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  在金屬防腐領域，環氧涂層因優良的耐化學品和較高的防腐性能而得到廣泛應用。傳統方法主要采用在涂料中添加顏填料來提高涂層的防護性能。然而，對于大多數環氧涂層來說，難免存在微觀缺陷（例如較多的微孔、填料具有親水性等），界面相容性差等問題導致涂層長效防腐性能不佳，難以勝任苛刻環境下的防腐需求。

  疏水填料與疏水涂層因獨特的拒水能力，可以延緩甚至阻止腐蝕介質溶液的滲透，在金屬防腐領域應用前景巨大。然而，目前相關研究主要集中于超疏水表面的制備，為了獲得構建超疏水表面所必需的納微結構，通常需要向樹脂基體中添加大量的填料，這樣一來填料與樹脂基體之間的相容性，粗糙結構的穩定性，以及力學強度等諸多問題均需要一一解決，因此超疏水涂層的工業化應用難度極大，進展緩慢。因此，研究開發新型疏水功能填料，尋求高效簡便地實現長效疏水防腐功能，是防腐領域亟需解決的問題。

  基于上述研發需求，天津大學汪懷遠教授團隊合成了聚氟苯胺納米新材料，通過精細調控反應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。所開發的PFAN填料在許多常規有機溶劑中具有優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。

  研究發現，PFAN表面豐富的疏水氟基團克服了聚苯胺本身親水的缺陷，添加到環氧樹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和磨損率，賦予了含PFAN環氧樹脂涂層出色的減摩耐磨性能。

圖2：（a）涂層吸水率；（b）涂層相對厚度損失隨Taber摩擦機摩擦圈數的變化。（樣品命名規則：PFAN+其在整個涂層中的質量占比百分數）

  此外，XPS分析結果表明聚氟苯胺具有很強的納米鈍化能力，其能夠與鐵基體表面融為一體形成一層有機/無機保護膜。同時，這種疏水填料還具備優異的阻水隔水性能。這些特點賦予了PFAN樹脂涂層優異的防腐性能。在3.5%氯化鈉鹽溶液中，薄涂層的電化學阻抗值一直維持在11次方以上，3.5%氯化鈉溶液中的腐蝕實驗進行一年半多（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）純環氧，（b）PFAN3；Fe 2p峰（c）純環氧，（d）PFAN3涂層。右4個圖為不同涂層EIS阻抗數據。(e) 涂層超長效防腐效果。

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

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