Page 184 - 2025年7月防腐蚀专辑

万 昊等：超疏液涂层在防腐阻垢防 领域研究进展

8个数量级。同时，涂层还表现出自清洁、防结冰、耐盐 （WSN）。该涂层经 30 d 动态结垢测试后对 CaCO 的
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等性能，有望应用于海洋和工业生产中。Meng 阻垢效率达 98%，且可适配聚氯乙烯（PVC）、金属
等 将二甲基十 烷基[3-（三甲氧基硅基）丙基]氯化 （Al、Cu、SS）等多种基材，对 CaCO 、MgCO 、CaSO 及
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铵（QAS）与 SiO 纳米颗粒水解缩合，并与交联氟硅聚 BaSO 等无机垢均表现出普适性抗垢能力。其疏垢
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丙烯酸酯聚氨酯杂化乳液（CFSAU-8）共混，得到具 机制源于双重协同效应：纳米纤维拓 结构抑制晶
有防腐抗菌性能的超疏水 QAS@SiO /CFSAU 涂层。 体界面成核，超疏水特性降低水垢界面黏附能。天
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在 5 d 的腐蚀测试中，3% QAS@SiO /CFSAU 涂层表现 津大学 怀远团队在超疏阻垢涂层方面做了大量研
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出最低的吸水率，良好的力学性能，优异的抗菌、防 究，比如针对超疏水涂层耐久性不足，引入氟碳树脂
污和防腐性能，使其在长期海事保护领域具有很大 PVDF 和 FEVE 制备 PVDF/FEVE/GO@TiO 超双疏涂
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的应用潜力。 层，可以将方解石 CaCO 转化为文石 CaCO ，1 000 次
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金属腐蚀大多是金属与电解质溶液接触形成微 磨损后依然保持微纳多级结构，疏液性基本维持不
电池导致的。超疏涂层的微/纳米有序表面粗 度可 变 。通过 FEVE、PVDF、羟基化碳纳米管（H-CNTs）
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以捕获空气，阻碍电子和离子在金属基材和电解质 和二氧化钛晶须（W-TiO）的结合，合成了环保型水
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之间的转移。此外，所产生的拉普拉斯压力限制电 性超疏水/超亲油 FEVE/PVDF/W-TiO /H-CNTs 涂
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解质或腐蚀离子进入基体，或使腐蚀离子与金属表 层 。非全氟化合物的亲油性和 W-TiO /H-CNTs 组
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面的相互作用最小化，从而抑制腐蚀或提高基体的 成的网络结构，使涂层在高盐度油水乳液中表现出
耐腐蚀性。超疏防腐涂层作为一种防腐方法，其应 优异的耐腐蚀和抗结垢性能，可以将脆弱的气膜转
用前景和市场潜力巨大。然而面对复杂的腐蚀环 变为稳定的油膜，以阻止结垢和腐蚀介质。针对涂
境，如何保证其长效稳定的耐腐蚀性和耐磨性，提高 层表面微结构修复能力不足，引入聚苯硫醚（PPS）、
涂层与基材的结合强度，降低成本等方面仍然存在 可膨胀石墨（EAG）和弹性氟橡胶（FKM），构建可修复
一些难度。 微观结构的超耐用 PPS/FKM/EG@SiO 复合涂层，油
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2. 2 超 涂层在 垢 研究进展 水乳液中浸泡 7 d，涂层表面无明显结垢，并保持超疏
管道结垢使集输管线缩径、流体流动阻力增加， 水性。2 000 个摩擦循环后，其微结构可在 200 ℃修
严重时会造成管道堵塞，对油田生产造成极大的危 复，恢复其超疏水性。同时，PPS/FKM/EG@SiO 涂层
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害 ；换热器和 炉结垢严重降低传热效率，增加能 还具有良好的自润滑和自洁防污性能 。
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耗和运行成本 。常用的阻垢技术主要分为：电磁、 超疏涂层的阻垢能力主要取决于连续致密膜层
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化学药剂及功能涂层等技术，传统阻垢技术普遍存 阻隔成垢离子与基体接触，高化学惰性/低表面能抑
在除垢效率低、能耗高、环境污染以及作用距离有限 制垢质附着，表面微结构诱导垢晶 变并促其脱落。
等问题。超疏涂层阻垢技术通过在基材表面涂覆涂 超疏液阻垢涂层虽然取得了一些进展，但是面对复
层将结垢环境与基材隔离，增加垢质在基材表面的 杂的结垢环境，尤其结垢介质种类和浓度变化大的
附着难度，以达到阻垢的目的。 油气环境，涂层耐久性 佳，机械磨损、化学腐蚀、高
Zuo等 采用化学气相沉积法在不锈钢管内外制 温环境易使其性能衰 ；对复杂垢质阻垢效果有限，
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备超疏水 h-BN 涂层，原始管运行 7 d 即出现明显水 长期使用阻垢性能难维持。
垢，14 d 后有效内径和横截面积分别减少 17. 2% 和 2. 3 超 涂层在防 研究进展
31. 3%；而 h-BN 涂层管仅出口处存在有机物轻微污 含 原油输送过程中 沉积会减少管道有效输
染，全程无结垢形成。h-BN 的抗结垢机制源于其原 送面积，造成管道堵塞，甚至发生安全事故 。长期
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子级光滑表面、B—N极性键导致的表面能量褶皱，以 以来，学者开发了许多防 方法，如声波防 、强磁
及与水分子匹配的晶格常数，这些特性促使表面形 防 、微生物防 、涂层防 以及添加防 剂等。在
成致密水膜，有效阻隔矿物离子及晶体的附着生长。 众多防 技术中，通过在管道内壁进行涂料作业，改
中科 理化所王树 、 团队 基于潜水 补 变油管表面性质，具有效果好、成本低和环境友好等
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气仿生策略，以氟化 乙醚（BFEE）和二乙烯基苯 优势，从而受到广泛关注 。
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（DVB）为前驱体 ，构建了超疏水纳米纤维涂层 Zhang等 首次测试了聚偏氟乙烯、聚氨酯、硫化
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