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新型強耐熱漆酚防護涂層：優異耐熱性與自修復能力

2025-06-20 15:12:21 作者：老酒高分子來源：高分子科技分享至：

隨著全球能源需求的不斷增長，重稠油作為一種重要的非常規油氣資源，受到了廣泛關注。然而，重稠油開采過程中采用的高溫熱采技術大幅度提升了運輸管道及設備面臨的腐蝕風險，尤其是在高鹽、高溫、高碳酸氣環境下，傳統防護涂層性能難以滿足實際需求，亟需研發高性能耐熱防腐涂層以保障油氣產業的安全穩定運行。

近日，北京化工大學樊保民、趙景茂教授創新性地提出了一種基于天然植物提取物—漆酚的新型高性能耐熱防護涂層體系。通過引入酒石酸鈉穩定的二維Ti₃C₂Tx MXene納米片，實現了漆酚基復合涂層的高密度交聯與優異的物理屏障性能，顯著提升了涂層的耐腐蝕性和自修復能力。

酒石酸鈉穩定Ti₃C₂Tx納米片

利用酒石酸鈉有效穩定了MXene納米片的膠體分散狀態，同時通過堿化過程在其表面引入豐富的羥基，成為漆酚分子交聯的活性位點，無揮發性有機物排放，實現綠色環保交聯。

圖1. (a) SMX納米片的制備與涂層構建流程示意圖；(b, c) 新鮮蝕刻和堿化SMX的透射電子顯微鏡（TEM）圖像；(d) Ti₃C₂Tx和SMX膠體分散液在不同時間下的顏色變化及其ζ電位變化圖；(e) Ti₃C₂Tx和SMX在自然空氣條件下的粒徑分布演變圖。

漆酚新交聯機理

MXene表面羥基與漆酚的鄰苯二酚基團形成強健的交聯網絡，不僅提高了涂層的致密性和附著力，還賦予涂層出色的耐熱穩定性。

圖2. 堿化 Ti₃C₂Tx 與漆酚分子間的交聯機制示意圖。

卓越防護效果

優化配比的MXene/漆酚復合涂層在CO₂飽和的3.5% NaCl鹽水中，140℃高溫環境下浸泡30天后仍保持超高阻抗（7.42×108 Ω·cm²），明顯優于傳統鈦有機交聯涂層。

圖3. (a) 涂層樣品在 CO₂飽和 3.5% NaCl 溶液中于 140°C 條件下的浸泡測試流程圖；(b) SMX1.5@U 與 TBT@U 涂層在高溫浸泡30天后的附著力和潤濕性比較；(c, d) 兩種涂層的表面與截面掃描電鏡圖像；(e, f) Bode 模量圖，(h, i) 相位角圖，展示不同浸泡時間下的電化學阻抗行為；(g) 涂層的電荷轉移電阻Rc；(j) 涂層的吸水率。

自修復能力

涂層破損時，MXene降解生成的TiO₂和無定形碳沉積于缺陷處，且酒石酸鈉釋放的還原分子可吸附在鋼材表面，實現破損局部自我修復，延長涂層壽命。提出了使用掃描電化學顯微鏡（SECM）研究自愈機理