鍍銅鋼系列
合金接地極
鍍錫銅系列
鋅包鋼系列
放熱焊接系列
石墨烯系列
接地五金件采用納米碳導電防腐材料必致重大安全接地隱患
摘要：采用納米碳防腐導電材料不僅難以起到防護作用，反而會進一步加速腐蝕接地網。目前有關納米碳導電防腐材料的防腐、壽命等關鍵的技術指標參數未有一項得到權威機構證實。更為糟糕的是，目前推廣納米碳防腐導電涂料的資料文獻普遍失實，不是夸大效果就是歪曲事實，照此推廣下去，后患無窮。不僅會造成重大的經濟損失，而且，涂料的毒副作用還會對施工人員的身心健康造成不可逆轉的危害。
關鍵詞：納米碳；導電炭；黑腐蝕防腐；二甲苯毒性接地壽命面臨日益嚴峻的地網腐蝕現狀，有認為可通過防腐導電涂料來解決問題。
而且，有文獻【1】聲稱，已經開發出JR納米碳防腐導電涂料，可解決接地鋼材腐蝕問題。從該產品公司網站所下載的“JR納米碳防腐導電涂料產品說明書”顯示，“JR納米碳防腐導電涂料是我國目前唯一通過熱穩定試驗（即大電流沖擊實驗也叫雷電沖擊試驗）的合格的產品，技術指標為30kA/2S”。事實上，這也是目前唯一能在萬方、維普等學術期刊網上搜索到的用于接地的防腐導電涂料產品。不過非常遺憾的是,該產品最為關鍵的防腐、壽命等技術指標未有一項得到權威機構證實，而其理論論述多與客觀事實以及目前人類公認的常識相悖。
1“JR納米碳防腐導電涂料”的本質屬性——普通的導電炭黑根據“JR納米碳防腐導電涂料”產品公司網站上公布的“電力系統接地網用的納米碳防腐導電涂料”的“發明專利證書”，登錄至中華人民共和國知識產權局網站，檢索后發現，所謂的“JR納米碳”實為“市售導電碳黑”。“JR納米碳防腐導電涂料”主要是由市售導電炭溶解在二甲苯中配置而成。炭黑就是納米碳材料中技術含量最低的一大類，屬無定形碳。所謂無定形碳，顧名思義，就是結構、形狀不定的一大類碳，主要由石墨層間構的分子碎片雜亂無章地堆積在一起，層間或碎片之間由金剛石結構的四面體成鍵方式的碳原子鍵連起來。石墨和金剛石為總所周知的兩種典型的碳同位素。石墨為碳元素按sp2雜化軌道構成，僅由3個s鍵形成二維的平面結構，而碳元素最外層為4價電子，故而多出一價可自由移動的電子，因而能層間導電。金剛石則為碳元素按sp3雜化軌道構成，由4個s鍵形成三維的四面體結構，再無自由電子，故而為絕緣體。而炭黑則主要為碳元素按sp2和sp3（其它還有sp1，spn，n為分數，大于1且小于3）雜化軌道而成，也就是說，炭黑主要雜化了石墨和金剛石結構而成（其它的還有少量的卡賓碳、碳富勒烯、洋蔥碳和碳納米管等結構）。所謂導電炭黑就是具有低電阻或高電阻的炭黑，但用作“JR納米碳防腐導電涂料”的顯然為低電阻炭黑。導電炭黑與普通炭黑無異，就是粒徑更小，結構更高，表面更潔凈而已，當然，這是相對于一般炭黑而言，相對于其它納米碳材料，就是結構低，表面不潔凈了。比如，導電炭黑雖有金剛石四面體結構，但穩定性和硬度遠不及金剛石，雖有石墨層間結構，但有卷曲，且雜亂，其導電性和潤滑性遠不及石墨，更不及石墨片（納米石墨），還有少量的碳納米管等結構，這些結構常具有超常的功能，但意義只能被忽略（譬如，一些碳納米管對電子的單向導通能力可達銅的100萬倍，但混在碳黑里面價值為零，事實上，別說一維的碳納米管結構了，即使二維的石墨層間結構，混在大部分炭黑里的導電意義幾乎可以忽略了）。導電炭黑是由有機物質(固態、液態或氣態)不完全氧化（主要是燃燒）生成的，炭黑表面一般含有較多的含氧基團，且基團各不相同，這就使得導電炭黑常常表現出截然不同甚至相反的特性，即使是同一批產品的不同粒子也是如此，而且，這種差異就是炭黑的固有屬性，不是通過提高加工質量就能消除的。由于雜亂、無序、不凈，這就注定了炭黑只能在應用于性能要求較低的場合，目前主要用作橡膠的補強劑和填料，其中大概有一半用于輪胎制造。“JR納米碳防腐導電涂料”正是由上述含有大量雜質的導電炭黑融合在二甲苯中加工而成，其質量差，而且很不穩定，也不可控，用來接地網防腐必不能保證質量。故國外尚未見有納米碳防腐導電材料在電力系統接地網防腐方面的應用報導，國內卻有單位據此宣稱JR納米碳防腐導電涂料屬“國際先進水平”，這是自己哄自己。國外之所以未有相關應用報導是因為要對客戶負責，他們出了事故會被追究責任。不過需要說明的是，目前國內外對納米碳防腐導電材料的應用研究還是不少的，但多在對質量、壽命要求不高的領域（事實上，巧婦難做無米之炊，除了傻瓜歪，誰也不可能保證原料像煤灰一樣不可控的產品質量），譬如文獻【9】~【14】對此多有論述。目前有關納米碳材料的前沿研究主要集中在諸如富勒烯、納米碳管、納米線等微結構中碳原子呈高度有序化的材料方面，導電炭黑只是可以提取這些高級材料的一種非常粗糙的最基本的原料而已，最為低級，可在市面上輕易購得，只有傻瓜才會將其與國際先進掛鉤。
2“JR納米碳防腐導電涂料”防腐性差，而且會反過來加速地網腐蝕，縮短其壽命中華人民共和國知識產權局網站所公布的“JR納米碳防腐導電涂料”的專利申請文件有如下論斷：“石墨是碳元素按sp2雜化軌道構成的物質，具有層狀結構和導電性。用石墨做的導電涂料導電性能好，但防腐性能不盡人意。石墨的層狀結構決定了涂料的防腐性能差。該涂料在干燥固化過程中產生的收縮應力使石墨層間開裂，電解質溶液便乘虛而入。由于碳的電極電位比鐵高，在導電涂層與地網碳鋼構成的腐蝕原電池中，碳鋼作為犧牲陽極而加速了地網腐蝕。涂有石墨導電涂料的碳鋼樣片在濃度為10％的食鹽溶液中作浸泡食鹽，15天后即有點腐蝕產生，3個月已銹跡斑斑，燒杯底部還可觀察到一層鐵銹”。事實上，“JR納米碳防腐導電涂料”之所以導電就是源于石墨的層狀結構之故，石墨的層狀結構為“JR納米碳防腐導電涂料”的典型結構，導電性越高，石墨化程度越高，“JR納米碳防腐導電涂料”防腐性就越差，在干燥固化過程中越容易開裂，從而越容易加速地網腐蝕。因此，根據“JR納米碳防腐導電涂料”的專利申請文件，我們可得出如下結論：“JR納米碳防腐導電涂料”防腐性差，一旦施工不好或者開裂失效后，會反過來加速地網腐蝕。而在現實中，尤其是復雜的高電阻率山區，接地溝既挖不平整，也挖不直，可塑性不強的圓鋼或者扁鋼等則必定會有部分頂在左方、右方或者下方的石頭上，無法涂刷到位，鋼材、JR納米碳防腐導電涂料、水土就會組成原電池，將鋼材接地體作為陽極給腐蝕掉。所以，采用JR納米碳防腐導電涂料會反過來加速接地體腐蝕，雖然可能保護了一部分接地體免受腐蝕，但卻加速了另一部分接地體的腐蝕速度，從整體上來說，實為腐蝕接地體，縮短其壽命。即使采取二次補救措施也不管用。即使能采取某個高超的手段，將左、右或者下方未能涂刷到位的鋼材全部拉至中間，固定住，重新涂刷好。那么，在拉扯鋼材的過程中，必會有另一部分與地溝左、右或者下方摩擦、頂住，鋼材與地溝的強力摩擦必會將先前涂刷的涂料給刮掉。因此，在復雜的高電阻率區，納米碳防腐導電涂料必不能被涂刷完好，該部分鋼材必會加速腐蝕，采用反倒會加速接地體的腐蝕速度，縮短接地體壽命，斷不可取！另外，退一步講，即使能有某種理想方法講接地極完全控制在地溝中間，保證全都可以被涂刷到，也同樣不能保證施工質量，必然性地反過來加速地網腐蝕。因為JR納米碳防腐導電涂料的施工質量要求非常苛刻，現實中根本做不好。
根據該公司提供的說明書，施工條件須滿足如下諸多要求：
（1）施工前清除熱鍍鋅表面的油污、水分和灰塵；
（2）漆刷距離不能拉得過大，以免涂層過薄；
（3）漆刷速度不能走得過快，以免漏刷；
（4）第一道涂層表干后（夏季約0.5至1.0小時、冬季約1.0至2.0小時），即可涂刷第二道，以保證干膜厚度不小于0.35μm；
（5）應涂刷2遍（很重要！），焊接處需要補涂；
（6）應在5℃以上、相對濕度在90%以下的氣候條件進行施工。
顯然，第（2）、（3）條根本不可能做好，因為缺乏了可執行的客觀標準；第（4）條的執行標準是確保干膜厚度不小于0.35μm，現實中更不可能實現；如果是鍍鋅扁鋼，水平布置在地溝中，那么，根本不可能保證扁鋼貼近地溝的一面能涂刷好；第（1）條要求也幾不可能達到，尤其是高電阻率區，接地極在施工過程中必然性地會有部分緊緊壓在地溝下面或者側面，根本不可能將地溝中接地極表面灰塵等清除干凈。綜上所述，JR納米碳防腐導電涂料施工質量要求極為苛刻，現實條件根本不允許，采用該涂料必會導致原電池腐蝕，反過來縮短接地網壽命，斷不可取。否則，必會重蹈總所周知的降阻劑之覆轍，造成重大經濟損失。請注意：從理論上來說，只要能在實驗室條件下嚴格控制好施工質量，物理型降阻劑可以對鍍鋅鋼接地極起到一定程度的防腐保護作用，延長壽命，而且，這已被多所權威認證機構所證實。可事實上，降阻劑已在實際應用中大量腐蝕接地極，造成重大且深遠的損失，已被華北電管局等各大電力公司所禁止。因為在實際工程應用中，降阻劑施工質量不可能達到實驗室標準，必然性導致包裹不完全，從而形成原電池，腐蝕接地極，縮短壽命。因此，大量聲稱使用降阻劑可以達到30年壽命的無一在實踐中被證實，相反，3年內便大量腐蝕接地體的事情卻時有發生。而納米碳防腐導電涂料施工工藝質量更難控制，貿然推廣必會導致比降阻劑更為嚴重的經濟損失。3“JR納米碳防腐導電涂料”對生命健康有毒害作用中華人民共和國知識產權局網站所公布的“JR納米碳防腐導電涂料”專利申請資料顯示，“JR納米碳防腐導電涂料”采用了二甲苯作為配方，而二甲苯為有毒物質，且具有揮發性，施工時會被工人吸入體內。由呼吸道進入體內的二甲苯會擴散入血，易分散到富含脂防的組織中，如腦、肝臟等。通過對二甲苯染毒小鼠肝的形態學觀察，發現各小鼠肝臟出現肝細胞腫大、血竇變窄、部分肝細胞呈脂肪樣變性，肝小葉中央區的肝細胞內可見大小不等的空泡。
二甲苯被國際癌癥研究中心確認為高毒致癌物質，對實質器官、生殖系統、神經系統、血液系統等均具有一定毒性。可損害腦組織、肝臟、腎臟等器官，造成這些器官的臨床檢測指標異常，并且引起器官的病理學和形態學的改變二甲苯會導致皮膚發生皮膚干燥、皸裂、皮炎。二甲苯是非特異性致炎因子，可引起以血管通透性、白細胞游走為主要變化的急性炎癥，在建立動物炎癥模型中作為致炎劑被廣泛使用。二甲苯的揮發性強，脂溶性較高，易于透過血腦屏障，損害神經系統。因此，采用“JR納米碳防腐導電涂料”會損害健康，影響生命安全。根據法律教育網報導：三名工人吸入濃度為43.1g/m3的二甲苯，18.5小時后一名死亡，尸檢可見肺淤血和腦出血，另兩名工人喪失知覺達19~24小時，伴有記憶喪失和腎功能改變。另據經視播報：2011年10月19日上午，株洲石峰區北星小學陸續有老師和學生被二甲苯熏倒，相繼有人頭暈、咳嗽，10余位師生被送往醫院治療。該二甲苯源自正在修建的塑膠跑道，由于空氣不流通，二甲苯難以揮發散開，從而導致了此次事故。因此，如果采用二甲苯，必須明示其毒性。而武漢建人電力防腐科技有限公司等在宣傳時，竟然隱掉了其對生命健康的毒害副作用，這是極不負責的！
4有關“JR納米碳防腐導電涂料”一些其它誤區
4.1導電性及結構認識文獻【1】指出：“納米碳作為導電添加劑，比石墨粉和鎳粉賦予涂料更好的導電性。鎳粉、石墨粉和納米碳的物質結構與導電性如下：”導電材料導電材料導電性鎳粉金屬晶體容易氧化，氧化后不導電納米碳納米結構不氧化，導電不受方向限制事實上，謬誤連連：第一、納米炭黑之所以導電就是因為其具有石墨粉的層間結構，但多有卷曲、雜亂，故而其導電性比石墨粉相去深遠。“納米碳比石墨粉賦予涂料更好的導電性”甚謬。第二、既然石墨粉“僅層間導電，導電有方向性”，那么，因石墨層間結構而導電的炭黑就必“受方向限制”，隨石墨層間卷曲方向而定，因無法像石墨晶體一樣高度有序，故而導電性較差。第三、碳黑為有機物質不完全氧化生成，可氧化為其共性，一定條件下，碳元素均可氧化成二氧化碳，此為高中基礎知識。文獻【1】認為其“不氧化”，荒謬。第四、將“納米結構”與石墨粉的“層狀晶體”并列分類也不當。因為石墨粉的“層狀”結構就是“納米結構”中的典型結構，兩者非并列關系。第五、盡管文獻【1】等文獻胡亂夸大納米碳電阻率，認為其優于石墨和鎳。但非常搞笑的是，該公司網站提供的說明書卻顯示，“JR納米碳防腐導電涂料”電阻率10-3Ω·cm，其導電性較石墨和鎳粉差幾個數量級。
4.2防腐性能。文獻【1】指出：“當導電材料的粒子半徑φ>100nm時，它與成膜物質之間只是一種簡單的物理混合，界面分明，補強性和封閉性差；當導電材料的粒徑φ<100nm時，其表面積很大，表面能也很大，具備納米材料的共性。此時，納米導電材料與成膜材料以幾乎同一數量級的粒徑相互滲透，彼此無明顯的界面。納米涂料封閉功能好，電解質溶液無法滲透到涂層內部”。事實上，納米涂料是有一定的封閉功能，但僅限于自身，并不能阻止電解質滲透到涂層內部。其二，即使對自身而言，炭黑的封閉性也很有限，且普遍存在著缺陷，容易被小分子或者原子侵入，導致性質發生變化，致使其防腐性能失效。
4．3與常規防腐材料的比較文獻【1】指出：“由于采用納米技術，JR納米碳防腐導電涂料的防腐性比一般涂料好”。無稽之談，沒有任何證據可證實這一點，得視具體材料而言。事實上，即使是同一種納米涂料，其防腐性能也會因導電炭黑的比例不同而發生變化，導電炭黑比例過大，則會導致團聚，防腐性能下降，效果反倒不及一般涂料。
4.4壽命論斷從該公司網站所下載的“JR納米碳防腐導電涂料產品說明書”指出：“JR納米碳防腐導電涂料與熱鍍鋅聯合保護地網，具有1+1＞2的效果，可視為：地網壽命＝15年（鍍鋅鋼）+15+年（涂料）＞30年。”并認為該技術“解決了地網易腐蝕的一大技術難題。”事實上，之前的降阻劑也宣稱可達30年保護壽命，并認為其也“解決了地網易腐蝕的一大技術難題”。可大量工程實踐標明，降阻劑正好加速了地網腐蝕，部分壽命甚至縮短至2～3年。納米碳防腐導電涂料的壽命應由客觀的實踐數據來證實。文獻【1】指出：“2003年6月通過了．湖北省科技廳主持的科技成果鑒定”，而后，“陸續在省內外部分電力接地網防腐工程中得到應用”，“部分用戶單位對涂有JR納米碳防腐導電涂料的接地網開挖檢查，發現涂膜完好、表面接觸電阻無變化”。至于“涂膜完好”是否屬實暫且不論，不過可以確定的是，“涂膜完好”的后半句“表面接觸電阻無變化”必為作者虛夸之論，因為接地網表面的接觸電阻只有埋在地下時才能測量，測得的結果才有實際意義，否則，所測就不是接觸電阻了，也無實際意義。可作者居然宣稱其挖出后無變化，荒謬之極！因此，除了謬誤外，沒有任何理論或者實踐數據可證實JR納米碳防腐導電涂料防腐效用期。
9總論：
（1）“JR納米碳防腐導電涂料”實為導電炭黑融合在二甲苯中配置而成，為一種非常低級的防腐涂料，防腐性差，易反過來加速地網腐蝕。
（2）“JR納米碳防腐導電涂料”對生命健康有毒害作用。
（3）文獻【1】對“JR納米碳防腐導電涂料”的導電性及結構認識謬誤，虛夸了其導電功能，導電炭黑的導電性源于石墨層間結構，導電性不及石墨。
（4）沒有JR納米碳防腐導電涂料的防腐性比一般涂料好的理論依據
（5）有關JR納米碳防腐導電涂料的使用壽命論斷謬誤。
（6）目前有關納米碳導電防腐材料的防腐、壽命等關鍵的技術指標參數未有一項得到權威機構證實，貿然推廣，后患無窮。
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