光热响应自修复超疏水环氧涂层的腐蚀防护行为研究

摘要

[目的]针对金属材料在严苛环境下易发生腐蚀失效的问题，以及传统超疏水涂层在化学损伤后性能难以恢复的局限性，制备兼具超疏水性、光热响应与可重复自修复能力的环氧防护涂层。[方法]以双酚A型环氧树脂（E44）为基体，添加氟化固化剂（F-DETA），并以氟化碳纳米管（F-CNT）和疏水Si O₂为填料，采用喷涂法在铝材上制备具有微/纳多级粗糙结构的超疏水涂层（F-EP-CNT-SiO₂）。通过红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、静态水接触角（CA）和滚动角（SA）测试、耐磨性与耐酸碱测试对F-EP-CNT-Si O₂涂层的结构与稳定性进行表征；通过O₂等离子体处理引入表面化学损伤，利用808 nm近红外激光触发光热修复，并通过X射线光电子能谱（XPS）分析修复前后涂层表面组分；通过动电位极化曲线与电化学阻抗谱（EIS）研究涂层在3.5%NaCl溶液中的防腐性能及长期耐久性。[结果]当F-CNT质量分数为6%、Si O₂质量分数为15%时，所得F-EP-CNT-SiO₂涂层具有超疏水性（CA≈164°，SA<10°），并表现出良好的附着力、耐磨及耐介质稳定性；引入F-CNT可显著提升光热转换效率，令涂层在等离子体处理至亲水后，于激光照射的10 min内恢复超疏水特性，且可循环10次，XPS证实氟链在光热作用下向表面富集；电化学测试显示F-EP-CNT-Si O₂涂层具有优异的耐蚀性，并且长期浸泡仍能保持较高的低频阻抗模值。[结论]本研究制备的F-EP-CNT-Si O₂涂层通过氟化低表面能重构与微/纳空气层隔离协同“迷宫效应”，有效抑制介质渗透，兼具超疏水、光热驱动重复自修复及优异耐蚀性，为严苛环境下防腐涂层的设计提供了新思路。

关键词

环氧涂层 / 超疏水 / 光热效应 / 自修复 / 腐蚀防护