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光热响应型MXene基聚氨酯涂层的制备及其自修复防腐性能

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中国表面工程 2024年第3期37卷 115-124页

作者：王波吴连锋冯荟蒙赵志鹏李文陈守刚海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室青岛266071 中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266404

涂层服役过程容易划伤产生裂纹缺陷造成被动失效,降低防护性能,研发具有自修复性能的防腐涂层对海洋工程材料的腐蚀防护具有重要意义。采用刻蚀剥离法成功合成MXene二维纳米材料,再通过一锅法合成具有丰富氢键的MXene聚氨酯本征自修复... 详细信息

涂层服役过程容易划伤产生裂纹缺陷造成被动失效,降低防护性能,研发具有自修复性能的防腐涂层对海洋工程材料的腐蚀防护具有重要意义。采用刻蚀剥离法成功合成MXene二维纳米材料,再通过一锅法合成具有丰富氢键的MXene聚氨酯本征自修复涂层。MXene优异的光热转换性促进了涂层链段的运动和氢键重组过程,进而提升了自修复性能。对MXene涂层进行5次划伤-光热自修复循环测试,低频阻抗模值均能恢复到10~8Ω·cm^(2)左右,具有优异的多循环自修复性能。通过电化学阻抗测试,MXene涂层具有较好的长效防腐性能,在浸泡的30d期内,涂层的低频阻抗模值能一直保持在10~8Ω·cm^(2)以上,一方面归因于二维材料优异的阻隔性能,另一方面涂层的自修复性不断修补微裂纹,减缓了腐蚀介质的渗入。试验结果表明,将MXene材料作为光热转换剂制备得到具有良好光热响应性和长效防腐性的聚氨酯自修复涂层。光热响应型MXene自修复涂层具备长效防护性能,能够应用于海洋工程装备提升服役寿命。

关键词：自修复聚氨酯 MXene 防腐

耐久超疏水涂层的制备及其防冰防腐自清洁性能

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中国表面工程 2024年第2期37卷 238-247页

作者：王波辛蕾张凯高健李好吴连锋海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室青岛266071 山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590

超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等领域具有广阔的应用前景,然而目前仍无法大规模制备稳定的超疏水表面。提出一种操作简单、成本低廉的方法,在铝合金基材上通过一步喷涂法制备出耐磨超疏水涂层。首先在铝合金基体表面涂覆环氧树脂粘结层,... 详细信息

超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等领域具有广阔的应用前景,然而目前仍无法大规模制备稳定的超疏水表面。提出一种操作简单、成本低廉的方法,在铝合金基材上通过一步喷涂法制备出耐磨超疏水涂层。首先在铝合金基体表面涂覆环氧树脂粘结层,待其达到半固化状态时,喷涂硬脂酸修饰的微米SiO_(2)和纳米TiO_(2)粒子混合悬浮液,固化后该涂层与水的接触角为~155.4°,滚动角为~3°,实现了超疏水性。试验结果表明,该超疏水涂层具有较好的耐磨耐久性,在胶带剥离、砂纸摩擦、紫外光长时间照射以及不同pH液滴等多种测试条件下仍具有良好的超疏水性。此外,此超疏水涂层在极端寒冷的天气下可以显著延缓水的冻结时间。环氧树脂和疏水颗粒的协同防腐作用使超疏水涂层在海水中表现出良好的防腐蚀性能。所制备的超疏水涂层还具有优异的自清洁特性,且因TiO_(2)粒子本身的光降解性能,该涂层还可用于光降解污染物和净化水质。这种简单、环保的超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等方面具有潜在的应用前景,可为克服传统超疏水表面使用耐久性差的问题提供解决思路。

关键词：超疏水喷涂法防结冰防腐蚀光降解

基于拉曼光谱的含铜自抛光防污涂料的性能研究

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材料导报 2024年第9期38卷 48-52页

作者：朱永强冯孟赵亓新王寒冰杨玉龙齐建涛丛巍巍中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室山东青岛266071

海洋生物污损现象常常发生于涉海材料及海事设备的表面,造成了严重的经济损失及安全隐患。防污涂料可通过缓慢的毒剂释放来达到缓解海洋污损生物的目的,是极为经济高效的措施之一。其中防污剂是防污涂料功能实现的主体组分。然而,有关... 详细信息

海洋生物污损现象常常发生于涉海材料及海事设备的表面,造成了严重的经济损失及安全隐患。防污涂料可通过缓慢的毒剂释放来达到缓解海洋污损生物的目的,是极为经济高效的措施之一。其中防污剂是防污涂料功能实现的主体组分。然而,有关含铜自抛光防污涂料(Cu_(2)O-SPC)中防污剂氧化亚铜(Cu_(2)O)的检测及在服役过程中的成分变化研究较少。鉴于此,本工作探究了Cu_(2)O-SPC表面特征及防污剂Cu_(2)O在服役过程中的成分变化。扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)结果表明,Cu_(2)O-SPC表面存在明显的颗粒相和非颗粒相,其中颗粒相存在大量的Cu、C、O元素,非颗粒相存在Cu、C、O、Fe、S、Si等元素。拉曼(Raman)光谱结果表明,选定Cu_(2)O-SPC中Cu_(2)O的追踪拉曼特征峰为409 cm^(-1),抛光磨蚀前后Cu_(2)O-SPC的特征峰值发生了变化;对Cu_(2)O-SPC部分区域进行原位分析发现Cu_(2)O特征峰强度及峰面积降低并且波动减小。这表明抛光磨蚀前后Cu_(2)O-SPC中Cu_(2)O浓度发生了变化,且对Cu_(2)O进行追踪发现,防污涂料服役过程中Cu_(2)O向外界进行了缓慢扩散,并且于防污涂料内部在浓度差的驱动下由高浓度向低浓度进行了扩散。本工作有助于明确海洋装备用防污涂料表面形貌及成分、防污剂浓度转变,为防污涂料关键化学组分追踪和量化分析提供了新的思路。

关键词：防污涂料防污剂微观形貌成分变化

WG-4-1耐高温可剥涂层在弹体零件加工中的应用及效果

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腐蚀与防护 2024年第2期45卷 103-107页

作者：党文伟杜楠王志勇中国空空导弹研究院洛阳471009 海洋化工研究院有限公司青岛266071

采用WG-4-1耐高温可剥涂层作为弹体零件表面临时保护材料,讨论了可剥涂层自身的剥离性能,探究了可剥涂层对被保护漆面性能的影响,及其在弹体零件加工过程中的应用效果。结果表明:可剥涂层的剥离性能仅与自身厚度有关,随着厚度的增加剥... 详细信息

采用WG-4-1耐高温可剥涂层作为弹体零件表面临时保护材料,讨论了可剥涂层自身的剥离性能,探究了可剥涂层对被保护漆面性能的影响,及其在弹体零件加工过程中的应用效果。结果表明:可剥涂层的剥离性能仅与自身厚度有关,随着厚度的增加剥离效果越好;可剥涂层对被保护漆面的光泽度、色差、附着力等性能几乎不产生影响;在全弹加工过程中可剥涂层具有良好的防护作用,是一种高效的弹体零件表面临时保护材料。

关键词：可剥涂层耐高温弹体零件

新型有机硼防污剂在自抛光防污涂料中的匹配稳定性和防污性能研究

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材料导报 2024年第S1期38卷 538-543页

作者：刘术辉张凯张华庆王效军丛巍巍桂泰江海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室山东青岛266071

本工作探究了一种新型有机硼防污剂——4-异丙基吡啶甲基二苯基硼烷(4-IPDMB)在防污涂料中的稳定性和防污性能。以稳定水解的丙烯酸硅树脂为自抛光基体树脂,以4-IPDMB为主防污剂,以吡啶硫酮锌、溴代吡咯腈或异噻唑啉酮等作为辅助防污剂... 详细信息

本工作探究了一种新型有机硼防污剂——4-异丙基吡啶甲基二苯基硼烷(4-IPDMB)在防污涂料中的稳定性和防污性能。以稳定水解的丙烯酸硅树脂为自抛光基体树脂,以4-IPDMB为主防污剂,以吡啶硫酮锌、溴代吡咯腈或异噻唑啉酮等作为辅助防污剂,制备了多种防污涂料,并进行性能表征。首先采用一步自由基聚合法成功制备了一种具有稳定抛光速率的丙烯酸硅树脂,抛光速率测试结果表明该丙烯酸硅树脂的抛光速率为4μm/month。按配方将如上组分配制成涂料后,通过附着力试验、储存稳定性试验和浅海静态挂板试验对4-IPDMB在防污涂料中的配方匹配稳定性和防污能力进行了表征。结果表明,含有4-IPDMB的防污涂料具有良好的防污性能,当与其他辅助防污剂混合后,附着力、防污性能和储存稳定性均产生一定程度的变化,需进一步探究4-IPDMB与辅助防污剂之间的潜在化学反应,指导配方优化。

关键词： 4-异丙基吡啶甲基二苯基硼烷(4-IPDMB) 丙烯酸硅树脂复配防污剂体系自抛光型防污涂料

S355J0W钢对脱硫弧菌和铜绿假单胞菌腐蚀的抑制机制

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中国表面工程 2024年第2期37卷 41-57页

作者：卢士航张雪窦雯雯陈士强刘光洲山东大学海洋研究院青岛266237

微生物腐蚀(MIC)严重威胁着海洋工程设施的可靠性和安全性,制约着海洋经济的发展。钢中添加合金元素是进行海洋MIC防护的重要策略之一。采用表面分析、失重和电化学测试等方法,以EH36钢为对照,探究由多合金元素组成的S355J0W钢对典型海... 详细信息

微生物腐蚀(MIC)严重威胁着海洋工程设施的可靠性和安全性,制约着海洋经济的发展。钢中添加合金元素是进行海洋MIC防护的重要策略之一。采用表面分析、失重和电化学测试等方法,以EH36钢为对照,探究由多合金元素组成的S355J0W钢对典型海洋腐蚀性微生物(脱硫弧菌和铜绿假单胞菌)腐蚀的抑制机制。结果表明,S355J0W钢具有更优的耐MIC性能。在含脱硫弧菌的厌氧培养基和含铜绿假单胞菌的有氧培养基中,S355J0W钢的MIC速率均明显低于EH36钢。在脱硫弧菌培养基中,S355J0W钢的失重和最大点蚀深度是EH36钢的56%、70%。在铜绿假单胞菌培养基中,S355J0W钢的失重和最大点蚀深度是EH36钢的54%、47%。相较于EH36钢,S355J0W钢含有Cr、Ni、Nb元素和更多的Cu元素。一方面,S355J0W钢中的合金元素使其表面的产物膜更具有保护性(更高的膜电阻值);另一方面,合金元素导致S355J0W钢表面固着的脱硫弧菌和铜绿假单胞菌数量仅是EH36钢的22%、24%。更少的固着细菌数量直接导致更低的胞外电子传递速率,从而降低S355J0W钢的MIC速率。添加耐蚀和抑菌合金元素能够显著提高材料的耐MIC性能,研究结果为海洋MIC机理的探究提供了理论依据,为海洋结构钢MIC防护方法的设计与开发提供了新见解。

关键词：合金元素微生物腐蚀(MIC) 脱硫弧菌铜绿假单胞菌胞外电子传递(EET)

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船舶防污减阻涂料研究进展

材料导报 2024年第S1期38卷 544-547页

作者：孙一鸣丛巍巍张凯桂泰江王海滨海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室山东青岛266001

海洋生物污损引发船体腐蚀加速、寿命缩短、航行阻力增加以及燃料损耗增加等问题,已成为海洋工业的全球性问题。随着人们对海洋环保意识的提高,传统防污涂料释放防污剂的污染问题被日益关注,研究环境友好型防污减阻涂料逐渐成为发展趋... 详细信息

海洋生物污损引发船体腐蚀加速、寿命缩短、航行阻力增加以及燃料损耗增加等问题,已成为海洋工业的全球性问题。随着人们对海洋环保意识的提高,传统防污涂料释放防污剂的污染问题被日益关注,研究环境友好型防污减阻涂料逐渐成为发展趋势。本文综述了两种防污减阻涂料的研究进展,污损释放型涂料以有机硅和有机氟为研究重点,仿生防污涂料主要研究仿生表面结构与天然活性物质等。本文阐述了现有研究的优缺点及未来研究方向,最后展望了防污减阻涂料的应用前景与发展方向。

关键词：海洋生物污损环境友好型涂料污损释放型仿生防污

1,5-萘二酚改性环氧树脂及其氮化硼复合材料的制备与导热性能

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中国表面工程 2024年第1期37卷 110-117页

作者：吴连锋朱洪宇申小松朱艳吉汪怀远海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室青岛266071 天津大学材料科学与工程学院天津300350 天津大学化工学院天津300350

环氧树脂是导热复合材料领域必不可少的,但是由于其本征导热系数较低限制了应用,因此提高环氧树脂本征导热系数对于高性能导热复合材料的开发具有重要意义。环氧树脂本征热导率的提高通常可采用引入刚性基团的方式实现,而实际操作中往... 详细信息

环氧树脂是导热复合材料领域必不可少的,但是由于其本征导热系数较低限制了应用,因此提高环氧树脂本征导热系数对于高性能导热复合材料的开发具有重要意义。环氧树脂本征热导率的提高通常可采用引入刚性基团的方式实现,而实际操作中往往受限于含刚性基团分子与环氧树脂分子之间存在极性差异、相容性不一致等问题,导致环氧树脂及其复合材料结构设计与合成具有复杂性,限制了其实际应用。采用含较强刚性萘环的1,5-萘二酚(Naphthalenediol)改性环氧树脂(EP)制备萘改性环氧树脂(NEP),改善环氧树脂分子链的“有序性”,减少导热过程中声子的散射,提高材料的导热性。研究结果表明,NEP的导热系数为0.32 W/(m·K),是EP导热系数0.19 W/(m·K)的1.68倍。氮化硼(BN)填料的加入使NEP/BN复合材料的热导率提升至1.25 W/(m·K),为EP/BN复合材料热导率1.01 W/(m·K)的1.24倍,EP的6.58倍。NEP及NEP/BN复合材料导热性能的提升,归因于萘环的刚性引起分子链的排列更加有序,以及改性过程中形成氢键的协同作用。向环氧树脂中引入萘环结构,采用简单的试验操作,明显提高了环氧树脂的本征热导率,可以为具有良好导热性能的树脂材料的开发提供思路。

关键词：环氧树脂 1,5-萘二酚导热改性热导率

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空心玻璃微珠在涂料中的应用与研究进展

功能材料 2024年第9期55卷 9071-9077页

作者：王润庭高梦岩李海燕张建英曹仁伟宋慈孙坤邱家浩秦颖朱明绪沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳110034 海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室山东青岛266071

简述了空心玻璃微珠的表面改性方法以及在涂料中的应用情况,分类总结了其在隔热涂料、防火涂料、吸波涂料和防腐涂料中的最新研究进展,并对未来空心玻璃微珠在涂料中的应用方向拓展进行了展望。

关键词：空心玻璃微珠涂层表面改性隔热防火