《Progress in Organic Coatings》：Porous self-roughened epoxy coating constructed via induced phase separation technology to strengthen the steel–concrete interfacial bond
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•通过溶胶-凝胶法和相转化法制备了具有不同孔径的环氧涂层。•孔隙互锁和表面摩擦增强了界面粘结。•F127对环氧交联和涂层性能具有双重效应。•1:0.4的环氧与F127比例在粘结性能和耐蚀性之间取得了平衡。引言钢筋腐蚀严重削弱钢筋混凝土（RC）结构的结构完整性和使用寿命，对其长
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通过溶胶-凝胶法和相转化法制备了具有不同孔径的环氧涂层。
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孔隙互锁和表面摩擦增强了界面粘结。
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F127对环氧交联和涂层性能具有双重效应。
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1:0.4的环氧与F127比例在粘结性能和耐蚀性之间取得了平衡。
引言
钢筋腐蚀严重削弱钢筋混凝土（RC）结构的结构完整性和使用寿命，对其长期耐久性和可持续性构成重大挑战，尤其是在具有强侵蚀性和高变异性海洋环境中。腐蚀引起的劣化不仅削弱了钢筋的力学性能，还会导致混凝土保护层开裂、分层和剥落，从而在全球范围内引发巨大的经济损失和严重的安全风险[1], [2]。全球基础设施腐蚀相关成本据估计每年达到数万亿美元，凸显了迫切需要有效且持久的防腐策略[3], [4]。
为解决这一问题，工程实践中采用了各种防腐技术，包括腐蚀抑制剂、阴极保护和涂层钢筋[5], [6]。在现有方法中，有机涂层被广泛认为是有效的防腐选项。特别是环氧涂层因其优异的屏障性能和与金属基底的强附着力而得到广泛应用[7], [8]。然而，环氧涂层钢筋的一个关键局限在于其与周围混凝土粘结强度的降低。如先前研究广泛报道的[9], [10], [11]，环氧涂层钢筋的粘结强度通常比未涂层钢筋低15-50%。这种退化主要是由于光滑的环氧表面钝化了钢筋的肋条，从而削弱了钢-混凝土界面处的机械互锁效应[12], [13], [14]。因此，提高环氧涂层与混凝土之间的界面粘结性能已成为高性能涂层钢筋开发中的关键问题。已有大量研究致力于通过向环氧体系中引入纳米材料改性剂来解决环氧涂层与水泥基基材之间的弱粘附问题[15], [16], [17]。例如，Irshidat等[18]研究了碳纳米管增强环氧对FRP-混凝土界面行为的影响，报道碳纳米管改善了环氧-混凝土界面的粘附力。类似地，Guo等[19]将TiO2-石墨烯杂化纳米材料掺入环氧中并评估了相应的界面粘附行为，证明约0.5 wt%的最佳用量能够保持改性环氧/混凝土界面处的粘附强度。然而，纳米材料改性所实现的增强效果仍然相对有限，因为其主要作用是改善化学粘附而非显著增加界面处的机械互锁[20], [21], [22], [23]。另一种有前景的方法涉及使用化学反应性珐琅涂层来增强钢筋与混凝土之间的界面粘附[24]。Wu等[25]报道珐琅涂层钢筋在普通混凝土中的整体粘结强度提高了约15%。Kuang等[26]进一步表明，石英砂改性珐琅显著提高了埋入混凝土中的传统钢筋的界面抗力，在单调和反向循环荷载下分别提高了2.94倍和5.03倍。与纳米材料改性体系相比，反应性珐琅涂层通过化学键合和机械互锁的综合作用来增强界面粘结。然而，化学反应性珐琅涂层的性能也对加工条件敏感。Yang等[27]报道烧结温度显著影响了CRE涂层的微观结构、耐腐蚀性和开裂倾向。此外，先前的研究表明，珐琅和环氧涂层可能会产生相互连通的通道或缺陷，促进氯离子传输并影响长期防腐保护[28], [29]。与此同时，先前的研究探讨了将河沙颗粒掺入珐琅和环氧涂层作为表面改性手段[30], [31], [32]。尽管该方法可以显著增加表面粗糙度并改善界面粘结性能，但它也往往损害防腐性能。这种退化主要归因于沙粒周围微裂纹的形成，在冷却过程中容易产生裂纹[33]。然而，现有策略要么主要改善化学粘附而对机械互锁的增益有限（如纳米改性），要么增强粘结但通过界面通道或微裂纹损害了耐腐蚀性（如珐琅和砂改性），因此难以同时实现界面增强和持久的防腐性能。因此，开发一种能够同时增强界面摩擦和粘结性能而不损害防腐保护的涂层策略仍然是该领域的一个关键挑战。
与传统的在涂层中引入固体填料以提高环氧与混凝土之间界面强度的策略不同，本研究探索了一条基于形成自生多孔结构和粗糙表面来增强界面摩擦的替代途径。Tsujioka Norio等[34]制备了具有高度有序多孔结构的环氧基单体。通过选择4,4'-二氨基二环己基甲烷（PACM）作为固化剂，并调节单体二(甲基)双酚A双甘油醚（ADGEBA）和致孔剂聚乙二醇200（PEG200）的配方，他们成功获得了包含具有不同微米级形貌大孔的粗糙环氧基底。Feng等[35]进一步系统地研究了致孔剂类型、致孔剂含量和固化剂种类对多孔环氧材料孔径和孔隙分布的影响。受这些进展的启发，考虑到多孔环氧涂层在钢筋上的应用尚未有报道，本研究旨在通过结合溶胶-凝胶法和相转化法来制备具有定制化孔隙结构的环氧涂层，以改善与混凝土的界面粘结。通过调节环氧树脂和致孔剂组分比例，成功制备了具有不同孔径的多孔涂层。系统地表征了其表面形貌和耐腐蚀性。此外，阐明了多孔涂层结构增强环氧-混凝土界面粘结的机制，并系统地评估了其对环氧涂层防腐行为的影响。
章节摘要
材料
多孔环氧涂层使用6101环氧树脂（镇江市丹宝树脂有限公司）、聚酰胺树脂、二甲苯（镇江市丹宝树脂有限公司）、正丁醇和聚（环氧乙烷）-聚（环氧丙烷）-聚（环氧乙烷）嵌段共聚物（Pluronic F-127，上海麦克林生化科技有限公司）制备。低碳钢电极由6101环氧树脂与二亚乙基三胺（DETA，上海麦克林生化科技有限公司）固化而成。氯化钠和氢氧化钙也被
不同孔径环氧涂层的形貌特征
环氧膜的地形特征和表面粗糙度通过共聚焦激光扫描显微镜进行检查，代表性显微图像及相应的粗糙度曲线见图3。所有涂层的厚度相对均匀，约为220 ± 10 μm。除了孔隙引起的表面凹陷外，在孔隙边缘附近还持续观察到明显的凸起，平均高度约为200 μm。随着F127含量和
结论
本研究通过结合溶胶-凝胶法和相分离法成功在钢筋上制备了多孔环氧涂层。所开发的涂层具有双重功能，即改善与砂浆的界面粘结性能同时保持良好的耐腐蚀性。
界面粘结行为由孔隙结构和表面凸起的综合作用所决定。孔隙主要通过机械
作者贡献声明
刘彦辰（Yancen Liu）：撰写——初稿。李少春（Shaochun Li）：方法论，调查研究。耿永娟（Yongjuan Geng）：资源，数据整理。孔硕（Shuo Kong）：形式分析。朱佳辉（Jiahui Zhu）：验证。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究获得国家自然科学基金（编号52479125、编号52078260、编号52208261）、山东省蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心和山东省海洋环境混凝土材料腐蚀防控与监测研究创新团队的资助。
刘彦辰|李少春|耿永娟|孔硕|朱佳辉
