《International Journal of Molecular Sciences》：Effect of Polyphosphoric Acid on the Coupled Aging Behavior of SBR-Modified Asphalt Under Intense UV Radiation and Large Temperature Differences
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金属材料在侵蚀性环境中的腐蚀仍然是影响工业结构和设备耐久性的重大挑战。在这种背景下，基于天然材料的保护涂层作为传统防腐蚀体系的可持续替代品日益受到关注。本研究评价了添加龙血树脂（Croton lechleri）的松香基涂层的理化、热和防腐蚀性能。将含有0.5
金属材料在侵蚀性环境中的腐蚀仍然是影响工业结构和设备耐久性的重大挑战。在这种背景下，基于天然材料的保护涂层作为传统防腐蚀体系的可持续替代品日益受到关注。本研究评价了添加龙血树脂（Croton lechleri）的松香基涂层的理化、热和防腐蚀性能。将含有0.5 wt.%和1.0 wt.%该天然树脂的配方涂覆于碳钢和铝基材上。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）对涂层进行表征，同时通过海水中的加速直流腐蚀试验（60 min）和海水浸泡试验（30天）评价其防腐蚀性能。结合质量损失测量以及方差分析（ANOVA）和Tukey多重比较检验，比较了不同配方的保护性能。FTIR分析表明，龙血树脂的掺入并未显著改变松香基质的化学结构，而TGA和DSC证实所开发的涂层具有足够的热稳定性。含有0.5 wt.%龙血树脂的配方在碳钢和铝上均始终表现出最低的质量损失，与未涂层对照相比，在30天海水浸泡后质量损失分别降低约55.1%和73.2%。30天海水浸泡试验和加速直流腐蚀试验均一致地确定含0.5 wt.%龙血树脂的配方为最有效的涂层体系。这些发现表明，龙血树脂是一种有前景的可持续生物基添加剂，能够增强松香基涂层对暴露于海洋环境中的金属基材的阻隔性能和防腐蚀性能。
金属腐蚀是工业基础设施面临的主要挑战之一，其导致巨大的经济损失、运营风险和环境危害。传统防护涂层多基于石油衍生的合成聚合物，虽具有优异性能，但对不可再生资源依赖性强，且在生产与废弃过程中可能释放有害物质。因此，开发以可再生天然树脂为基础的环保型防腐蚀涂料具有重要意义。松香作为松属植物树脂蒸馏后的固体残留物，富含树脂酸，具有疏水性、成膜性和生物降解性，已被广泛用于清漆、胶粘剂和防护涂层。龙血树脂（Croton lechleri）是一种来自亚马逊地区的天然树脂，富含酚类化合物、原花青素和二萜类等生物活性代谢物，具有显著的抗氧化活性，可能通过形成致密保护膜延缓腐蚀。然而，将龙血树脂作为功能添加剂引入天然聚合物基体用于防腐蚀涂层的研究仍十分有限，特别是其对涂层性能及长期耐蚀性的浓度依赖性尚不明确。为此，研究人员开展了本研究，旨在开发并评价由松香和龙血树脂配制的生物基防腐蚀涂层，探讨龙血树脂浓度对碳钢和铝基材上涂层理化、热学及防腐蚀性能的影响。
研究人员制备了三种涂层配方：纯松香、含0.5 wt.%龙血树脂的松香涂层和含1.0 wt.%龙血树脂的松香涂层，并将其涂覆于碳钢和铝基材上。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）对涂层进行表征；采用30天海水浸泡试验和加速直流（DC）腐蚀试验评价防腐蚀性能，并结合质量损失测量、方差分析（ANOVA）和Tukey多重比较检验进行统计评估。研究结果表明，0.5 wt.%龙血树脂配方在两种基材上均表现出最优的防腐蚀性能，30天海水浸泡后碳钢和铝的质量损失分别较未涂层对照降低约55.1%和73.2%。两种腐蚀试验方法均一致地验证了这一结论，证实龙血树脂是一种有前景的可持续生物基添加剂。
主要技术方法包括：松香购自Laboratorio Cevallos（厄瓜多尔瓜亚基尔），龙血树脂为手工液体树脂；海水采自厄瓜多尔曼纳比省曼塔沿海。涂层表征采用FTIR、TGA和DSC；防腐蚀性能通过30天海水浸泡试验和加速DC腐蚀试验（3 V，60 min）评估；数据统计采用ANOVA和Tukey多重比较检验。
研究结果如下：
3.1 涂层的理化与热表征
通过FTIR分析发现，所有改性配方均保留了松香的特征吸收带，未出现新的吸收峰或明显峰位移，表明龙血树脂的掺入未显著改变松香基质的化学结构，二者之间主要为氢键等物理相互作用。TGA结果显示，含0.5 wt.%龙血树脂的配方的T
5%和T
10%分别从纯松香的199.8°C和220.4°C提高至210.3°C和234.9°C，两种改性配方的T
max均从269.6°C提高至约300°C，表明热稳定性明显改善。DSC曲线显示所有配方在120–320°C范围内无明显玻璃化转变、熔融或结晶峰，保持天然树脂典型的无定形特征。
3.2 防腐蚀行为评价
3.2.1 海水浸泡试验结果
经30天海水浸泡后，未涂层试样表面出现严重腐蚀产物（碳钢呈红褐色铁氧化物），而涂层试样表面腐蚀程度显著减轻。质量损失测定显示，含0.5 wt.%龙血树脂的配方在碳钢上质量损失最低，较未涂层对照降低约55.1%；在铝上质量损失从裸基材的0.396±0.082 g降至0.106±0.030 g，降低约73.2%。ANOVA显示处理间差异显著（碳钢F=18.36，铝F=20.15，p<0.05），Tukey检验确认0.5 wt.%配方为最优处理。而1.0 wt.%配方性能下降，推测与高浓度添加剂导致涂层不均匀有关。
3.2.2 加速直流腐蚀试验结果
在60 min加速直流腐蚀试验中，未涂层碳钢质量损失最高，并观察到快速气体释放和腐蚀产物生成。含0.5 wt.%龙血树脂的配方在两种基材上均表现出最低质量损失，显著优于纯松香涂层；而1.0 wt.%配方在碳钢上的质量损失甚至接近未涂层对照，表明过度添加降低了涂层阻隔性。ANOVA（碳钢F=55.87，铝F=14.86，p<0.05）和Tukey检验再次确认0.5 wt.%配方为最优体系。加速直流试验对局部缺陷和早期电解质渗透更为敏感，与浸泡试验结果共同支持了该配方的优越性。
讨论部分总结如下：0.5 wt.%龙血树脂浓度下，酚类化合物在松香基质中均匀分布，通过增强物理阻隔性降低了水和氯离子的扩散，从而改善防腐性能；而1.0 wt.%时，多酚羟基可能增加涂层亲水性，且高浓度易形成团聚体或微孔，导致结构异质性，反而削弱阻隔效果。因此，龙血树脂的保护作用具有浓度依赖性，0.5 wt.%是实现添加剂掺入、涂层完整性和耐蚀性的最佳平衡点。
研究结论可翻译为：本研究证明，添加龙血树脂（Croton lechleri）的松香基涂层可成功用作生物基防腐蚀涂层。ATR-FTIR分析确认龙血树脂的掺入未显著改变松香基质的化学结构，DSC和TGA分析表明配方具有足够的热稳定性。在所有配方中，含0.5 wt.%龙血树脂的涂层对碳钢和铝均表现出最佳防腐蚀性能，在30天海水浸泡试验中质量损失分别降低约55.1%和73.2%。海水浸泡试验和加速直流腐蚀试验一致确定该配方为最优涂层体系。相反，将龙血树脂含量提高至1.0 wt.%并未提供额外保护，甚至在某些情况下降低保护性能，这归因于过量添加剂降低了涂层均匀性及其阻隔性能。总体而言，这些结果证明了龙血树脂作为松香基涂层可持续生物基功能添加剂的潜力，为开发适用于侵蚀性海洋环境的环保型防护涂层提供了实验依据。
