三联吡啶/聚二甲基硅氧烷协同改性环氧涂层增强金属腐蚀防护机制研究

本文创新性地将三联吡啶(TPY)与柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)链嫁接，开发出双功能腐蚀抑制剂(TPY-Si)，通过双重吸附-屏障机制显著提升环氧树脂(EP)涂层的防腐性能。EP/TPY1涂层展现出2.11×1010 Ω·cm2的低频阻抗值和55.4 MPa的拉伸强度，密度泛函理论(DFT)证实其通过Fe2+/Fe3+螯合和疏水屏障协同作用实现长效防护。

　　

Highlight

通过将电子富集的三联吡啶与柔性PDMS链进行分子工程，构建了具有离子捕获网络和物理屏障双功能的智能防腐体系，为全有机氮基多功能腐蚀抑制剂设计提供了新范式。

化学与物理性质

如图1a所示，4′-(4-硝基苯酚)-2,2:6′,2′′-三联吡啶(TPY-NO₂)的红外光谱在1340 cm^-1处显示N-O键特征峰。氨基化产物TPY-NH₂在3201和3332 cm^-1出现-NH₂伸缩振动峰，1087 cm^-1处的吸收峰对应Si-O-Si键振动，证实PDMS成功接枝。XPS分析显示TPY-Si中N1s电子结合能向低场移动，表明吡啶氮原子孤对电子云密度增加，更易与金属离子配位。

结论

综上所述，本研究通过PDMS柔性链功能化三联吡啶制备的双功能腐蚀抑制剂TPY-Si，使环氧复合材料在28天盐水浸泡后仍保持2.11×10¹⁰ Ω·cm²的极高阻抗值。分子动力学模拟揭示其通过Fe₃O₄/Fe₂O₃钝化层形成和疏水屏障协同作用，实现了金属基底的持久防护，同时55.4 MPa的拉伸强度证明柔性链引入可同步增强材料机械性能。