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  在金屬防腐領(lǐng)域，環(huán)氧涂層因優(yōu)良的耐化學(xué)品和較高的防腐性能而得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)方法主要采用在涂料中添加顏填料來(lái)提高涂層的防護(hù)性能。然而，對(duì)于大多數(shù)環(huán)氧涂層來(lái)說(shuō)，難免存在微觀缺陷（例如較多的微孔、填料具有親水性等），界面相容性差等問(wèn)題導(dǎo)致涂層長(zhǎng)效防腐性能不佳，難以勝任苛刻環(huán)境下的防腐需求。

  疏水填料與疏水涂層因獨(dú)特的拒水能力，可以延緩甚至阻止腐蝕介質(zhì)溶液的滲透，在金屬防腐領(lǐng)域應(yīng)用前景巨大。然而，目前相關(guān)研究主要集中于超疏水表面的制備，為了獲得構(gòu)建超疏水表面所必需的納微結(jié)構(gòu)，通常需要向樹(shù)脂基體中添加大量的填料，這樣一來(lái)填料與樹(shù)脂基體之間的相容性，粗糙結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以及力學(xué)強(qiáng)度等諸多問(wèn)題均需要一一解決，因此超疏水涂層的工業(yè)化應(yīng)用難度極大，進(jìn)展緩慢。因此，研究開(kāi)發(fā)新型疏水功能填料，尋求高效簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效疏水防腐功能，是防腐領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。

  基于上述研發(fā)需求，天津大學(xué)汪懷遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)合成了聚氟苯胺納米新材料，通過(guò)精細(xì)調(diào)控反應(yīng)條件制備了形貌各異，氟含量可控的疏水防腐聚氟苯胺(PFAN)填料。所開(kāi)發(fā)的PFAN填料在許多常規(guī)有機(jī)溶劑中具有優(yōu)異的分散性及溶解性，可方便用于多種涂料體系中。

圖1：PFAN不同形貌及其疏水角（a）50℃、（b）30℃、（c）(d) 0℃；（e）PFAN中氟元素和氮元素含量比。

  研究發(fā)現(xiàn)，PFAN表面豐富的疏水氟基團(tuán)克服了聚苯胺本身親水的缺陷，添加到環(huán)氧樹(shù)脂中能大幅降低涂層的吸水率。合成的聚氟苯胺納米材料具有較低的摩擦系數(shù)和磨損率，賦予了含PFAN環(huán)氧樹(shù)脂涂層出色的減摩耐磨性能。

圖2：（a）涂層吸水率；（b）涂層相對(duì)厚度損失隨Taber摩擦機(jī)摩擦圈數(shù)的變化。（樣品命名規(guī)則：PFAN+其在整個(gè)涂層中的質(zhì)量占比百分?jǐn)?shù)）

  此外，XPS分析結(jié)果表明聚氟苯胺具有很強(qiáng)的納米鈍化能力，其能夠與鐵基體表面融為一體形成一層有機(jī)/無(wú)機(jī)保護(hù)膜。同時(shí)，這種疏水填料還具備優(yōu)異的阻水隔水性能。這些特點(diǎn)賦予了PFAN樹(shù)脂涂層優(yōu)異的防腐性能。在3.5%氯化鈉鹽溶液中，薄涂層的電化學(xué)阻抗值一直維持在11次方以上，3.5%氯化鈉溶液中的腐蝕實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一年半多（13368h）以后低頻阻抗值仍然保持初始值。該成果為許多苛刻環(huán)境（工況）下使用的金屬材料的防腐提供了新的思路和解決方案。

圖3：涂層覆蓋下的鐵基板上XPS總譜（a）純環(huán)氧，（b）PFAN3；Fe 2p峰（c）純環(huán)氧，（d）PFAN3涂層。右4個(gè)圖為不同涂層EIS阻抗數(shù)據(jù)。(e) 涂層超長(zhǎng)效防腐效果。

  以上研究成果發(fā)表在腐蝕領(lǐng)域權(quán)威期刊Corrosion Science(Volume 178, Jan. 2021, 109094)上。論文的第一作者為天津大學(xué)化工學(xué)院碩士生李成，通訊作者為天津大學(xué)化工學(xué)院汪懷遠(yuǎn)教授。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X20323751