获奖项目名称：

环保多功能涂层制备关键技术与应用

第一完成单位：

成都大学

项目联系人：

杨洋

联系人电话：

15185048289

联系人邮箱：

yangyang823@cdu.edu.cn

项目简介：

  防护涂层是一种效果较好、方法简便、适用性强的防腐蚀方法，已被广泛应用于石油、化工、冶金、机械、电力及国防工业部门。近年来，涂层技术不断创新，逐渐发展至自修复、超疏水、自清洁、自预警等多功能涂层，有效提升了涂层的防护性能和耐久性能。CeO2无机镀层、疏水硅烷涂层以及水性环氧涂层是近年来受到人们广泛关注的环保防护涂层的重要组成。本项目针对阴极电沉积方法制备的自修复CeO2膜层结构不致密、硅烷涂层机械/化学稳定性不足、自修复涂层中微-纳米容器缓蚀剂负载量不高、物理屏蔽层分散性不佳等问题，提出光照-乙醇介质协同增强机制，理性制备特殊结构与尺寸的微-纳米容器，开展物理屏蔽层的表面功能化改性，开发出兼具环保、机械与化学稳定性的多功能防护涂层。主要科技创新点如下：
  1、均匀致密CeO2薄膜阳极电沉积。探讨暗态条件下电极电位、镀液温度、镀液pH、溶液充脱O2、镀液中乙醇的含量等因素对CeO2薄膜结构和性能的影响，优化得到最佳工艺条件：沉积电位0.8 V、镀液温度50 °C、乙醇含量10 % V/V、pH 6.20左右。阳极电沉积的CeO2薄膜均具有(220)晶面择优取向。光照有助于提高CeO2薄膜的生长厚度，提高薄膜的结晶性，光照不改变沉积薄膜的(220)晶面择优取向。光照条件下沉积的CeO2薄膜使不锈钢的腐蚀电位从-165 mV正移至164 mV，腐蚀电流和腐蚀电阻均提升一个数量级为3.32 × 10-8 A·cm-2，1.66 × 105 Ω·cm2。
  2、双重自修复超疏水硅烷涂层。通过模板法制备中空结构CeO2微/纳米容器，将高效缓蚀剂负载其内腔，采用电化学共沉积方法在铝合金表面制备了具有超疏水和双重自修复性的硅烷复合膜层。缓蚀剂的负载量达到23.5%，其释放行为具有pH响应特性，在pH为9的3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡9小时后，释放量超过97%。双重自修复超疏水涂层显著抑制了铝合金基底的平均腐蚀速率和局部腐蚀强度。
  3、超滑防护涂层。通过简易的两步法策略（电化学蚀刻与硅油注入），成功制备了硅油注入多孔铝合金表面（SLIPS）。初始缓蚀效率为98.1%，浸泡10天后，SLIPS膜层的Rp值仅下降8.5%，接触角基本不变，表现出优异的长效防护性能和机械、化学稳定性。
  4、高防护水性环氧涂层。通过二维MXene纳米片的交联改性，完善了其在水性环氧树脂中的分散状态和稳定性，增强了复合涂层的物理阻隔效果，延长了腐蚀介质的侵入路径，大大提高了防护效果。当改性二维MXene纳米片的填充量为0.5%时，复合涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中浸泡30天后表现出优异的电阻值（6.24×106 Ω·cm2）、阻抗值（2.72×108 Ω·cm2）和开路值（-0.3608 V）。
  5、智能预警水性环氧涂层。借助简单的模板和真空辅助技术制备了一种新的CS@HMTNs-8HQ纳米容器，缓蚀剂负载量高达33.6 wt%，将这种纳米容器接枝到氧化石墨烯表面，并作为防腐添加剂植入水性环氧涂层中。CS@HMTNs-8HQ/GO掺杂的水性环氧复合涂层表现出优异的阻隔效果、pH敏感性、高效的自修复性能和预警功能。
  项目发表高水平学术论文30余篇，获授权发明专利17件。项目成果在多家企业得到了应用，近年来新增销售额逾2.52亿元，新增利税超过8000万元，产生了巨大的经济效益和社会价值。