金屬腐蝕是由金屬結(jié)構(gòu)退化引起的，經(jīng)常造成事故、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。盡管材料科學(xué)取得了進(jìn)步，但在所有依賴金屬部件的行業(yè)中，金屬腐蝕仍然是一個(gè)不可避免的挑戰(zhàn)。全球每年因金屬腐蝕造成的維護(hù)成本超過2.5萬(wàn)億美元。因此，在海洋設(shè)備、金屬管道、汽車和建筑等相關(guān)領(lǐng)域，保護(hù)金屬至關(guān)重要。

有機(jī)涂層被廣泛認(rèn)為是防止金屬腐蝕的最具成本效益的策略之一。然而，傳統(tǒng)的溶劑型涂料在制造和應(yīng)用過程中會(huì)釋放大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），導(dǎo)致能源浪費(fèi)、環(huán)境污染和潛在的健康危害。針對(duì)這些問題，近年來(lái)的研究在防腐涂料的開發(fā)方面取得了重大進(jìn)展。研究人員正在積極研究新的設(shè)計(jì)和合成方法，以創(chuàng)造具有增強(qiáng)耐腐蝕性涂層。隨著涂料工業(yè)的不斷發(fā)展，乳液型FEVE（氟乙烯-乙烯基醚共聚物）氟碳樹脂涂料受到廣泛關(guān)注，因其結(jié)構(gòu)中C-F鍵的高含量賦予了這些涂料優(yōu)異的穩(wěn)定性、低表面能、耐候性、耐腐蝕性以及疏水和疏油性能，使其成為理想的防護(hù)涂料。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但基于乳液的FEVE氟碳樹脂在合成工藝、成膜性能、附著力、長(zhǎng)期耐久性等方面仍面臨挑戰(zhàn)，限制了其在防腐涂料中的更廣泛應(yīng)用。

水性聚氨酯（WPU）是另一種環(huán)保材料，以其優(yōu)異的附著力和高韌性聞名，被廣泛應(yīng)用于金屬、織物、涂料和粘合劑等領(lǐng)域。基于WPU的兩性離子表面活性劑通常無(wú)毒，易于合成和改性，可以賦予材料特殊功能，避免全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）等有害乳化劑的濫用。因此，這些表面活性劑具有重要的實(shí)用價(jià)值和進(jìn)一步開發(fā)的潛力。然而，WPU的防污和防腐性能往往因其聚合物網(wǎng)絡(luò)中存在大量親水基團(tuán)的而受到損害。盡管已經(jīng)嘗試將疏水鏈段引入WPU以減輕這些影響，但由于這些疏水鏈段的流動(dòng)性有限，結(jié)果大多不盡如人意。因此，有必要探索其他方面，以進(jìn)一步提高涂層的長(zhǎng)期耐腐蝕性。

近年來(lái)，金屬防腐涂料的研究主要集中在以下幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：(1)超疏水防腐涂層的開發(fā)；(2)涂層的結(jié)構(gòu)調(diào)制；(3)引入有機(jī)緩蝕劑；(4)無(wú)機(jī)納米材料的添加。在這些策略中，有機(jī)緩蝕劑因其成本效益、高效保護(hù)性能和環(huán)保特性備受關(guān)注。特別是N-雜環(huán)化合物因其優(yōu)異的配位能力和對(duì)金屬表面的強(qiáng)親和力，被廣泛用作緩蝕劑。這些特性使它們能夠最大限度地覆蓋基材，從而抑制腐蝕性離子和溶解氧擴(kuò)散到金屬表面。除了優(yōu)異的緩蝕性能外，N-雜環(huán)抑制劑還可生物降解，對(duì)環(huán)境的影響極小。此外，一種新型雜環(huán)化合物2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶（UPy）因其獨(dú)特的二聚化效應(yīng)而受到了廣泛關(guān)注。這種效應(yīng)涉及在特定條件下通過氫鍵在兩個(gè)UPy基團(tuán)之間自發(fā)形成穩(wěn)定的二聚體。UPy的結(jié)構(gòu)允許其氨基（-NH2）與相鄰UPy的羰基（C=O）形成雙氫鍵，從而形成堅(jiān)固穩(wěn)定的二聚體。這種二聚化顯著增強(qiáng)了分子間的相互作用，為設(shè)計(jì)自組裝、智能材料和高性能復(fù)合材料開辟了新的可能性。因此，UPy被廣泛用于超分子網(wǎng)狀聚合物中，顯著提高了聚合物的機(jī)械性能和自修復(fù)能力。盡管UPy在一些領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但其作為N-雜環(huán)緩蝕劑在金屬防腐涂料中的應(yīng)用仍未得到充分地探索。

近期，河北工業(yè)大學(xué)潘明旺/潘志成團(tuán)隊(duì)成功制備了一種堅(jiān)固耐用、長(zhǎng)期耐腐蝕的水性氟碳樹脂涂層。