江苏科技大学等:具有高效防腐和抗生物污损性能的双功能复合涂层
2025-03-18 13:15:16 作者:本网发布 来源:涂料驿站 分享至:

海洋资源拥有巨大的经济潜力,但目前尚未得到充分开发。为了推动海洋工业的快速发展,必须使用海洋设备,然而这些设备目前面临着严重的腐蚀问题。海洋环境中的腐蚀,特别是船舶和海上平台等设施中的腐蚀极难控制。因腐蚀导致的设备故障所造成的损失非常巨大,可能占总腐蚀损失的三分之一,约为7000亿元。此外,附着在金属基材上的生物污染物会加速航运中的燃料消耗,进一步损害金属材料。因此,迫切需要为海洋设备开发有效的防腐和抗生物污损技术,但这仍然是一个重大挑战。

碳钢是金属物质的组成部分,广泛应用于船舶、海洋设备和其他行业。目前,防止金属腐蚀的主要技术包括金属材料的表面处理和改性、在其表面涂覆防腐涂层、利用电化学保护和负载缓蚀剂防腐涂料是最简单、最容易应用的技术,因此市场上不断涌现出各式各样的涂料。环氧树脂(EP)涂料因其优异的化学惰性、强附着力、电隔离性和易于固化等优点,在海洋防腐研究中得到广泛的应用。纯EP涂层作为一种独特的物理屏障,可以保护金属免受腐蚀,但在固化过程中会形成大量的微孔缺陷和极性通道,无法为金属提供长期保护。此外,纯EP涂层不能表现出抗生物污损性能,微生物的长期附着也严重影响了涂层的防腐性能,因此,开发具有防腐和抗生物污损双重功能的高效涂层已成为当前材料行业亟待实现的目标。

在这方面,在EP涂层中加入填料或功能填料可能是弥补其缺点的可行方法。间苯二酚-甲醛(RF)树脂作为交联聚合物,具有成本低、合成工艺简单、稳定性高的特点,能够通过解决缺陷和提高机械性能来增强EP涂层。将RF树脂作为一种新型功能性填料引入到EP涂层中,并用其构建多功能一体化涂层,为涂层在防腐和抗生物污损方面提供了一种有效的设计思路。

 

近期,江苏科技大学郭峰/施伟龙团队、苏州科技大学李春生团队、扬州大学成功制备了一种用于Q235碳钢的具有防腐和抗生物污损的双功能复合涂层

以间苯二酚-甲醛树脂(RF)为填料,引入环氧树脂(EP)中,形成具有防腐、防污双重保护功能的RF/EP复合涂层。

该复合涂层具有优异的防腐性能,阻抗半径为1.56×109Ω⋅cm2,比纯EP涂层的阻抗(3.64×106Ω⋅cm2)高出2个数量级以上。此外,该复合涂层对细菌(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)和藻类(小球藻)具有显著的抗生物污损作用,只有少量微生物能够附着在表面。因此,本研究引入了一种创新的设计理念,旨在开发多功能涂层,为海洋设备领域提供抗生物污损和防腐能力。


 

涂层制备工艺示意图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q235碳钢上RF/EP复合涂层制备工艺示意图。

 

 

 

 

防腐和抗生物污损机理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RF/EP复合涂层可能的防腐和抗生物污损机理。



数据来源与出处

 

相关研究成果以“Resorcinol–formaldehyde resin combining epoxy resin as composite coating with efficient anti-corrosion resistance and anti-biofouling capacity”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。

 

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