采用纳米碳导电防腐材料易致重大安全隐患

摘要：采用纳米碳防腐导电材料不仅难以起到防护作用，反而会进一步加速腐蚀接地网。目前有关纳米碳导电防腐材料的防腐、寿命等关键的技术指标参数未有一项得到权威机构证实。更为糟糕的是，目前推广纳米碳防腐导电涂料的资料文献普遍失实，不是夸大效果就是歪曲事实，照此推广下去，后患无穷。不仅会造成重大的经济损失，而且，涂料的毒副作用还会对施工人员的身心健康造成不可逆转的危害。


面临日益严峻的地网腐蚀现状，有认为可通过防腐导电涂料来解决问题。而且，有文献【1】声称，已经开发出JR纳米碳防腐导电涂料，可解决接地钢材腐蚀问题。
从该产品公司网站所下载的“JR纳米碳防腐导电涂料产品说明书”显示，“JR纳米碳防腐导电涂料是我国目前唯一通过热稳定试验（即大电流冲击实验也叫雷电冲击试验）的合格的产品，技术指标为30kA/2S”。
事实上，这也是目前唯一能在万方、维普等学术期刊网上搜索到的用于接地的防腐导电涂料产品。不过非常遗憾的是,该产品最为关键的防腐、寿命等技术指标未有一项得到权威机构证实，而其理论论述多与客观事实以及目前人类公认的常识相悖。
1 “JR纳米碳防腐导电涂料”的本质属性——普通的导电炭黑
根据“JR纳米碳防腐导电涂料”产品公司网站上公布的“电力系统接地网用的纳米碳防腐导电涂料 ”的“发明专利证书”，登录至中华人民共和国知识产权局网站，检索后发现，所谓的“JR纳米碳”实为“市售导电碳黑”。“JR纳米碳防腐导电涂料”主要是由市售导电炭溶解在二甲苯中配置而成。
炭黑就是纳米碳材料中技术含量最低的一大类，属无定形碳。所谓无定形碳，顾名思义，就是结构、形状不定的一大类碳，主要由石墨层间构的分子碎片杂乱无章地堆积在一起，层间或碎片之间由金刚石结构的四面体成键方式的碳原子键连起来。
石墨和金刚石为总所周知的两种典型的碳同位素。石墨为碳元素按sp2杂化轨道构成，仅由3个s键形成二维的平面结构，而碳元素最外层为4价电子，故而多出一价可自由移动的电子，因而能层间导电。金刚石则为碳元素按sp3杂化轨道构成，由4个s键形成三维的四面体结构，再无自由电子，故而为绝缘体。
而炭黑则主要为碳元素按sp2和sp3（其它还有sp1，spn，n为分数，大于1且小于3）杂化轨道而成，也就是说，炭黑主要杂化了石墨和金刚石结构而成（其它的还有少量的卡宾碳、碳富勒烯、洋葱碳和碳纳米管等结构）。
所谓导电炭黑就是具有低电阻或高电阻的炭黑，但用作“JR纳米碳防腐导电涂料”的显然为低电阻炭黑。导电炭黑与普通炭黑无异，就是粒径更小，结构更高，表面更洁净而已，当然，这是相对于一般炭黑而言，相对于其它纳米碳材料，就是结构低，表面不洁净了。
比如，导电炭黑虽有金刚石四面体结构，但稳定性和硬度远不及金刚石，虽有石墨层间结构，但有卷曲，且杂乱，其导电性和润滑性远不及石墨，更不及石墨片（纳米石墨），还有少量的碳纳米管等结构，这些结构常具有超常的功能，但意义只能被忽略（譬如，一些碳纳米管对电子的单向导通能力可达铜的100万倍，但混在碳黑里面价值为零，事实上，别说一维的碳纳米管结构了，即使二维的石墨层间结构，混在大部分炭黑里的导电意义几乎可以忽略了）。
导电炭黑是由有机物质(固态、液态或气态)不完全氧化（主要是燃烧）生成的，炭黑表面一般含有较多的含氧基团，且基团各不相同，这就使得导电炭黑常常表现出截然不同甚至相反的特性，即使是同一批产品的不同粒子也是如此，而且，这种差异就是炭黑的固有属性，不是通过提高加工质量就能消除的。
由于杂乱、无序、不净，这就注定了炭黑只能在应用于性能要求较低的场合，目前主要用作橡胶的补强剂和填料，其中大概有一半用于轮胎制造。
“JR纳米碳防腐导电涂料”正是由上述含有大量杂质的导电炭黑融合在二甲苯中加工而成，其质量差，而且很不稳定，也不可控，用来接地网防腐必不能保证质量。故国外尚未见有纳米碳防腐导电材料在电力系统接地网防腐方面的应用报导，国内却有单位据此宣称JR纳米碳防腐导电涂料属“国际先进水平”，这是自己哄自己。国外之所以未有相关应用报导是因为要对客户负责，他们出了事故会被追究责任。
不过需要说明的是，目前国内外对纳米碳防腐导电材料的应用研究还是不少的，但多在对质量、寿命要求不高的领域（事实上，巧妇难做无米之炊，除了傻瓜歪，谁也不可能保证原料像煤灰一样不可控的产品质量），譬如文献【9】~【14】对此多有论述。目前有关纳米碳材料的前沿研究主要集中在诸如富勒烯、纳米碳管、纳米线等微结构中碳原子呈高度有序化的材料方面，导电炭黑只是可以提取这些高级材料的一种非常粗糙的最基本的原料而已，最为低级，可在市面上轻易购得，只有傻瓜才会将其与国际先进挂钩。

2 “JR纳米碳防腐导电涂料”防腐性差，而且会反过来加速地网腐蚀，缩短其寿命
中华人民共和国知识产权局网站所公布的“JR纳米碳防腐导电涂料”的专利申请文件有如下论断：
“石墨是碳元素按sp2杂化轨道构成的物质，具有层状结构和导电性。用石墨做的导电涂料导电性能好，但防腐性能不尽人意。石墨的层状结构决定了涂料的防腐性能差。该涂料在干燥固化过程中产生的收缩应力使石墨层间开裂，电解质溶液便乘虚而入。由于碳的电极电位比铁高，在导电涂层与地网碳钢构成的腐蚀原电池中，碳钢作为牺牲阳极而加速了地网腐蚀。涂有石墨导电涂料的碳钢样片在浓度为10％的食盐溶液中作浸泡食盐，15天后即有点腐蚀产生，3个月已锈迹斑斑，烧杯底部还可观察到一层铁锈”。
事实上，“JR纳米碳防腐导电涂料”之所以导电就是源于石墨的层状结构之故，石墨的层状结构为“JR纳米碳防腐导电涂料”的典型结构，导电性越高，石墨化程度越高，“JR纳米碳防腐导电涂料” 防腐性就越差，在干燥固化过程中越容易开裂，从而越容易加速地网腐蚀。
因此，根据“JR纳米碳防腐导电涂料”的专利申请文件，我们可得出如下结论：“JR纳米碳防腐导电涂料”防腐性差，一旦施工不好或者开裂失效后，会反过来加速地网腐蚀。
而在现实中，尤其是复杂的高电阻率山区，接地沟既挖不平整，也挖不直，可塑性不强的圆钢或者扁钢等则必定会有部分顶在左方、右方或者下方的石头上，无法涂刷到位，钢材、JR纳米碳防腐导电涂料、水土就会组成原电池，将钢材接地体作为阳极给腐蚀掉。
所以，采用JR纳米碳防腐导电涂料会反过来加速接地体腐蚀，虽然可能保护了一部分接地体免受腐蚀，但却加速了另一部分接地体的腐蚀速度，从整体上来说，实为腐蚀接地体，缩短其寿命。
即使采取二次补救措施也不管用。即使能采取某个高超的手段，将左、右或者下方未能涂刷到位的钢材全部拉至中间，固定住，重新涂刷好。那么，在拉扯钢材的过程中，必会有另一部分与地沟左、右或者下方摩擦、顶住，钢材与地沟的强力摩擦必会将先前涂刷的涂料给刮掉。
因此，在复杂的高电阻率区，纳米碳防腐导电涂料必不能被涂刷完好，该部分钢材必会加速腐蚀，采用反倒会加速接地体的腐蚀速度，缩短接地体寿命，断不可取！
另外，退一步讲，即使能有某种理想方法讲接地极完全控制在地沟中间，保证全都可以被涂刷到，也同样不能保证施工质量，必然性地反过来加速地网腐蚀。因为JR纳米碳防腐导电涂料的施工质量要求非常苛刻，现实中根本做不好。根据该公司提供的说明书，施工条件须满足如下诸多要求：
（1） 施工前清除热镀锌表面的油污、水分和灰尘；
（2） 漆刷距离不能拉得过大，以免涂层过薄；
（3） 漆刷速度不能走得过快，以免漏刷；
（4） 第一道涂层表干后（夏季约0.5至1.0小时、冬季约1.0至2.0小时），即可涂刷第二道，以保证干膜厚度不小于0.35μm；
（5） 应涂刷2遍（很重要！），焊接处需要补涂；
（6） 应在5℃以上、相对湿度在90%以下的气候条件进行施工。
显然，第（2）、（3）条根本不可能做好，因为缺乏了可执行的客观标准；第（4）条的执行标准是确保干膜厚度不小于0.35μm，现实中更不可能实现；如果是镀锌扁钢，水平布置在地沟中，那么，根本不可能保证扁钢贴近地沟的一面能涂刷好；第（1）条要求也几不可能达到，尤其是高电阻率区，接地极在施工过程中必然性地会有部分紧紧压在地沟下面或者侧面，根本不可能将地沟中接地极表面灰尘等清除干净。
综上所述，JR纳米碳防腐导电涂料施工质量要求极为苛刻，现实条件根本不允许，采用该涂料必会导致原电池腐蚀，反过来缩短接地网寿命，断不可取。否则，必会重蹈总所周知的降阻剂之覆辙，造成重大经济损失。
请注意：从理论上来说，只要能在实验室条件下严格控制好施工质量，物理型降阻剂可以对镀锌钢接地极起到一定程度的防腐保护作用，延长寿命，而且，这已被多所权威认证机构所证实。可事实上，降阻剂已在实际应用中大量腐蚀接地极，造成重大且深远的损失，已被华北电管局等各大电力公司所禁止。因为在实际工程应用中，降阻剂施工质量不可能达到实验室标准，必然性导致包裹不完全，从而形成原电池，腐蚀接地极，缩短寿命。因此，大量声称使用降阻剂可以达到30年寿命的无一在实践中被证实，相反，3年内便大量腐蚀接地体的事情却时有发生。
而纳米碳防腐导电涂料施工工艺质量更难控制，贸然推广必会导致比降阻剂更为严重的经济损失。
3 “JR纳米碳防腐导电涂料”对生命健康有毒害作用
中华人民共和国知识产权局网站所公布的“JR纳米碳防腐导电涂料”专利申请资料显示，“JR纳米碳防腐导电涂料”采用了二甲苯作为配方，而二甲苯为有毒物质，且具有挥发性，施工时会被工人吸入体内。
由呼吸道进入体内的二甲苯会扩散入血，易分散到富含脂防的组织中，如脑、肝脏等。通过对二甲苯染毒小鼠肝的形态学观察，发现各小鼠肝脏出现肝细胞肿大、血窦变窄、部分肝细胞呈脂肪样变性，肝小叶中央区的肝细胞内可见大小不等的空泡。
二甲苯被国际癌症研究中心确认为高毒致癌物质，对实质器官、生殖系统、神经系统、血液系统等均具有一定毒性。可损害脑组织、肝脏、肾脏等器官，造成这些器官的临床检测指标异常，并且引起器官的病理学和形态学的改变
二甲苯会导致皮肤发生皮肤干燥、皲裂、皮炎。
二甲苯是非特异性致炎因子，可引起以血管通透性、白细胞游走为主要变化的急性炎症，在建立动物炎症模型中作为致炎剂被广泛使用。
二甲苯的挥发性强，脂溶性较高，易于透过血脑屏障，损害神经系统。
因此，采用“JR纳米碳防腐导电涂料”会损害健康，影响生命安全。
根据法律教育网报导：三名工人吸入浓度为43.1g/m3的二甲苯，18.5小时后一名死亡，尸检可见肺淤血和脑出血，另两名工人丧失知觉达19~24小时，伴有记忆丧失和肾功能改变。
另据经视播报：2011年10月19日上午，株洲石峰区北星小学陆续有老师和学生被二甲苯熏倒，相继有人头晕、咳嗽，10余位师生被送往医院治疗。该二甲苯源自正在修建的塑胶跑道，由于空气不流通，二甲苯难以挥发散开，从而导致了此次事故。
因此，如果采用二甲苯，必须明示其毒性。而武汉建人电力防腐科技有限公司等在宣传时，竟然隐掉了其对生命健康的毒害副作用，这是极不负责的！