HG/T 5173-2019 石墨烯锌粉涂料 | 梦能涂料每日解读标准
核心定位: 石墨烯锌粉涂料的“国家级化工行业标准”。本标准由中国石油和化学工业联合会提出,全国涂料和颜料标准化技术委员会归口,2019年12月24日发布,2020年7月1日实施。标准界定了石墨烯及其材料的定义,并将产品按漆基类型和不挥发分中金属锌含量进行分类,规定了术语、要求、试验方法、检验规则及标志包装贮存等内容。其适用于C2~C5大气腐蚀性条件下钢铁基材的防腐蚀保护,但不适用于不挥发分中金属锌含量低于30%的涂料。该标准是石墨烯锌粉涂料生产、检验和应用最核心的行业标准。
一、 标准基本信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 标准编号 | HG/T 5573-2019 (ICS 87.040; 87.060.20, G 51) |
| 发布/实施 | 2019-12-24发布 / 2020-07-01实施 |
| 代替标准 | 本标准为首次发布 |
| 适用范围 | 适用于由石墨烯材料、锌粉、无机或有机漆基等组成的涂料,主要用于ISO 12944-2:2017中定义的大气腐蚀性等级(C2~C5)条件下钢铁基材表面的防腐蚀保护。本标准不适用于不挥发分中金属锌含量低于30%的锌粉涂料产品。 |
| 核心内容 | 规定了术语和定义(第3章)、产品分类(第4章)、要求(表1)、试验方法(第6章/附录A~C)、检验规则(第7章)及标志、包装和贮存(第8章)。 |
| 归口单位 | 全国涂料和颜料标准化技术委员会(SAC/TC5)。 |
| 主要起草单位 | 常州第六元素材料科技股份有限公司、江苏道蓬科技有限公司、北京碧海舟腐蚀防腐工业股份有限公司、中航百慕新材料技术工程股份有限公司、冶建新材料股份有限公司、中海油常州涂料化工研究院有限公司、信和新材料股份有限公司、海虹老人(中国)管理有限公司、苏州格瑞丰纳米科技有限公司、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、重庆三峡油漆股份有限公司等。 |
| 主要起草人 | 陈丰、杨修宝、苏春海、王玉鹏、李跃武、危春阳、赖广森、杨振波、崔定伟、刘立伟、史优良、王立平、李忠杰、沈伟亮、林蛟、李华刚、谢海、董立志、杨泽生等。 |
二、 术语与定义(第3章)—— 石墨烯与石墨烯材料
3.1 石墨烯: 每一个碳原子以 sp2 杂化与3个相邻碳原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。
3.2 石墨烯材料(GM): 由石墨烯单独或堆垛而成、层数不超过10层的碳纳米材料。注:包括对石墨烯材料通过修饰、改性或功能化等方式以实现某些特定功能。层数超过10层的为石墨。
三、 产品分类(第4章)—— 双重分类体系
第4章: 本标准按漆基类型和不挥发分中金属锌含量对产品进行双重分类。
按漆基类型分为I型和II型:
I型: 无机石墨烯锌粉涂料(包括溶剂型和水性)。
II型: 有机石墨烯锌粉涂料(包括溶剂型和水性)。
按不挥发分中金属锌含量分为含锌涂料和富锌涂料:
含锌涂料: 不挥发分中金属锌含量≥30%且<60%。
富锌涂料: 不挥发分中金属锌含量≥60%。
四、 核心技术要求(表1)—— I型与II型的差异化指标体系
表1 要求: 这是本标准最核心的部分,共规定了近15项技术指标,并根据I型(无机)和II型(有机)以及含锌/富锌分类给出了差异化限值。
| 序号 | 项目 | I型(无机) | II型(有机) | 梦能涂料工程意义 |
|---|---|---|---|---|
| 一、施工与基础物理性能 | ||||
| 1 | 在容器中状态 | 粉料:呈微小的均匀粉末状态;液料、浆料:搅拌混合后无硬块,呈均匀状态 | 最基本的外观与混合性能要求。 | |
| 2 | 不挥发物含量/% ≥ | 60 | ≥60%的不挥发物含量,保证涂装一次成膜的有效固体分。 | |
| 3 | 密度/(g/mL) | 商定值±0.10 | 密度由供需双方商定并控制批次一致性。 | |
| 4 | 不挥发分中金属锌含量/% |
含锌:≥30且<60 富锌:≥60 |
含锌:≥30且<60 富锌:≥60 |
核心分类指标! 锌含量是区分含锌和富锌涂料的红线。富锌涂料(≥60%)提供更好的阴极保护作用。 |
| 5 | 适用期(时间商定) | 通过 | 商定时间内放置后通过施工无障碍。 | |
| 6 | 石墨烯材料的定性 | 含有石墨烯材料 | 核心身份认证指标! 通过扫描电镜能谱法(附录A)确认产品中确实含有石墨烯材料。属于定性判定。 | |
| 7 | 干燥时间/h ≤ |
表干1 实干8 |
表干2 实干24 |
核心差异! I型(无机)干燥速度远快于II型(有机):表干1h vs 2h,实干8h vs 24h。 |
| 8 | 施工性 | 施工无障碍 | 最基本的施工性能要求。 | |
| 9 | 涂膜外观 | 正常 | 涂膜均匀,无流挂、发花、针孔、开裂和剥落等病态。 | |
| 二、力学与附着性能 | ||||
| 10 | 耐冲击性/cm ≥ | - | 50 | 核心差异! II型(有机)要求≥50cm耐冲击,I型(无机)不要求此项目。 |
| 11 | 附着力(拉开法)/MPa ≥ | 3 | 6 | 核心差异! II型(有机)附着力要求(≥6MPa)高于I型(无机)(≥3MPa)。 |
| 三、防腐与耐久性能指标 | ||||
| 12 |
连续冷凝试验 - 大气腐蚀性等级C2~C3 - 大气腐蚀性等级C4~C5 |
480h不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 720h不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 |
核心防腐指标! 按大气腐蚀性等级划分不同时长。C2~C3要求480h,C4~C5要求720h。验证涂层的抗冷凝水侵蚀能力。 | |
| 13 |
中性盐雾试验 - 大气腐蚀性等级C2~C3 - 大气腐蚀性等级C4~C5 |
720h划线处单向扩蚀≤1.5mm,未划线区不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 1440h划线处单向扩蚀≤1.5mm,未划线区不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 |
最核心的防腐指标! 按大气腐蚀性等级划分不同时长。C2~C3要求720h,C4~C5要求1440h。划线处单向扩蚀≤1.5mm是红线要求。 | |
梦能涂料解读——核心指标的内在逻辑:
1. “石墨烯材料的定性”是石墨烯锌粉涂料区别于普通锌粉涂料的身份认证红线: 如果没有通过附录A的扫描电镜能谱法确认含有石墨烯材料,则不能称为“石墨烯锌粉涂料”,只能称为“锌粉涂料”。这是本标准最根本的差异化指标。
2. I型(无机)vs II型(有机)的三大核心差异: 干燥时间(I型快/II型慢)、耐冲击性(II型需测/I型不测)、附着力(II型≥6MPa/I型≥3MPa)。无机涂料以硅酸盐为漆基,干燥快、耐温高但附着力稍低;有机涂料以环氧等为漆基,附着力高、柔韧性好但干燥慢。
3. “中性盐雾试验”是验证防腐性能的最终红线: 对于C4~C5高腐蚀性环境,要求1440h双倍于C2~C3的720h时长,且划线处单向扩蚀≤1.5mm。这确保了涂层在严苛海洋和工业环境下的长期防护效果。
4. “不挥发分中金属锌含量”是区分含锌和富锌涂料的分类红线: 含锌涂料锌含量30%~60%,富锌涂料≥60%。富锌涂料因更高的锌粉含量,提供更强的阴极保护作用,对防腐性能要求也更严格。
五、 核心试验方法(第6章/表2/附录A~C)—— 石墨烯定性+精细化制板
6.1 取样(6.1): 按GB/T 3186的规定取样。
6.2 试验环境(6.2): 养护条件有特殊规定。I型溶剂型试板需在(30±5)℃、相对湿度(80±5)%条件下养护7d;I型/II型水性试板需在GB/T 9278条件下养护14d;II型溶剂型试板在GB/T 9278条件下养护7d。
6.3 试验样板的制备(表2)—— 喷砂钢板是核心底材
| 检验项目 | 基材类型 | 基材尺寸/mm | 涂装要求 |
|---|---|---|---|
| 干燥时间、耐冲击性 | 马口铁板 | 120×50×(0.2~0.3) | 施涂1道, 干膜厚度(23±3)μm。 |
| 施工性、涂膜外观、附着力(拉开法) | 喷砂钢板 | 150×70×(3~6) | 施涂1道, 干膜厚度(75±10)μm。 |
| 连续冷凝试验、中性盐雾试验 | 喷砂钢板 | 150×70×(3~6) | 施涂1道~2道, 干膜总厚度(90±10)μm。 |
制板要点: 底材处理:钢板经喷砂清理后,表面清洁度应达到GB/T 8923.1—2011中规定的 Sa2.5 级,表面粗糙度应达到GB/T 13288.1—2008中规定的“中(G)”级。
6.4 核心测试方法:
- 6.4.3 不挥发物含量: 按GB/T 1725—2007,样品混合均匀,(105±2)℃烘2h。
- 6.4.5 不挥发分中金属锌含量: 化学分析法(HG/T 3668-2009附录A,仲裁法)或仪器法(ASTM D6580-17)。
- 6.4.7 石墨烯材料的定性(附录A): 采用扫描电镜能谱法(SEM-EDS)。核心步骤:溶剂稀释→11000r/min高速离心20min(3次)→提取离心剩余物上层物质→SEM观察二维形貌→EDS确认碳为主体元素。需同时满足形貌和元素两个条件才判定“含有石墨烯材料”。
- 6.4.13/6.4.14 连续冷凝/中性盐雾试验: 按GB/T 13893-2008和GB/T 1771-2007进行。盐雾试验需在试板上划一道平行于长边的划线。
附录A 石墨烯材料的定性(扫描电镜能谱法):
本方法是本标准最独特的测试方法。适用范围:石墨烯材料含量不低于1%的石墨烯锌粉涂料。结果判定:两次平行试验中有一次试验发现SEM视野中存在同时满足下列两个条件的物质,即认为“含有石墨烯材料”:i) 存在符合石墨烯材料典型二维形貌特征的物质(附录A图A.1/A.2给出了氧化还原法和物理法制备的石墨烯典型形貌);ii) 该物质以碳元素为其主体元素。
附录B 石墨烯锌粉涂料中石墨烯材料的SEM图例: 给出了氧化还原法、物理法和改性石墨烯的典型SEM形貌。
附录C 易与石墨烯材料混淆的典型物质的SEM图例: 包括石墨、玻璃鳞片、铝粉、片状锌粉、云母氧化铁、云母等。这些材料在SEM下可能呈现类似二维片状结构,需要谨慎区分。
六、 检验规则(第7章)—— 出厂与型式检验
7.1.1 检验分类: 产品检验分为出厂检验和型式检验。
7.1.2 出厂检验项目(4项): 在容器中状态、不挥发物含量、密度和干燥时间。
7.1.3 型式检验项目(全项): 包括本标准所列的全部技术要求。在正常生产情况下,连续冷凝试验和中性盐雾试验每2年至少检验1次,其余项目每年至少检验1次。
7.2 检验结果的判定: 按GB/T 8170-2008中修约值比较法进行。应检项目的检验结果均达到本标准要求时,该试验样品为符合本标准要求。
梦能涂料解读: 出厂检验4项快速基础项目。型式检验全项,其中对耗时最长的连续冷凝和中性盐雾试验(最长1440h)放宽至每2年一次,其余每年一次,平衡了测试成本与质量控制需求。
七、 标志、包装和贮存(第8章)
8.1 标志: 按GB/T 9750的规定进行。在包装标志或说明书上注明产品类别。包装标志上应明确组分配比。
8.2 包装: 按GB/T 13491—1992中一级包装要求的规定进行。
8.3 贮存: 产品贮存时应保证通风、干燥,防止日光直接照射,并应隔绝火源、远离热源。产品应根据类型定出贮存期,并在包装标志上明示。
八、 本标准在标准体系中的地位与应用
作为石墨烯锌粉涂料领域最核心的行业标准: 本标准是国内第一个专门针对石墨烯锌粉涂料的行业标准。它与HG/T 3668-2009《富锌底漆》形成互补关系——HG/T 3668-2009规范的是通用富锌底漆的通用技术要求,本标准则专门规范添加了石墨烯材料的新型锌粉涂料的特殊性能指标。
与CCS认证规范(TR08057_2020)的关系: 根据参考资料中的CCS认证文件,HG/T 5573-2019是石墨烯锌粉涂料认证中引用的核心标准文件。认证中增加了“抗滑移系数(初始时)≥0.50”(仅用于无机型)等附加要求,体现了船用规范对涂层抗滑移性能的额外关注。
九、 关键工程要点(梦能涂料解读)
1. “石墨烯材料的定性(附录A)”是石墨烯锌粉涂料区别于普通锌粉涂料的身份认证红线: 采购时必须核查型式检验报告中此项数据。若未通过SEM-EDS定性确认含有石墨烯材料,则产品不能称为“石墨烯锌粉涂料”。
2. I型(无机)与II型(有机)的选择是工程选型的第一关: I型干燥快、耐温高但附着力稍低;II型附着力高、柔韧性好但干燥慢。选错类型将严重影响施工和质量。
3. 中性盐雾试验(C4~C5要求1440h/划线处扩蚀≤1.5mm)是验证防腐性能的最终红线: 用于海洋工程、化工等严苛环境的涂料,型式检验报告中此项数据是首要核查指标。
4. 不挥发分中金属锌含量(含锌≥30%且<60%/富锌≥60%)是区分产品等级的核心红线: 富锌涂料(≥60%)提供更强的阴极保护作用,适用于更严苛的腐蚀环境。
5. 型式检验报告的完整核查: 在采购前,应要求供应商提供有效期内的全项型式检验报告(必须包含:产品类型(I型/II型)、锌含量等级(含锌/富锌)、石墨烯定性(附录A SEM-EDS)、不挥发物/密度/干燥时间/施工性能/涂膜外观/耐冲击(II型)/附着力(拉开法)/连续冷凝试验/中性盐雾试验等全部核心指标数据)。其中,石墨烯定性(附录A)和中性盐雾试验结果(1440h/720h/划线扩蚀≤1.5mm)是核查的重中之重。连续冷凝试验和中性盐雾试验每2年至少一次,其余项目每年一次。
6. 养护条件需严格遵循: 无机型溶剂型涂料需在(30±5)℃/80±5%RH条件下养护7d,水性涂料需在标准条件下养护14d。这比常规涂料养护期更长、条件更特殊,施工时必须严格控制。
十、 核心总结
HG/T 5573-2019是中国石墨烯锌粉涂料领域首次发布、最核心的行业标准。它通过I型(无机)与II型(有机)的双重漆基类型分类和含锌涂料(≥30%且<60%)与富锌涂料(≥60%)的锌含量分类精准匹配了从通用钢结构到严苛海洋/工业大气环境(C2~C5)的全场景防腐蚀保护需求;通过表1的近15项指标(容器状态/不挥发物≥60%/密度商定±0.10/锌含量≥30~≥60%/适用期通过/石墨烯定性通过/干燥时间表实干1/8(I型)或2/24(II型)/施工无障碍/涂膜外观正常/耐冲击≥50cm(II型)/附着力≥3MPa(I型)或≥6MPa(II型)/连续冷凝480h(C2~C3)或720h(C4~C5)/中性盐雾720h(C2~C3)或1440h(C4~C5)/划线扩蚀≤1.5mm/未划线区无异常)全面构建了从施工性、力学强度、身份认证(石墨烯)、到超长防腐耐久性的完整评价体系;通过I型(快干/无机高耐温/附着力≥3MPa)与II型(附着力≥6MPa/柔韧抗冲击/慢干)在干燥时间、耐冲击和附着力上的本质差异清晰划定了两类产品在性能定位和应用场景上的核心“分水岭”;通过附录A(扫描电镜能谱法)的石墨烯定性鉴别方法和附录B/C(典型物质SEM图例对比)建立了从微观形貌到元素组成的石墨烯鉴别体系,杜绝了假冒伪劣;通过出厂检验(4项基础项目) + 型式检验(全项,盐雾/冷凝2年一次,其余1年一次)建立了严谨的批次与周期质量控制体系。其中,石墨烯材料的定性(附录A)、中性盐雾试验(C4~C5/1440h/划线扩蚀≤1.5mm)、不挥发分中金属锌含量(含锌≥30%/富锌≥60%)、附着力(拉开法,I型≥3MPa/II型≥6MPa)和连续冷凝试验(C4~C5/720h)是定义产品是否具备石墨烯锌粉涂料独特身份、能否在C2~C5严苛腐蚀环境下实现长效防腐蚀保护的最核心技术红线。本标准为石墨烯锌粉涂料的生产、检测和应用提供了全面、科学、系统的技术依据,是实现钢结构防腐蚀保护从传统锌粉涂料向石墨烯增强、超长寿命方向升级的关键标准文件。
对于梦能涂料而言,本标准是为海洋工程、石油化工、桥梁、管道、市政设施等钢铁基材提供高效防腐蚀涂装方案的核心技术支持文件。在为客户推荐石墨烯锌粉涂料时,必须根据客户的腐蚀环境等级(C2~C3或C4~C5)、施工条件(干燥时间要求/是否加热)和经济性考虑,准确选择产品类型(I型无机或II型有机)和锌含量等级(含锌或富锌),并依据对应的型式检验报告严格验收石墨烯定性、中性盐雾、连续冷凝、附着力、干燥时间等核心指标。在原料采购与入厂检验时,必须核对:有效期内的全项型式检验报告(注明产品类型/锌含量等级、盐雾/冷凝2年周期)、每批次出厂检验报告(4项基础项目)。只有完整理解并严格执行本标准的要求,才能确保交付的石墨烯锌粉涂层在客户钢结构件的实际服役环境中实现预期的超长防腐蚀保护效果。