液体陶瓷的制备方法以及应用和石墨烯纳米材料的物理化学性能、制备方法、改性方法及在重防腐涂料中的防腐机理、应用技术成果和存在的问题。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：完成对国内外参考文献的归纳总结。

第9－12周：完成重防腐涂层实验方案的设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 韩恩厚，陈建敏，宿彦京，刘敏.海洋工程结构与船舶的腐蚀防护——现状与趋势[j].中国材料进展,2014,(2): 65-76，113

[2]张巧霞，许沫，王秀通，李红，韦秦怡.重防腐涂料在海洋工程钢结构中的研究进展[j].装备环境工程,2015,第12卷(4): 60-65

[3] kowalczyk, k.;spychaj, t..zinc-free varnishes and zinc-rich paints modified with ionic liquids(article)[j].corrosion science,2014,vol.78: 111-120