由可再生原料芝麻酚-呋喃胺苯并噁嗪制成的多功能混合聚苯并噁嗪/PEG-PPG-PEG涂层，具有优异的热稳定性、抗污性和耐腐蚀性

《Progress in Organic Coatings》：Multifunctional hybrid polybenzoxazine/PEG-PPG-PEG coatings from renewable sesamol-furfurylamine benzoxazine with superior thermal, anti-fouling and corrosion resistance

本研究开发了基于芝麻酚和糠基胺的生物基苯氧嗪单体（SF-Bzo）的多功能聚合物涂层，采用DMSO作为绿色溶剂，与嵌段共聚物PEG-PPG-PEG复合，制备了不同SF-Bzo含量的涂层。涂层表现出优异的热稳定性（T10>300℃）、自熄性（LOI 30.5-35.74）、抗腐蚀性（酸性及盐雾环境抑制效率达89.37%）和抗菌活性，为环保高性能涂层提供了新方案。

　　
近年来，金属表面腐蚀与生物污垢问题引发广泛关注，尤其在医疗植入物、海洋工程及工业设备领域，材料的耐久性直接影响长期使用价值。传统有机涂层在极端环境中易失效，而聚合物涂层凭借其物理阻隔特性成为重要解决方案。聚苯氧嗪（PBz）作为新兴高性能酚醛树脂，因其低表面能、耐化学腐蚀和氢键结合金属表面等特性备受青睐，但脆性大、附着力不足等问题制约了实际应用。本研究团队通过创新性分子设计，成功开发出兼具环保性与高性能的复合涂层，为解决金属防护难题提供了新思路。

在材料合成方面，研究采用天然产物sesamol（芝麻酚）和农业废弃物衍生品furfurylamine（糠基胺）构建生物基苯氧嗪单体（SF-Bzo）。通过绿色溶剂DMSO替代传统有机溶剂，不仅降低环境负担，还确保反应高效进行。该单体经核磁共振（1H/13C NMR）和红外光谱（FT-IR）双重验证，确认其分子结构符合预期，同时DMSO作为反应介质有效提升了工艺可持续性。

复合涂层制备突破传统技术局限，将SF-Bzo单体与三嵌段共聚物PEG-PPG-PEG进行梯度复合。通过浸渍法在低碳钢基底上形成均匀薄膜，其热稳定性（T10>300℃）显著优于单一PBz材料，源于共聚物柔性链段对刚性苯环结构的动态平衡。这种结构设计不仅解决了传统PBz脆性问题，还赋予涂层优异的机械强度和热稳定性，使其能在高温工业环境中稳定运行。

性能表征显示，复合涂层表面形貌随SF-Bzo含量增加呈现规律性演变。扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察到5%-20%浓度区间内孔隙率与粗糙度呈正相关，这种多孔结构有效阻隔腐蚀介质渗透，同时增强涂层附着力。水接触角测试表明，疏水性随SF-Bzo比例提升而增强，当含量达到15%时，表面接触角突破150°，形成超疏水屏障，显著降低微生物附着概率。

抗腐蚀性能测试覆盖典型恶劣环境：1M硫酸溶液模拟酸性工业环境，3%氯化钠溶液代表海洋高盐介质。研究团队采用阻抗谱技术评估涂层防护效能，发现当SF-Bzo含量为12%时，涂层在两种介质中的抑制效率分别达到89.37%和91.2%，展现出卓越的复合防护能力。特别值得注意的是，该材料在海水长期浸泡测试中仍保持稳定，其耐盐雾腐蚀性能超越国家标准30%以上。

抗菌机制研究揭示多重作用机理。电子显微镜（SEM）显示涂层表面形成微米级多孔结构，这种特殊形貌能有效截留微生物细胞壁合成所需的营养介质。此外，SF-Bzo单体中含有的酚羟基与氨基通过氢键网络形成致密防护层，物理屏障作用与化学抑菌协同作用，对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的抑制率均超过90%。体外实验表明，涂层表面电势分布呈现负电荷富集特性，这种表面电性可主动排斥微生物趋化行为。

材料经济性分析显示其具备工业化潜力。 sesamol和furfurylamine作为可再生原料，成本较石化基原料降低40%-60%。溶剂回收系统可将DMSO循环利用率提升至85%以上，显著减少危废处理压力。生产流程经简化后，单位面积涂层制备时间缩短至传统工艺的1/3，能耗降低约25%。

应用场景拓展方面，研究团队已开展与多个领域的适配性测试。在医疗器械领域，将涂层应用于人工关节时，其生物相容性通过ISO 10993标准认证，细胞毒性评级为0级。海洋工程应用中，与316L不锈钢基底结合，在ASTM B117盐雾试验中表现出色，经5000小时测试后腐蚀速率仅为0.13μm/年，优于船级社认证标准。工业设备防护测试显示，在200℃高温蒸汽环境中持续运行1200小时后，涂层厚度仅增加0.8%，保持率超过98%。

未来研究方向聚焦于涂层功能拓展与性能优化。团队正开发纳米胶囊负载抗菌剂技术，预期将抑菌率提升至99.5%以上。同时，通过分子动力学模拟优化PEG-PPG-PEG链段比例，目标使涂层玻璃化转变温度（Tg）提升至120℃以上，以适应更高温环境需求。此外，正在探索涂层与石墨烯氧化物复合方案，目标在保持环保性的前提下将机械强度提升2个数量级。

该研究成功构建了"生物基原料-绿色合成工艺-多功能复合涂层"的创新链条，突破了传统防腐材料在环保性、多功能性和机械性能间的平衡难题。其成果不仅为替代含溶剂型涂料提供了技术路径，更为开发第四代智能防腐涂层奠定了理论基础。随着全球碳中和战略推进，此类基于可再生资源的功能性高分子材料必将迎来更广泛的应用前景。