天津大学汪怀远教授课题组CEJ：新技术将粉煤灰用于苛刻腐蚀环境下长效防腐功能涂料

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每年金属的腐蚀造成了大量的经济损失和资源浪费，甚至安全问题。而固废物粉煤灰的资源化利用问题也逐渐受到广泛关注。环氧树脂由于具有较好的防腐性能而被广泛研究和应用。然而，通常环氧涂层在制备过程中常存在一些微观缺陷，难以为金属提供长期的防腐能力。树脂涂层在许多苛刻环境中应用时，腐蚀介质会渗透穿透涂层，造成金属易发生腐蚀，而此时常规涂层难以为金属提供长期防腐性能。因此，迫切需要开发一种具有长效防腐性能的功能涂层。

基于上述研发需求，天津大学汪怀远教授团队通过原位生长法制备了一种新型粉煤灰双功能填料，并应用于功能涂层。将惰性填料与活性填料结合起来，引入两个增强因子使其表现出优秀的屏蔽性能和高效金属钝化效应，赋予涂层优异防腐性能。

图1 PANI-Fe-F的形貌及元素分析：（a）填料的形貌、（b）元素总谱图、（c）C元素分布图、（d）N元素分布图、（e）F元素分布图、（f）Fe元素分布图、（g）C 1s轨道的高分辨率光谱、（h）N 1s轨道的高分辨率光谱、（i）F 1s轨道的高分辨率光谱、（j）Fe 2p轨道的高分辨率光谱。

功能涂层的电化学测试结果表明（50天室温3.5 wt.%NaCl溶液浸泡+30天90℃ 12 wt.%NaCl溶液浸泡），FPF-Fe功能涂层表现出优异的防腐性能，在12 wt.%NaCl溶液中浸泡30天后低频阻抗值达到10⁹ ohm·cm²。此外，对腐蚀区域的金属基板进行了微区扫描电化学测试，从结果可以看到FPF-Fe涂层表现出最小的腐蚀趋势。新型粉煤灰双功能填料赋予环氧涂层具有优异的防腐性能。所合成的双功能填料具有广阔的应用前景，为苛刻腐蚀环境下的金属防护提供了新的思路。

图2 不同涂层的在苛刻情况下浸泡30天后的电化学阻抗谱结果：（a） 奈奎斯特图、 （b-c） 波特图。不同涂层的微区扫描电化学测试结果：（d） EPC、（e）PANI-FeC、（f） FPF-FeC。

图3双功能填料平台的合成示意图及作用机制。

近日该研究成果发表在国际权威杂志Chemical Engineering Journal上，论文的共同第一作者为东北石油大学硕士生王子华以及王池嘉副教授，通讯作者为天津大学化工学院汪怀远教授。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133164

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