西南石油大学:用于金属防腐的新型环保双层复合涂层

企业   2024-10-02 18:00   辽宁  

环氧涂料因其附着力好、密度高、性价比高等优点,在金属防腐领域得到了广泛的应用。然而,传统的环氧涂料已无法满足复杂的使用环境和环保要求。一方面,环氧树脂中大量极性基团的存在使环氧涂料具有良好的亲水性,从而导致腐蚀性盐溶液在其表面粘附;另一方面,传统的油性环氧涂料需要与芳香族有机溶剂结合,引发环境问题。因此,将更环保的材料与疏水表面相结合,已成为耐腐蚀涂料的下一个发展方向。

环氧涂料在固化过程中,溶剂的蒸发会导致涂层内部出现缝隙和裂纹,可能会成为腐蚀性物质进入的通道。在使用过程中,涂层会受到各种物理冲击和热胀冷缩的破坏,使金属基材直接暴露在腐蚀环境中。只有当涂层具有自修复能力时,才能有效延长其使用寿命
为了解决这些问题,研究人员通过多种方法进行优化。一方面,已经开发出具有与荷叶相似性能的超疏水涂层。这些超疏水涂层的静态水接触角可达150°,滑动接触角小于5°,不仅具有超疏水性,而且还具有防冰、自清洁、防污和高绝缘性能。如果这些性能能够应用于金属防腐领域,涂层的防护效果将大大提高。另一方面,为了使传统环氧涂料具备自修复能力,对涂料的配方填料进行优化。由于填料的分层阻隔效应,即使腐蚀性物质穿透涂层,腐蚀路径也会大大延长,从而增强涂层的耐腐蚀性。
近期,西南石油大学余宗学团队结合两种优化方法,制备了一种用于金属防腐的新型双层复合涂层。

该复合涂层顶层是超疏水涂层,水接触角高达153°,具有优异的机械性能、耐腐蚀性、自清洁能力、防污性、防结冰性和防结垢性。涂层在浸泡36小时后,防垢性能仍保持在80%以上。底层由水性环氧树脂和pH响应型智能填料组成,增强了涂层的耐腐蚀性和自修复能力,同时保持了环境友好性。该复合涂层在0.01 Hz下阻抗值可达1010 Ω·cm2,远远超过传统水性环氧树脂涂层的耐腐蚀性。此外,即使在涂层受损后,超疏水表层仍能提供额外的保护,有效延长了涂层的使用寿命,为超疏水涂层在金属腐蚀防护中的应用提供了一种新的途径。因此,本文制备的新型涂层在金属防腐领域具有巨大的应用潜力,有望在工业防腐船舶设施防护建筑维修等方面得到广泛应用。




示意图/制备工艺













(a)超疏水/环氧复合涂层示意图;(b)智能涂层填料Al@MZnGO制备工艺。



复合涂层耐腐蚀机理















数据来源与出处


相关研究成果发表在最新一期的《Progress in Organic Coatings》上。

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