环氧大豆油交联氟聚合物涂层：电化学与计算方法

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Epoxidized Soybean Oil Cross-Linked Fluoropolymer Coatings: Electrochemical and Computational Approaches

生物基涂层材料通过环氧氟聚合物复合体系显著提升金属基材附着力（1.40 MPa）和耐腐蚀性，量子力学模拟显示优化交联结构（0.25 wt% ESO）使系统结合能达-35.01 kJ/mol，为工业防腐提供低毒环保方案。

　　

开发可持续、高性能的防腐涂层对于满足工业需求同时解决环境问题至关重要。氟聚合物，尤其是聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP），因其出色的机械强度、耐热性和抗化学腐蚀性而成为高性能涂层的首选材料。然而，其表面能较低，导致与金属基材的粘附性较差，限制了其在关键防腐系统中的应用。传统的提高粘附性的方法通常依赖于有害化学物质或高能耗工艺，从而加剧了对环境的负面影响。本文介绍了一种基于生物材料的环氧-氟聚合物混合涂层系统，该系统将羟基功能化的PVDF-HFP（PHOH）与不同含量的环氧大豆油（ESO）结合，显著提升了粘附性、防腐性能和机械耐久性。实验和计算分析表明，优化后的环氧交联作用（特别是含有0.25 wt% ESO的PHOH涂层）通过羟基相互作用增强了界面结合力，使粘附强度提高了约3倍（达到1.40 MPa），并降低了水的扩散速率。此外，该涂层具有较高的疏水性（接触角为121°）和电化学稳定性，在盐水浸泡7天后阻抗值仍保持在10^6 Ω·cm^2的水平。量子力学（QM）建模进一步阐明了交联强度与保护性能之间的分子级相互作用，表现为混合系统具有较高的结合能（?35.01 kJ mol^–1）。通过利用环氧大豆油的低碳特性并避免使用有害化学前体，本研究为将可再生、低毒性的材料应用于防腐涂层提供了实用途径，同时减轻了表面防护对环境的负担。将生物基成分整合到氟聚合物平台中，为迈向更环保的化学工艺开辟了道路，这些工艺可应用于现有的工业领域，例如化学储罐的防腐涂层和炊具的不粘内层。