摘要
浸入水环境的表面上的生物污垢会导致石化基础设施、海事设施和发电厂中金属材料的灾难性腐蚀。为了对抗生物污垢和腐蚀对金属材料劣化的协同作用，需要具有抗生物污垢和防腐性能双重功能的智能涂料。最近， Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology( 诗丽梅提科学技术研究院)的 Daniel Crespy 教授 团队 合成了氧化还原响应共聚物共轭物并用作具有生物污染和缓蚀双重功能的涂层。
共聚物的双重功能归因于氟化单元和通过二硫键共轭的腐蚀抑制剂 2-巯基苯并噻唑 (MBT) 。事实上，二硫键可以在还原环境中裂解，在腐蚀过程中产生缓蚀剂MBT的受控释放。对蛋白质吸附和藻类附着的抗生物污垢作用是通过氟化部分的驱虫特性和共轭 MBT 的杀 生物作用的协同作用实现的。相关论文以题为 Adaptive Coatings with Anticorrosion and Antibiofouling Properties 发表在《 A dvanced Functional Materials 》上。
主图导读
图1 a) 制备含有缓蚀剂的单体 MBTS 2 MA 和 b) TFEM 和 MBTS 2 MA 与较低含量 (PL) 和较高含量 (PH) 的 MBTS 2 MA 单元共聚的合成路线。
图2 a) 含有和不含 TCEP 还原剂的二甲基亚砜 (DMSO) (0.8 mg mL -1 ) 聚合物溶液中 MBT 的释放曲线。b) MBT 从 PL 和 PH 共聚物的纳米粒子在 pH 7.0 的缓冲溶液中的释放曲线，有和没有 TCEP 还原剂。
图3 a) 动电位极化曲线和 b) 浸入人造海水中的钢基材上裸钢（黑色）或 PTFEM 涂层（红色）、PL 涂层（蓝色）和 PH 涂层（绿色）（厚度约 19 µ m）的腐蚀速率 (pH 8.2)。
图4 涂有 PTFEM、PL 和 PH 聚合物（厚度 ≈69 µ m）的钢基材在 0.01 Hz (|Z|0.01) 下的波德阻抗模量浸入 3.5 wt% 的 NaCl 水溶液中。
图5 a) 在 35 °C 盐雾试验期间不同时间涂有 PTFEM、PL 和 PH 涂层（厚度约 19 µ m）的钢基材的照片。b) 在盐雾试验期间涂有 PTFEM、PL 和 PH 涂层（厚度约 19 µ m）的钢基材的腐蚀区域。
图6 a) 在 Pierce 蛋白质测定沉积后，在 5.0 mg mL -1 BSA 溶液中于 37°C 孵育 24 小时的玻璃基材上的 PTFEM、PL、PH 和 PMMA 涂层在 660 nm 处的归一化吸光度。PTFEM、PL、PH、PMMA 和环氧树脂涂层对藻类小球藻的防污性能：b) 粘附在涂层上的藻类自发荧光引起的荧光强度；c) 由荧光显微镜获得的荧光图像的图像分析计算出的藻类在涂层上的表面覆盖率；d) 从附着在涂层上的藻类中提取的叶绿素浓度；e）涂层的代表性明场（i-v）和荧光显微镜图像（vi-x）。红色代表藻类细胞的叶绿素自发荧光。比例尺 = 500 µ m。
总结
合成了由氟化单体单元和通过二硫键与缓蚀剂共轭的单体单元组成的双响应共聚物。 该共聚物可以在还原条件下释放缓蚀剂。由于其疏水性和在金属表面形成的腐蚀抑制剂保护层，用共聚物制造的涂层显示出优异的防腐性能。 此外，涂层表现出对蛋白质和微藻的排斥性。针对藻类 C. ellipsoidea 增强的抗生物污垢活性归因于涂层中 MBT 部分的杀生物作用和氟化部分的存在。因此，设计包含可释放腐蚀抑制剂和杀生物剂的可裂解键的大分子结构，并包含导致材料具有低表面张力的部分，有望结合防腐和抗生物污垢性能。这种概念设计可以扩展到通过改 变单体单元、腐蚀抑制剂、杀生物剂和 /或刺激响应连接来为聚合物材料赋予功能，以满足特定的实际要求。
参考文献 ：
doi.org/10.1002/adfm.202102568
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