海洋设备的腐蚀与生物污损已成为制约海洋产业发展的重大技术瓶颈,并日益受到全球关注。据可靠统计,海洋腐蚀造成的年直接经济损失高达3000亿美元,其中亚太地区占比超过45%。更严重的是,海洋微生物通过“污损-腐蚀耦合效应”加速材料破坏,诱发局部电化学腐蚀,由微生物腐蚀(MIC)引发的泄漏事故不胜枚举。因此,开发兼具卓越防生物污损与耐腐蚀协同效应的技术,已成为保障海洋设备长期运行可靠性的关键挑战,对推动海洋产业可持续发展具有战略意义。
碳钢因其成本效益和优异的机械性能在海洋工业中占据重要地位,但在高腐蚀性海水环境中易受电化学腐蚀和微生物腐蚀的影响,严重限制了其应用。当前防护手段主要包括阴极保护、合金改性及表面涂层技术,其中聚合物防腐涂层因施工便捷、成本低廉占据市场主导地位。环氧树脂作为主流涂层基料,凭借其强附着力、化学惰性及致密屏障特性可有效阻隔氯离子渗透。然而其固有的脆性及缺乏生物污损抵抗力导致长期耐久性不足,尤其在海洋环境中面临微生物膜引发的局部腐蚀问题。设计具有协同保护功能的多功能环氧树脂涂层虽迫在眉睫,却极具挑战性。
引入填料被视为解决环氧树脂涂料缺陷并提升其多功能性的可行策略。赤泥是铝土矿开采过程中产生的工业副产品,尽管存在堆积过量、处理困难等问题,但其成本低廉,且作为高效光催化剂,可通过合理利用转化为资源。目前已有企业将红泥应用于公路路基基层,替代传统填料材料。2019年,陈等人通过合成废弃钻井液、矿渣与红泥制备新型凝胶材料,发现添加红泥的凝胶密度更高且符合重金属离子含量标准,彰显其环保特性。随后,施等人通过高温煅烧改性赤泥,发现改性赤泥具有更细的颗粒和更好的扩散能力,且赤泥在光照条件下可产生活性物质(·O2-),能高效降解四环素(TC)。将赤泥作为新型填料与环氧涂层结合构建多功能复合涂层,为设计抗生物污垢和防腐蚀涂层提供了新思路。
近期,江苏科技大学施伟龙团队将高温煅烧改性赤泥与环氧树脂涂层复合,成功制备了一种新型防污防腐双功能一体化复合涂层。
赤泥原料的初始处理包括在110℃下干燥2小时,随后通过175目筛网筛分,获得未改性材料,命名为RM。改性RM样品通过煅烧工艺制备:将3克RM置于坩埚中,在马弗炉中以5℃/min的升温速率加热至不同目标温度(250℃、350℃和450℃)。在目标温度下保持2小时后,样品自然冷却至室温。在不同温度下煅烧的RM样品分别命名为RM-X(X=250、350和450)。随后将改性RM材料单独加入环氧树脂(EP)中并均匀分散,确保RM与EP的质量比为1:200。接着向混合液中加入固化剂,使EP与固化剂的比例达到5:1。随后加入少量消泡剂和无水乙醇,将混合液在室温下搅拌15分钟制得涂层液。最后通过旋涂工艺(转速1600转/分钟)将预定体积的涂覆液涂覆于Q235钢表面,经25℃固化24小时后获得复合涂层体系,命名为RM/EP-X(X=250、350和450)。 所制得的复合涂层在模拟海洋环境中对Q235碳钢基材展现出卓越的综合防护性能。电化学阻抗谱(EIS)显示,RM/EP-350涂层在3.5 wt%氯化钠溶液中浸泡60天后仍保持优异的耐腐蚀性,阻抗半径高达2.69×106Ω·cm2。值得注意的是,该复合材料具有出色的抗生物污损能力,在光照条件下对大肠杆菌的抑制率达99.4%,对金黄色葡萄球菌的抑制率达99.6%,同时藻类附着极少。 本研究首次将RM作为功能性填料应用于防腐涂层,展现出卓越的耐腐蚀性和防污性能。 合成步骤示意图 RM/EP复合涂层合成步骤示意图。 防腐机制示意图 RM/EP复合涂层防污防腐机制示意图。 数据来源与出处 相关研究成果以“Utilization of red mud waste in epoxy resin composite coatings for corrosion and biological contamination resistance”为标题发表在《Chemical Engineering Science》上。
免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。
官方微信
《腐蚀与防护网电子期刊》征订启事
- 投稿联系:编辑部
- 电话:010-62316606
- 邮箱:fsfhzy666@163.com
- 腐蚀与防护网官方QQ群:140808414






