钢铁是现代工业的支柱,具有高韧性、优异的可塑性和低成本等优点,被广泛应用于机械制造、能源、建筑和海洋工程等领域。然而,在复杂的作业环境中,碳钢设备的腐蚀难以避免。防腐涂层是有效提高材料防腐性能的最广泛、最方便的方法之一。近年来,受自然界生物表面界面特殊润湿性的启发,超疏水涂层材料凭借优异的拒水性和防污性,为延缓钢铁的腐蚀保护提供了一种潜在的解决方案。然而,疏水界面结构和性能的脆弱性是研究人员必须面对的紧迫问题。因此,实现涂层的长期疏水性和在疏水性能失效后仍能持续保护变得至关重要。
为了延长疏水涂层的保护寿命,研究人员进行了大量研究。尽管尚未达到延长疏水涂层防护性能的理想水平,但可以确定,具有高缓蚀剂负载量的微胶囊的持续释放是延长疏水涂层防护性能的最佳策略之一。
具有优异负载能力和缓释特性的载体是实现疏水涂层协同防腐的基础。硅藻土(DE)是一种由化石硅藻形成的天然多孔材料,其主要成分是二氧化硅(SiO2),具有稳定的机械性能、高比表面积、大容量、低成本和广泛的适用性,是缓蚀剂的理想载体,被广泛应用于食品、医药和催化等前沿领域。层状双氢氧化物(LDHs)是一种具有层状结构的双金属氢氧化物,对有机溶剂、酸碱溶液和高温环境具有很强的耐受性,被广泛应用于生物医学、水净化和材料改性等行业。苯并咪唑(BI)是由苯环和咪唑环稠合形成的双环化合物,苯并咪唑类有机化合物能够通过化学吸附在金属表面形成一层保护膜,防止水分子和腐蚀性介质对金属造成损伤,从而减轻金属腐蚀。
近期,重庆大学张育新团队采用水热合成、真空浸渍和表面改性工艺,成功组装出一种以硅藻土为载体、具有氯离子吸附和持续防腐性能的疏水缓释填料,从而制备出具有长期疏水性和耐腐蚀性的复合涂层。
以DE为载体,组装具有离子交换能力和高效缓蚀剂BI的层状双氢氧化物(BI@LDH/DE),使用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷对BI@LDH/DE进行改性,得到疏水缓释填料BI@LDH/DE/PFDTS,然后将BI@LDH/DE/PFDTS添加到氟碳树脂(FEVE)中,制得BI@LDH/DE/PSDTS/FEVE复合涂层。 所制得填料的缓蚀剂(BI)负载率为17.79wt%。所制得复合涂层的厚度为4.43nm,填料含量为30wt%时,该复合涂层具有最佳的耐腐蚀性,低频阻抗模量比纯FEVE涂层高出三个数量级。 本研究通过设计疏水性微胶囊填料构建的防腐涂层,在涂层表面功能失效后仍能为钢结构设备提供持久保护,在实际应用中具有广阔的前景。 制备工艺流程图 填料和涂层制备工艺流程图。 防腐机理示意图 30wt%填料复合涂层的防腐机理示意图。 数据来源与出处 相关研究成果以“Sustained-release diatomite microcapsules are used in hydrophobic coatings to achieve multiple synergistic anti-corrosion”为标题发表在《Chemical Engineering Journal》上。
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