磁铁矿-壳聚糖环氧纳米复合材料在严苛海洋环境中对海水淡化钢结构的腐蚀防护研究

为解决海水淡化行业碳钢构件在严苛海洋环境中的腐蚀问题，埃及石油研究院M.A. Deyab团队开发了磁铁矿-壳聚糖纳米复合材料(MCS)增强环氧树脂涂层。通过共沉淀法合成MCS，经XRD、TEM等技术表征证实其15.13 nm立方结构。电化学测试显示，含3% MCS的环氧涂层使腐蚀电流密度降低98.7%，阻抗值提升3个数量级，拉拔附着力从3.4 MPa增至7.9 MPa。该研究为海洋工程防腐提供了环保高效的解决方案。

　　

海水淡化设施长期暴露在高盐、高湿的严苛海洋环境中，碳钢结构腐蚀成为行业痛点。传统环氧树脂涂层易降解，导致维护成本激增。埃及石油研究机构（Egyptian Petroleum Research Institute）的科学家们独辟蹊径，将磁性材料与天然高分子结合，开发出具有革命性的防腐涂层技术。

研究团队采用共沉淀法合成磁铁矿-壳聚糖纳米复合材料(MCS)，通过X射线衍射(XRD)确认其晶体结构，透射电镜(TEM)观测到15.13 nm的立方纳米颗粒。电化学测试系统评估涂层性能，包括极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)。机械性能测试涵盖划痕硬度、冲击强度和拉拔附着力。

材料表征显示MCS具有典型的磁铁矿衍射峰(311晶面)和壳聚糖特征峰(18.52°)，Zeta电位+34.5 mV表明优异分散性。电化学性能测试中，含3% MCS的环氧涂层阻抗模量达1.3×10⁶ Ω·cm²，比纯环氧涂层高3个数量级。机械性能方面，冲击强度提升至100 kg·cm，拉拔附着力翻倍至7.9 MPa。

该研究创新性地将磁铁矿的磁性与壳聚糖的成膜性结合，MCS中Fe₃O₄与壳聚糖的NH₂/OH基团形成配位键，既增强涂层致密性又提升附着力。饱和磁化强度(Ms)达68 emu/g的磁性特征，使纳米颗粒在涂层中定向排列，形成迷宫式防腐屏障。这项由Taif University(TU-DSPP-2025-20)资助的研究，为海洋工程防腐提供了兼具环保性与经济性的解决方案，其技术指标已达到工业应用标准。