21世纪被誉为海洋世纪,人类在这一时期加速了对海洋资源的开发和利用。高盐环境和生物污损对海洋中金属的保护提出了新的挑战。传统的金属保护方法是使用涂层。然而,海洋砂石的冲击会迅速削弱涂层的防护性能。面对生物污损、腐蚀因素和复杂环境的综合破坏,单一功能涂层难以满足实际的防护需求。自修复一体化防污防腐涂层(SIAAC)被认为是解决这一问题的有效策略之一,可以在满足防污、防腐需求的同时修复损伤。环氧树脂(EP)因其价格低廉、综合性能优异被广泛应用于涂料领域。但是,固化过程中产生的微裂纹和高表面能限制了其防污和防腐性能。因此,以EP为基质制备SIAAC面临一定的困难。
有机硅因其主链(Si-O)的高柔性和低表面能而成为一种潜在的防污材料。常被用作EP防污改性的改性材料。然而,改性后溶解度参数的增加是否会影响其原有的防腐性能,尚未深入研究。大多数研究仅实现了EP防污、防腐或自修复的单一功能,而如何利用EP制备SIAAC一直是研究人员关注的焦点。
近期,哈尔滨工业大学吴彦超/刘颖团队采用阳离子交换法,成功制备了自修复一体化防污防腐涂层。
通过阳离子交换将具有防污和防腐性能的苯并咪唑(BIA)负载到蒙脱土(MMT)上,制得二维纳米填料(GB@MMT),然后将其分散在硅改性环氧树脂(EP)中,获得SiEP-3GB@MMT复合涂层。 该复合涂层具有优异的防污性能,表面能仅为17.05mJ/m2,抗蛋白吸附性能得到很大提升,与硅改性EP相似。最大抗菌率和抑藻率分别为89.3%和98.4%。在3.5wt%NaCl溶液中浸泡30天后,该复合涂层的低频阻抗值保持在9.00×108Ω·cm2,表现出长期防腐性能。人工缺陷在浸泡后形成稳定的“疤痕”,从而实现自修复。因此,本研究为金属的全方位防污防腐提供了新的方向。
制备路线 (a)GB@MMT和(b)复合基质的制备。
防污机理示意图 防污机理示意图。
数据来源与出处 相关研究成果以“A“two birds one stone”strategy for self-healing marine coatings with antifouling and anticorrosion properties”为标题发表在《Chemical Engineering Journal》上。
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