Page 12 - 《精细化工》2023年第8期
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·1626·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

            民生产总值的 2%~4%。腐蚀在造成经济损失的同                           “迷宫效应”，延长腐蚀介质的渗透途径；另一方面
            时，还伴随着资源的巨大消耗、环境污染的加剧，                             纳米材料可以填补涂层固化过程形成的孔隙，增强
            因此，越来越多的国家开始重视防腐蚀研究。在金                             涂层的交联密度，阻碍腐蚀离子的侵蚀。目前，用
            属表面涂覆防腐涂料是常用的延缓金属腐蚀的措                              于改性环氧防腐涂层的纳米材料包括石墨烯衍生
            施，能有效保护金属和降低腐蚀速率。                                  物、MXene 纳米片及金属有机骨架（MOFs）等。
                 防腐涂料是现代工业、交通、能源、海洋工程                          1.1   石墨烯衍生物改性环氧防腐涂层
            等领域所需的重要工程材料之一。近年来，石油化                             1.1.1   制备
            工、铁路交通、新能源、基础设施建设等蓬勃发展，                                常见的石墨烯衍生物包括氧化石墨烯（GO）和
            为防腐涂料提供了广阔的市场空间。目前，市场上                             还原氧化石墨烯（RGO）。GO 是一种软性二维纳米
            常见的防腐涂层主要分为金属防腐涂层和聚合物基                             碳材料，具有良好的屏蔽效应，能够防止水、氧气
            防腐涂层。金属防腐涂层，即通过使用不活泼的贵                             等腐蚀性介质接触金属基体，在与金属氧化物、高分
                                 [4]
            金属作为无机阻隔涂层 ，或使用更活泼的金属作                             子聚合物等材料复合过程中，可提供大的比表面积                     [11] ，
            为牺牲涂层来保护基材，涂层防腐效果明显，但制                             有利于负载纳米粒子。但 GO 分散性欠佳，需要克
            备成本高昂，在实际生产中并不实用。聚合物基防                             服石墨烯层间的范德华力和高表面能才能实现均匀
            腐涂层是指在金属基材表面涂覆有机聚合物，在金                             分布  [12] 。JIANG 等 [13]   利用聚乙烯亚胺（PEI）表面
            属基材和暴露环境之间建立阻隔屏障，阻止金属基                             的大量氨基与 GO 表面的含氧官能团和 EP 的环氧基
            材受到腐蚀。而涂层的交联密度、孔径大小、对金属                            团反应，制备了一种聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯
                                                     [5]
            基材的附着力是决定涂层防腐性能的关键因素 ，可                            （PEI-GO）复合材料。配制不同质量分数的 PEI-GO/
            以通过调节这 3 种因素来提升涂层的防腐性能。                            乙醇分散液，超声后与 EP 充分混合，再将固化剂
                 环氧树脂基防腐涂层是一种应用最为广泛的聚                          加到上述混合组分中，通过钢丝涂布机（100 μm）
            合物基防腐涂层。环氧树脂（EP）大部分是双酚 A                           将制备的防腐涂料涂在打磨后的 Q235 碳钢上，室
                                      [6]
            的二缩水甘油醚（DGEBA） ，因其高度交联的刚                           温下固化，得到 PEI-GO/EP 防腐涂层。
                               [7]
            性节段和大分子结构 ，表现出较高的机械强度和                                 RGO 是通过强化学还原或热还原 GO 获得的。
            涂层性能。EP 分子中存在极性官能团，易与金属 d                          相较于 GO，RGO 中 π 网络结构逐渐恢复，导电性
                                    [8]
            轨道配位并充当吸附位点 ，对金属表面具有良好                             及热学性能有明显的改善            [14] ；且 RGO 中大多数含
            的附着力。但在 EP 涂层固化过程中，伴随着溶剂                           氧基团被去除，分子从亲水性变为疏水性                     [15-16] 。
            的挥发，涂层表面会形成孔隙和裂缝，腐蚀介质可                             ZHOU 等  [17] 将磺化聚苯胺（SPANI）分子固定在 RGO
            以直接接触到金属基材，降低涂层的防腐效能，且                             表面，制成 SPANI-RGO 纳米片，将其分散到水性
                                                     [9]
            一般的环氧防腐涂层对高频紫外线并不稳定 ，在                             环氧 树脂 （ WEP ）涂层 中， 制备 防 腐 涂 层 。
            室外等长期接触阳光的环境下，涂层会失去原有的                             SPANI-RGO 纳米片既可以提高 RGO 在环氧涂层中
            防护性能，不能实现长期高效防腐。本文详细介绍                             的分散性，还可以形成一条曲折的腐蚀离子运输路
            了几种不同类型的环氧防腐涂层的制备及性能，如                             线，延缓离子向涂层内部渗透，有效阻止金属腐蚀。
                                                               1.1.2   性能
            纳米粒子改性环氧防腐涂层、超疏水型环氧防腐涂
                                                                   石墨烯独特的蜂窝晶格结构使其具有抗渗性、
            层、自修复型环氧防腐涂层、导电聚合物改性环氧
                                                               热稳定性、表面柔韧性          [18] 等性能，在导热和防腐领
            防腐涂层和生物基材料改性环氧防腐涂层，探索了
                                                               域应用广泛。GO 和 RGO 是石墨烯的实用替代品，
            这几种不同功能化环氧防腐涂层的防腐机理及应
                                                               应用于 EP 中可以增强其表面官能团（如羧基、环
            用环境，为未来开发出新的 EP 基防腐涂层提供了
                                                               氧基和羟基）的化学和机械性能。ZHOU 等                  [19] 制备
            参考。
                                                               了兼具抗菌和防腐性能的 GO 环氧涂层，探究了 GO
            1   纳米粒子改性环氧防腐涂层                                   的掺杂浓度对涂层的耐腐蚀性和抗菌性的影响。电
                                                               化学阻抗谱（EIS）测试结果表明，在腐蚀溶液中浸
                 纳米粒子改性环氧防腐涂层是应用最为广泛的                          泡 64 d 后，纯 WEP 涂层的阻抗模量下降了 6 个数
            涂层，其制作工艺简单，成本易于控制。将具有屏                             量级，而添加质量分数 0.1% GO（以涂层总质量为
            蔽效应的纳米材料加入 EP 涂层中，可以提升涂层                           基准，下同）的 WEP 涂层阻抗模量（R p ）仍保持在
            的耐腐蚀性能。纳米粉体具有高厚度比、良好的阻                             1×10 10   Ω·cm 左右。使用共聚焦激光扫描显微镜
                                                                          2
            渗性和优异的化学稳定性            [10] ，用其改性环氧涂层的             （CLSM）分析 GO/WEP 涂层的抗菌性能（图 1），
            防腐机理是：一方面纳米材料可以在涂层内部建立                             发现含质量分数 0.1% GO 的 WEP 涂层表面几乎无
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