在海洋、汽车、航空航天和基础设施等行业中,腐蚀管理仍然是一个重大挑战[[1], [2], [3], [4]]。腐蚀会导致材料降解、结构失效和较高的维护成本。因此,有效的防腐策略对于提高暴露在恶劣环境中的材料的寿命和可靠性至关重要。由于应用广泛且成本效益高,防护涂层被广泛使用[5,6]。其中,基于环氧的涂层因其优异的粘附性、化学耐受性和机械强度而被广泛采用[[7], [8], [9], [10]]。环氧涂层通过形成屏障,防止水分、氧气和侵蚀性离子接触到金属表面,从而提供强大的防腐保护[11,12]。
最近的研究致力于通过各种策略提高环氧涂层的性能。通过添加纳米材料(如氧化石墨烯[[13], [14], [15], [16], [17], [18]]、六方氮化硼[[19], [20], [21]]、MXene[[22], [23], [24], [25], [26]]、改性的金属有机框架[27]或碳纳米管[28],可以增强涂层的机械强度、热稳定性和耐腐蚀性。对涂层进行疏水改性可以使其具有防水性能,减少水分渗透并延长涂层寿命[[29], [30], [31], [32], [33], [34], [35]]。将修复剂封装在微胶囊或纳米容器中,可以在涂层受到机械损伤时实现自动修复[[36], [37], [38], [39]]。此外,将防腐剂嵌入环氧基体中,可以在环境触发下释放抑制剂,从而实现主动保护[[40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47], [48], [49]]。然而,要实现纳米材料的均匀分散、在表面降解条件下保持疏水涂层的防水性能、确保修复剂的持续供应以及防止防腐剂的无控制泄漏,仍存在一些挑战。为了克服这些限制,聚合物-抑制剂共轭物作为一种有前景的方法应运而生,用于提高涂层的耐久性[4,[50], [51], [52]]。这些系统将防腐剂整合到聚合物骨架中,能够在环境刺激下实现可控和持续的抑制剂释放。聚合物-抑制剂共轭物代表了一代新型智能涂层,结合了被动和主动保护机制,使其在恶劣环境中的应用极具吸引力。
共聚化已被用于改善基于聚合物的涂层的各种性能[[53], [54], [55], [56]]。人们对共聚物的兴趣日益增加,这是因为它们在分子设计上的灵活性,可以引入各种功能基团,从而比均聚物系统获得更好的性能。通过自由基共聚反应合成了含有共轭防腐剂的甲基丙烯酸酯基共聚物,并将其用作共聚物涂层[[57], [58], [59], [60], [61], [62]]。共聚物涂层提供的防腐效果归因于防腐剂的抑制作用以及覆盖金属表面的共聚物层的屏障作用。此外,涂有N-(甲基丙烯酰氧基甲基)苯并三唑(MMBT)和缩水甘油甲基丙烯酸酯共聚物的金属基底的防腐性能得到了提高,这是因为该共聚物与金属表面的粘附性更好[[63]]。实际上,抑制剂分子和缩水甘油甲基丙烯酸酯单体单元中的芳香环和电子给体杂原子增强了共聚物在金属表面的吸附能力。然而,基于甲基丙烯酸酯的聚合物在高温、紫外线辐射或强化学物质的作用下会降解[[64], [65], [66]]。环氧树脂因其热稳定性、化学/机械耐受性、易于应用和优异的金属粘附性,几十年来一直被广泛用作防腐有机涂层[[67], [68], [69], [70]]。因此,环氧树脂非常适合承载聚合物-抑制剂共轭物,有助于提高聚合物在环氧基体中的稳定性。最近,通过甲基丙烯酸甲酯和8-喹啉基丙烯酸的自由基共聚反应,合成了一种含有酯键的聚合物-防腐剂共轭物[71]。这种合成的共聚物随后被用作商业环氧涂层的防腐添加剂。通过持续释放抑制剂以应对腐蚀诱导的条件,实现了多次循环的防腐效果,从而实现了长期的防腐保护。然而,为了实现均匀分散、防止相分离、确保长期稳定性和在涂层系统中提供优异的防腐性能,聚合物添加剂与环氧涂层之间的相容性至关重要。
在这里,我们制备了聚合物-防腐剂共轭物作为环氧涂层的添加剂。这种共聚物被设计成含有防腐基团和环氧基团,有利于控制释放防腐剂、防止添加剂渗出,并提高聚合物添加剂与环氧涂层之间的相容性。研究了使用这些聚合物制备的涂层的防腐性能。