21世紀被譽為海洋世紀,人類在這一時期加速了對海洋資源的開發和利用。高鹽環境和生物污損對海洋中金屬的保護提出了新的挑戰。傳統的金屬保護方法是使用涂層。然而,海洋砂石的沖擊會迅速削弱涂層的防護性能。面對生物污損、腐蝕因素和復雜環境的綜合破壞,單一功能涂層難以滿足實際的防護需求。自修復一體化防污防腐涂層(SIAAC)被認為是解決這一問題的有效策略之一,可以在滿足防污、防腐需求的同時修復損傷。環氧樹脂(EP)因其價格低廉、綜合性能優異被廣泛應用于涂料領域。但是,固化過程中產生的微裂紋和高表面能限制了其防污和防腐性能。因此,以EP為基質制備SIAAC面臨一定的困難。
有機硅因其主鏈(Si-O)的高柔性和低表面能而成為一種潛在的防污材料。常被用作EP防污改性的改性材料。然而,改性后溶解度參數的增加是否會影響其原有的防腐性能,尚未深入研究。大多數研究僅實現了EP防污、防腐或自修復的單一功能,而如何利用EP制備SIAAC一直是研究人員關注的焦點。
近期,哈爾濱工業大學吳彥超/劉穎團隊采用陽離子交換法,成功制備了自修復一體化防污防腐涂層。
通過陽離子交換將具有防污和防腐性能的苯并咪唑(BIA)負載到蒙脫土(MMT)上,制得二維納米填料(GB@MMT),然后將其分散在硅改性環氧樹脂(EP)中,獲得SiEP-3GB@MMT復合涂層。 該復合涂層具有優異的防污性能,表面能僅為17.05mJ/m2,抗蛋白吸附性能得到很大提升,與硅改性EP相似。最大抗菌率和抑藻率分別為89.3%和98.4%。在3.5wt%NaCl溶液中浸泡30天后,該復合涂層的低頻阻抗值保持在9.00×108Ω·cm2,表現出長期防腐性能。人工缺陷在浸泡后形成穩定的“疤痕”,從而實現自修復。因此,本研究為金屬的全方位防污防腐提供了新的方向。
制備路線 (a)GB@MMT和(b)復合基質的制備。
防污機理示意圖 防污機理示意圖。
數據來源與出處 相關研究成果以“A“two birds one stone”strategy for self-healing marine coatings with antifouling and anticorrosion properties”為標題發表在《Chemical Engineering Journal》上。
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