涂料的使用是提高混凝土液密性的一种简单有效的方法。常见的混凝土涂料包括树脂涂料、硅烷涂料、水泥基涂料和一系列改性复合涂料。目前，这些涂料广泛应用于混凝土防水、防冻、防氯盐侵蚀、耐酸碱腐蚀等多种混凝土防护领域。然而，关于小分子烷烃油(如LNG)的防护效果的研究却很少。由于小分子烷烃油的表面张力比水低得多，传统疏水涂层无法有效阻止其渗入混凝土。为了解决这一问题，可以将超疏油涂层应用于混凝土中，以增强其抵御小分子烷烃油的渗透能力。
超疏油性是指具有低表面张力的油在与固体表面接触时，其接触角(CA)大于150°，滚转角(SA)小于10°，使得液体几乎无法渗透到固体表面。在LNG存储罐的混凝土内部涂覆超疏油涂层，通过减少LNG渗透，防止LNG渗入混凝土，解决了全混凝土LNG存储罐的液密性问题。制备超疏油涂层的关键在于覆盖在原始基材上的涂层应具有低表面张力基团的微纳粗糙结构。尽管这些超疏油涂层在常温下表现出了优异的疏油性，但在全混凝土LNG储罐中，储存温度可低至-165℃，涂层材料的低温稳定性至关重要，需要评估低温处理后超疏油涂层的疏油性和抗小分子烷烃油渗透性。
近期，同济大学蒋正武团队成功制备了一种新型的纳米硅-树脂复合涂层，对小分子烷烃油具有“双重抗渗”功能。
新型的纳米硅-树脂复合涂层具有优异的疏油性、不渗透性、机械稳定性和化学稳定性。矿物油、乙二醇、二碘甲烷和水与该复合涂层的接触角均超过150°，经过100次砂纸磨损后，接触角损失率仅为2.98%；在盐酸 (pH = 1)、氢氧化钠 (pH = 13)和氯化钠 (pH = 7)中浸泡24 小时后，接触角保持在130°以上，该复合涂层具有优异的化学稳定性。在混凝土基材上涂布该涂层后，对小分子烷烃油的吸收率降低了 80%以上。此外，该复合涂层在液氮中低温处理24 小时后，接触角仍保持在150°以上，在砂纸磨损100次后，接触角损失率仅为2.77%，表现出优异的低温稳定性。因此，这种新型复合涂层有望显著提高全混凝土LNG存储罐的液密性，在各种超大型低温储液设备和极端环境下的建筑结构中具有广泛的应用前景。
改性纳米硅-树脂复合涂层制备工艺
涂层在常温和低温处理后的润湿性
(a-c)矿物油(油红O色)滴在未涂覆、室温涂覆和低温处理的样品上的照片；(d)不同液体与涂层的接触角；(e)防油渗透涂层示意图；(f)涂层接触角随液氮浸泡时间的变化。
涂层在常温和低温处理后的抗油性
(a)涂层对矿物油、正十六烷、正庚烷的吸油量(未涂覆、室温涂覆、低温处理后涂覆)；(b)改性纳米硅-树脂复合涂层第一层抗油渗透效果示意图；(c)改性纳米硅-树脂复合涂层第二层抗油渗透效果示意图。
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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