建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

随着社会经济的发展,建筑装饰材料的使用不可或缺,其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验。施加涂层是有效的防腐手段,解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿。综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机制:外援型自修复涂层,在涂料中添加含成膜物质/缓蚀剂的微胶囊,当涂层受到机械冲击后胶囊随之破裂并释放成膜物质/缓蚀剂,形成保护膜或抑制电化学反应保护金属基底;本征型自修复涂层,其涂层基质对环境因素敏感,在环境刺激下通过恢复涂层基质聚合物网络中内在化学键和/或物理构象而修复涂层,其主要包括动态键型和形状记忆型自修复涂层;多重自修复涂层,通过将含有成膜剂/缓蚀剂的微胶囊掺进可恢复涂层基质聚合物中,使其兼顾外援型和本征型自修复涂层的性能。总的来说,自修复涂层的防腐机制主要是通过在涂层中添加缓蚀剂/成膜物质或使涂层恢复活性来抑制涂层下的金属电化学腐蚀,目前建筑装饰用的自修复防腐涂层已逐步应用到建筑防腐工程中,但仍需要在多个方面进行更加深入的研究,多重自修复涂层是未来自修复涂层研究和应用发展的方向,其长效稳定性及制备工艺是主要的科学问题。     

智能防腐涂层的研究进展及其在国内核电领域的应用前景

介绍了外援型自修复涂层的修复机理,针对涂层缺陷修复不理想的问题,提出优化措施。总结了本征型自修复涂层的修复机理、存在的问题及优化措施。分析了智能防腐涂层在国内核电领域的应用前景和需要开展的应用研究。对智能防腐涂层未来的发展方向进行了展望。     

新型离子液体缓蚀剂在油田采出水中的应用研究

目的研究离子液体在钢铁防腐方面的缓蚀效果。方法采用静态失重和动态失重法比较4种离子液体的缓蚀速率,利用电化学测试、扫描电镜和EDS手段对N80碳钢进行表征,评价了产品的缓蚀性能。结果油田采出水中添加微量的离子液体复配型缓蚀剂后,试样表面生成以铁碳氧元素为主的保护膜,当4种缓蚀剂添加量达到150 mg/L时,N80碳钢的腐蚀速率下降趋势变化缓慢,B型缓蚀剂缓蚀效果最好,其用量为150 mg/L时腐蚀速率降低到0.0087 mm/a,自腐蚀电位由0.8112 V提高到?0.7446 V,自腐蚀电流由77.79μA下降到5.03μA,缓蚀率可达到93.5%。结论 4种复配型离子液体缓蚀剂对N80碳钢均有较好的缓蚀性能,缓蚀效果大小顺序为B﹥C﹥D﹥A,其中B的缓蚀效率最好,缓蚀率为94.1%。     

基于pH敏感性杂化凝胶BTA@PHVA/PEI的智能防腐涂层研究

目的 解决Q235钢的腐蚀问题,研究开发一种智能防腐涂层。方法 以乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯为单体,采用自由基聚合法制备一种装载缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)的pH敏感性有机-无机杂化凝胶BTA@PHVA/PEI,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重/差热分析(TGA/DSC)和紫外可见光谱(UV-vis)分别对BTA@PHVA/PEI的形态、结构、热稳定性及pH敏感性进行表征。通过将BTA@PHVA/PEI粉末分散到醇酸树脂漆中,在Q235钢样品表面制备一种智能防腐涂层。先后通过电化学阻抗谱(EIS)、Tafel极化曲线对智能涂层在NaCl腐蚀介质中的自修复性能进行研究,通过盐雾加速腐蚀试验对智能涂层的防腐性能进行评价,并探讨智能涂层的自修复机理。结果 BTA@PHVA/PEI释放BTA的速率随环境pH值的升高而增大,在pH值为2.0、7.0和11.0的溶液中,BTA的32 h累积释放率分别为68.78%、74.51%和91.02%。BTA@PHVA/PEI在智能涂层中的最佳掺杂量为10%。结论 基于BTA@PHVA/PEI的智能防腐涂层对Q235钢具有显著的自修复防腐性能,且在其他金属材料上也具有潜在应用价值。其机理为涂层中掺杂的BTA@PHVA/PEI可响应因腐蚀而导致的pH值变化,释放出BTA分子并被吸附到Q235钢表面成膜,从而抑制腐蚀的进一步发展。     

碳钢基自修复涂层的制备和耐蚀性研究

目的 通过在有机防腐涂层中添加小粒径的自修复微胶囊,增强防腐涂层的自修复能力,提高碳钢的耐腐蚀性能.方法 通过乳液聚合法,采用桐油和金属缓蚀剂作为囊芯,分别合成得到了粒径均一的单组分和双组分自修复胶囊,均匀分散于防腐涂层中,获得自修复涂层.结果 SEM和热重分析显示,合成的单组分和双组分自修复微胶囊的平均粒径在3μm左右,囊芯包覆率分别达到48％和49％.人为破损涂层的中性盐雾试验和浸泡试验表明,在囊芯中桐油和金属缓蚀剂的比例为5:1且防腐涂层中微胶囊含量为10％的条件下,经历110 h中性盐雾试验后,防腐涂层划痕处仍旧保持完整,未出现鼓泡和腐蚀现象.同时,浸泡675 h后,自修复涂层仍然保持较高的低频阻抗模值,表明此时涂层的耐蚀性最佳.结论 含有双组分微胶囊的自修复涂层具有较好的自修复能力,可以较好地阻碍腐蚀环境侵蚀,起到长期保护金属基体材料的作用.     

二氧化碳腐蚀缓蚀剂及其缓蚀机理的研究进展

首先分别论述了单组分缓蚀剂和复配型缓蚀剂的缓蚀机理,即不同类型的缓蚀剂在金属表面所具有的不同吸附过程。单组分缓蚀剂中特殊的分子基团在金属表面通过物理吸附、化学吸附或混合吸附过程起到缓蚀作用,复配型缓蚀剂在金属表面通过各组分间协同吸附或竞争吸附过程起到缓蚀作用,并指出了缓蚀机理的研究所存在的问题。然后,主要综述了近几年来国内外对用于二氧化碳腐蚀缓蚀剂的研究进展,包括咪唑啉衍生物、表面活性剂、季铵盐、有机胺和复配型缓蚀剂,结合缓蚀剂的分子结构和缓蚀效率等对其进行了阐述。介绍了几种用于二氧化碳腐蚀的新型缓蚀剂,如多活性位点有机化合物、硫醇、席夫碱和聚合物等。最后针对二氧化碳腐蚀环境的复杂性,对未来缓蚀剂及其缓蚀机理的研究方向进行了展望。     

仿生表面/涂层在金属腐蚀防护中的研究进展

首先分别概述了仿生非浸润表面（超疏水表面、超滑表面）和智能自修复涂层（缺陷愈合型自修复涂层、腐蚀抑制型自修复涂层）的仿生设计原理和制备技术,重点阐述和探讨了其在金属腐蚀防护领域的研究进展与存在的问题。然后进一步梳理了近年来通过将仿生非浸润技术与智能自修复技术相结合,构建自愈性超疏水表面、超疏水活性涂层和超滑活性涂层等多功能防腐蚀涂层的新策略。最后分别对非浸润表面和自修复涂层技术在金属腐蚀控制领域未来的研究重点和发展趋势进行了展望,希望为仿生表面/涂层的设计、制备及防腐蚀应用提供有益的参考。     

钨酸盐作海水缓蚀剂可行性讨论

主要简述了钨酸盐作为低毒、无公害的无机缓蚀剂在金属防腐蚀方面的应用.首先从化学及电化学、点腐蚀、表面分析等方面介绍单一钨酸盐的缓蚀机理,它属于钝化膜、阳极型的缓蚀剂,当其浓度很低时起加速腐蚀的作用,属于"危险型缓蚀剂",因此,单一钨酸盐作为水处理剂时使用浓度很高;其次讨论了钨酸盐与其它缓蚀剂复配时,钨酸盐的使用量得以降低,而且缓蚀率也大大地提高;最后总结了钨酸盐缓蚀剂在各种水质中的缓蚀机理,提出了钨系缓蚀剂应用于海水中有一定的可行性,但其缓蚀机理需进一步讨论研究.     

芳香希夫碱在油田采出水中的缓蚀性能研究

目的研究不同复配型芳香希夫碱缓蚀剂在油田采出水中对N80碳钢的缓蚀效果。方法采用静态失重和旋转挂片实验比较四种芳香希夫碱的缓蚀速率,采用电化学测试、扫描电镜和EDS手段对N80碳钢进行表征和分析。结果在油田采出水中添加芳香希夫碱复配型缓蚀剂后,试样表面生成以铁、碳、氧元素为主的保护膜,当四种缓蚀剂的添加量达到90 mg/L时,N80碳钢的腐蚀速率下降趋势变化缓慢,a型缓蚀剂的缓蚀效果最好,其用量为90 mg/L时,N80碳钢的腐蚀速率降低到0.0087 mm/a,自腐蚀电位由-0.8112V提高到-0.7345 V,自腐蚀电流由77.79μA下降到5.410μA,缓蚀率可达到93.05%。结论四种希夫碱复配缓蚀剂均有较好的缓蚀性能,缓蚀剂的缓蚀效果顺序为abdc。     

二氧化碳缓蚀剂的研究进展

为了有效应对全球气候变暖达到碳中和的目标,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术被大力推广和应用。CCUS过程,油气开发和集输过程始终面临着严重的二氧化碳(CO2)腐蚀问题。CO2腐蚀会带来严重的经济损失、环境污染和人身安全等问题。相比于采用昂贵的合金材料防腐措施,在普通碳钢基础上添加缓蚀剂是应对CO2腐蚀较为简单、经济的防腐方法之一。总结了近几年不同类型CO2缓蚀剂的研究进展,包括传统的含有N、O、S、P等杂原子的有机缓蚀剂,含有杂环的有机缓蚀剂,具有两亲性的表面活性剂类缓蚀剂,新型无机纳米材料类缓蚀剂(如石墨烯、碳量子点、离子液体和金属配合物等),以及植物提取物、氨基酸、天然油和生物聚合物等天然型绿色环保缓蚀剂。分析了这些不同缓蚀剂的优缺点和适用性,并讨论了这些缓蚀剂的研究现状。同时,总结了缓蚀剂构效关系和协同效应的研究热点及其存在的问题。最后针对这些不同缓蚀剂的特点和研究现状,对未来CO2缓蚀剂的研究方向进行了分析与展望。     

超疏水化合物在金属腐蚀与防护领域的应用进展

近年来,随着现代工业不断发展,金属材料的应用日趋广泛,同时金属材料的腐蚀问题也受到大家的广泛关注.超疏水化合物因其优良的化学特性而被应用于金属腐蚀防护领域.介绍了超疏水化合物在金属基底进行防护的原理,综述了近年来常用于制备超疏水表面的方法,如通过氟化物、硬脂酸类化合物、长链的烷基或者是硅烷基等疏水性物质对低表面能的化合...     

碳量子点缓蚀剂的缓蚀行为与机理研究

目的 探究碳量子点对不同金属在不同工况下的缓蚀性能,分析其在溶液中的作用方式,并提出对金属的缓蚀机理模型,阐释其与传统缓蚀剂分子作用机制的差异。方法 采用水热法制备碳量子点,使用质量损失挂片、电化学测试及表面分析手段,研究碳量子点对碳钢和铝合金分别在饱和CO2盐溶液和盐酸溶液中的缓蚀性能。结果 碳量子点对碳钢和铝合金的腐蚀具有明显的抑制作用,质量损失测试证实,当添加质量浓度分别为50 mg/L和5 mg/L时,缓蚀效率可对应达到93%和86%。另外,阳极极化曲线段均出现明显的脱附电位,证实碳量子点在电极表面存在明显的吸附过程。微观形貌表征揭示碳量子点在金属界面形成了厚度超过100 nm的纳米结构保护膜,从而提升了表面疏水性能。不同时间下的电化学阻抗谱测试和荧光显微观察结果表明,其在溶液中的缓蚀作用达到稳定所需时间明显长于传统的缓蚀剂,约为3 h。结论 碳量子点是一种缓蚀性能优异的纳米材料缓蚀剂,独特的组成结构使其能在金属表面吸附或鳌合成膜,特殊的荧光性质为其吸附过程的原位表征提供来了新思路。     

轻金属表面微纳制造与功能防护

在使役过程中,机械装备的失效往往始于表/界面。轻金属材料（如铝、镁、钛及其合金等）由于其高强度、低密度和高延展性等性能,在航空航天、汽车、电子、生物医学和海洋工程等领域获得了广泛的应用,但由于其化学活性高而易腐蚀、质软而耐磨性差等性质也限制了它们的应用范围。近年来,科学界涌现出对轻金属表面进行微纳米化加工、处理等许多技术,如激光刻蚀、化学刻蚀、阳极氧化以及微弧氧化等。通过利用这些技术手段对其表面结构和组成进行改性和调控,可以改善材料本身的某种性质（如机械性能）或赋予一些潜在的应用（如防腐、抗菌等）,从而实现材料表面的多功能化防护。结合近几年国内外学者的研究及课题组的一些研究工作,概括了轻金属表面微纳结构的设计方法和原理以及与表面功能防护的关系,以及通过在材料表面构筑多功能复合界面,以提升抗磨、耐蚀以及防结冰、自清洁等性能,最后对轻金属表面的微纳制造与功能防护的发展进行了总结和展望。     

水凝胶在腐蚀防护领域应用进展综述

水凝胶材料由于其独特的含水交联网络结构,具有优越的亲水、润滑、耐磨、生物相容等特性,是近年来发展极为迅速的高分子材料之一,被广泛用于药物传输、软体机器人、可植入器官、传感器等生物医学等工程领域。在腐蚀防护领域,水凝胶材料由于其独特性质逐渐受到学者的关注,成为了新兴腐蚀防护材料之一。通过文献综述的方法,对化学交联法与物理交联法两种水凝胶的主要制备方法进行对比,对两种方法制备的水凝胶材料的结构和性质进行了对比,进一步分析了水凝胶材料具有的独特性质,及其在腐蚀防护领域的应用潜力。其中化学交联制备出的水凝胶,其稳定性好,力学强度高,具有良好的耐磨防污性,可制备出性能优异的海洋防污涂层。物理交联制备的水凝胶由于其内部具有三维网络空间结构可负载缓蚀剂,且其内部存在大量的动态可逆键,具有环境响应性,能随着环境pH、温度等变化而改变自身溶胀程度,从而改变负载在水凝胶中的缓蚀剂的释放速率。因此,对比传统固体缓蚀剂和液体缓蚀剂,水凝胶智能缓蚀剂对金属有着更长效的腐蚀防护性能,具有良好的应用前景。根据水凝胶材料的独特性质,着重分析了水凝胶材料在腐蚀防护领域的应用现状,并对研究前景进行了分析。目前制备水凝胶涂...     

金属有机框架材料在防腐涂层中的应用进展EI北大核心CSCD

金属有机框架材料是由金属离子和有机配体自组装而成的多孔配位聚合物,具有大比表面积、结构功能可调、高孔隙率、高表面活性等优势,金属有机框架材料在金属防腐领域表现出巨大的应用潜力,然而还少有相关的研究综述,有必要对目前金属有机框架材料在金属表面防腐涂层领域的研究成果进行综述。系统总结近年来该领域的相关研究成果,以金属有机框架材料的自身特性和防腐机理为出发点,分类概述金属有机框架材料功能性填料在防腐涂层中的应用以及防腐转化膜材料的最新研究。相关研究结果表明:金属有机框架材料作防腐涂层的功能性填料或防腐转化膜能极大增强对金属的防腐保护,金属有机框架材料功能性填料可改善涂层的致密度与相容性,作为理想容器负载活性剂实现了涂层的自修复、腐蚀自预警等功能性;另外,直接在金属表面制备金属有机框架材料防腐转化膜实现了涂层的主动防护(物理阻隔效应)和被动防护(响应释放缓蚀剂),将金属有机框架材料应用在防腐涂层中增强了对金属的防护性能,延长了金属基体的使用寿命。讨论了金属有机框架材料在应用过程中存在的问题并提出可行的解决途径,对金属有机框架材料在金属防腐涂层领域的应用前景和发展方向进行展望。     

15 Jahre deutsche Korrosionforschung im Forschungsprogramm Korrosion der Deutschen Bundesrepublik — Teil II

15 Years of German corrosion research in the research programme corrosion of the Federal Republic of Germany — Part II The second part of this report (Pt. I se WuK 24 [1973] 6; 525–535) deals in particular with the possibilities of corrosion protection, and in particular inhibitors, electrochemical methods (cathodic protection), electrolytically deposited metal coatings (including the feasibility of influencing their properties by galvanizing conditons), sprayed and vacuum deposited coatings non-metallic inorganic coatings (passivating layers such as anodizing etc., as well as their preparation mechanisms) and organic coatings. A concluding part deals with test methods, on the one hand methods to test the corrosion behaviour of materials in various media and under various conditions on the other hand methods to test the efficiency of various corrosion protection methods. 434 ref.     

金属光电化学阴极保护材料及其防腐功能化实现研究进展

与传统的腐蚀保护方法相比,光电化学阴极保护是一种节能、环保、经济的腐蚀防护技术.该技术的关键特征是,利用光电化学阴极保护材料在光照条件下产生光生电子,而光生电子以电势差作为驱动力转移到金属上,并富集在金属表面,导致金属的电位负移,从而实现对金属的强制保护.总结了近年来国内外光电化学阴极保护材料的制备方法与性能特点,针对目前TiO2薄膜材料存在的问题,阐述了通过形貌调控、元素掺杂、半导体复合、异质结构成、材料耦合等方式,提升光电化学阴极保护性能的策略和技术.概括了非TiO2类光电化学阴极保护纳米材料的性能及应用,主要有ZnO、SrTiO3、In2O3、g-C3N4、铋基金属氧化物等半导体材料.明确了近年来光电化学阴极保护材料防腐功能化实现的途径和方法,包括光阳极法和直接涂敷法,并比较了二者之间的优缺点.最后,提出了金属光电化学阴极保护材料及防腐功能化研究的发展趋势及存在的问题.     

The effects of hydrogen embrittlement by cathodic protection on the CTOD of buried natural gas pipeline

For the corrosion protection of natural gas transmission pipelines, two methods are used, cathodic protection and a coating technique. In the case of cathodic protection, defects are embrittled by hydrogen occurring at crack tips or surfaces of materials. It is, however, very important to evaluate whether cracks in the embrittled area can grow or not, especially in weld metal. In this work, on the basis of elastic plastic fracture mechanics, we performed CTOD testing under various test conditions, such as potential and current density. The CTOD of the base steel and weld metal showed a strong dependence on the test conditions. The CTOD decreased with increasing cathodic potential and current density. The morphology of the fracture surface showed quasi-cleavage. Cathodic overprotection results in hydrogen embrittlement at the crack tip.     

超疏水表面在金属防护中应用的研究进展

超疏水表面由于具有独特的微纳米粗糙结构和低表面能性质,能形成空气垫物理屏障层,减小材料表面与水或其他腐蚀介质之间的接触面积,因此被广泛应用于金属的腐蚀防护。首先简单介绍了超疏水表面的相关理论,主要包括Young氏方程、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型。然后,归纳总结了三种制备超疏水表面的有效途径:在低表面能物质上构建微纳米级粗糙结构;先构建出具有微纳米级的粗糙结构,再对表面进行低表面能修饰;一步法完成低表面能修饰和微纳米级粗糙结构的构建。在此基础上,详细地综述了常见的超疏水表面(薄膜或涂层)在金属防护中的应用。进一步介绍了通过在超疏水体系中引入缓蚀剂的方式,构建具有主动防护功能的超疏水表面,并介绍了此种超疏水表面在金属防护中的应用。最后指出了目前的超疏水表面在制备工艺以及耐久性等方面存在的问题,并对其在金属防护领域的应用前景和发展方向作出了展望。     

金属防护用超疏水表面主要制备方法及应用研究进展

金属及其合金制品的腐蚀给人类带来巨大危害。主要从金属表面超疏水的角度探究金属的防护,在介绍超疏水表面相关理论的基础上,详细综述了国内外金属基体超疏水表面的最新研究进展和应用,讨论了化学腐蚀法、激光毛化技术、喷涂法、电化学技术、水热法、等离子体处理技术、置换沉积法、溶液浸泡法、复合法等超疏水表面制备技术的研究进展,这些技术都在一定程度上实现了金属表面超疏水性能,接触角达到150°以上,滚动角小于10°。除此之外,还介绍了超疏水表面在装饰金属材料、耐腐蚀、自清洁、防结冰、抗菌等方面的应用。最后指出了金属基体超疏水表面制备在工业应用中存在的缺陷,并对今后的发展方向进行了展望。