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  金屬腐蝕與防護是工業(yè)中的重要問題，每年因腐蝕會造成巨大的經(jīng)濟損失和安全隱患。目前，常使用涂層技術來防護金屬腐蝕。水性防腐涂料由于綠色低碳環(huán)保、含揮發(fā)性有機化合物（VOCs）少，對環(huán)境友好，對人體無害，因此受到人們越來越多的關注與青睞。然而，目前水性防腐涂料中殘留的親水基團和表面活性劑易形成極性通道，有利于腐蝕介質(zhì)的滲透，從而導致涂層對腐蝕性介質(zhì)的屏蔽能力較差，尤其是長期的苛刻腐蝕環(huán)境中。因此，如何制備長效穩(wěn)定、高性能的水性防腐涂料是目前亟需解決的一大難題。 

  針對上述水性防腐涂料的研發(fā)需求，天津大學汪懷遠教授團隊利用羥基官能化的h-BN（OBN）納米片、植酸（PA）、Zn²⁺ 和雙氰胺，成功制備了一種新型、堅固的水性OBN-PA-Zn-D/WEP防腐復合涂層。在π-π相互作用下，有機-無機PA-Zn-D復合物負載在OBN上，大幅提高了OBN-PA-Zn-D納米片的分散性，進而提升了OBN-PA-Zn-D/WEP復合涂層的物理阻隔性能。加入雙氰胺后，OBN-PA-Zn-D納米片與水性樹脂基體的界面相容性顯著提高，大大減少了OBN-PA-Zn-D/WEP復合涂層內(nèi)部的缺陷。此外，PA和Zn²⁺在缺陷中可形成微區(qū)域保護作用，以抑制陽極和陰極的腐蝕。因此，在多重協(xié)同防腐作用下，環(huán)保型水性OBN-PA-Zn-D/WEP復合涂料表現(xiàn)出獨特的防腐性能，較傳統(tǒng)水性環(huán)氧涂料防腐性能提升2個數(shù)量級。

圖1. OBN-PA-Zn-D復合粒子以及OBN-PA-Zn-D/WEP涂層的制備方法機理圖。

圖2. （a1，a2）WEP，（b1， b2）OBN/WEP，（c1，c2）OBN-PA-Zn/WEP 以及（d1，d2）OBN-PA-Zn-D/WEP涂層的截面圖。

圖3. （a1-a3）WEP以及（b1-b3）OBN-PA-Zn-D/WEP涂層的Bode和 Nyquist 曲線。

圖4. （a） OBN/WEP，（b） OBN-PA-Zn/WEP，（c，d）OBN-PA-Zn-D/WEP涂層防腐機理圖。

  電化學測試表明，在3.5 wt% NaCl溶液中浸泡60天后，OBN-PA-Zn/WEP涂層的阻抗值仍然比WEP水性涂層高2個數(shù)量級左右。研究揭示了功能納米材料對涂層防腐能力提升的作用機理。此工作為制備長效高質(zhì)量水性防腐涂料提供了一種新方法。

  上述研究成果發(fā)表在國際權威雜志Composites part B上。論文的第一作者為天津大學化工學院博士生林丹，通訊作者為汪懷遠教授。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.109624