东北石油大学:具有防腐/阻垢性能的超疏水/超亲油聚脲复合涂层
2026-02-10 16:03:30 作者:涂料驿站 来源:涂料驿站 分享至:

 

结垢金属腐蚀严重阻碍工业设施(包括输送管道、换热器和分离设备)的长期稳定运行。水垢的形成主要源于难溶盐类(如碳酸钙和硫酸钙)的结晶与沉淀,这会显著降低传热效率、阻碍流体输送,加剧局部腐蚀过程。为缓解这些问题,化学抑制剂被广泛应用于工作流体中。然而,此类策略存在固有缺陷,如化学药剂消耗量大、废水排放造成二次污染,且抑制剂在关键固-液界面的停留时间短,严重制约其长效防护性能。因此,开发一种表面防护策略,这种策略不仅具有长效防垢和防腐性能,而且能最大限度减少化学药剂的使用,具有重要的科学意义与工业价值。

受天然疏水表面的启发,仿生超疏水涂层已成为防腐/阻垢性能的潜力材料。其抗粘附性能主要依赖于低表面能与分级微/纳米结构的协同效应,这些效应能捕获界面空气膜,显著降低有效固-液接触面积,从而抑制矿物垢成核及腐蚀性物质的粘附。大量研究已经证明超疏水涂层在防腐与阻垢方面的潜力,但传统的超疏水涂层仍受到关键限制的制约,特别是表面微纳结构的机械鲁棒性差,以及空气膜在动态流动、高压或长期浸没条件下的脆弱性。一旦空气膜破裂,防护性能将迅速衰退,严重限制了其在恶劣工业环境中的实际应用。

为应对这些挑战,近期研究日益聚焦于具备缓释能力的功能性超疏水涂层,旨在引入被动界面排斥之外的主动和持久的防护机制。通过将功能制剂引入涂层基质或微/纳米结构中,此类体系能实现制剂的可控、长效释放,从而提高涂层的耐久性、可持续性和环境相容性。此外,将超疏水表面与阻垢剂结合,已被提出作为克服传统抑制剂固有局限的有效策略。研究表明,将界面润湿性调控与抑制剂缓释相结合,是实现长效防腐/阻垢性能的有效途径。然而,目前报道的大多数超疏水涂层仍依赖脆弱的空气膜作为主要屏障,界面润湿性、防护介质稳定性与抑制剂释放三者之间的协同耦合机制尚未得到充分开发。尤其以更持久的界面屏障替代不稳定的空气膜,同时实现抑制剂的持续释放,仍是当前面临的重要挑战。

近期,东北石油大学刘战剑团队通过有机-无机杂化策略,成功制备了一种具备缓释功能的耐久性超疏水/超亲油聚脲复合涂层

通过水热接枝和氟化制备F-EDTA@SiO2,通过溶胶-凝胶和原位杂化合成FPUA@TiO2,然后与聚四氟乙烯(PTFE)颗粒和F-EDTA@SiO2均匀混合,通过喷涂工艺制得FPUA@TiO2/PTFE/F-EDTA@SiO2涂层。

所制得的涂层水接触角(WCA)为166.9±1.5°,油接触角(OCA)为0°,表现出优异的油水选择性。在3.5wt%的氯化钠溶液中浸泡15天后,该涂层的低频阻抗模量仍保持在3.58×108Ω·cm2,表现出优异的耐腐蚀性。该涂层具有优异的阻垢性能,24小时后仅留下4.27wt%的Ca2+。此外,该涂层在经过600次摩擦循环、30天的紫外线照射以及暴露于酸性/碱性溶液(pH值1-14)后仍保持其超疏水性,表现出优异的机械耐久性环境适应性

本研究提出了一种开发耐用金属保护超浸润涂层的新方法,在能源传输、工业分离系统及相关领域具有广阔的应用前景。



制备示意图













FPUA@TiO2/PTFE/F-EDTA@SiO2涂层的制备。


数据来源与出处


 

相关研究成果以“Preparation of superhydrophobic/superoleophilic polyurea composite coating with anti-corrosion/scaling properties via in-situ hybridization and scale inhibitor loading”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。

免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。

    标签:
相关文章
无相关信息