海洋资源具有巨大的经济潜力，但目前开发不足。要实现海洋产业的快速发展，就必须使用海洋设备，但海洋设备目前正面临着严重的腐蚀问题。海洋环境中的腐蚀，尤其是船舶和海上平台等设施中的腐蚀极难控制。因腐蚀而导致的设备故障损失之大难以想象，可占腐蚀总量的三分之一，约
7000
亿人民币。另一个问题是，附着在金属基体上的生物污染物会加速船舶运输的燃料消耗，并进一步损坏金属材料。因此，开发有效的海洋设备防腐蚀和防生物污损技术迫在眉睫，但仍是一项重大挑战
。
近日，
江苏科技大学施伟龙
/
郭峰课题组
联合
开发间苯二酚
-
甲醛树脂（
RF
）
与环氧树脂（
EP
）结合的复合涂层（
RF/EP
）
。研究发现，
包括开路电位（
OCP
）、电化学阻抗谱（
EIS
）和中性盐雾（
NSS
）在内的抗腐蚀测试表明，
RF/EP-6
复合涂层具有优异的抗腐蚀性能，其阻抗半径为
1.56
×
10
9
Ω
⋅
cm
2
，超过纯相
EP
阻抗（
3.64
×
10
6
Ω
⋅
cm
2
）两个数量级以上。此外，复合涂层对细菌（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）和藻类（小球藻）的抗生物污损效果显著，只有少量微生物能够附着在涂层表面，这主要归功于加入了
RF
树脂，产生强氧化活性物种（
-OH
、
-O
2
-
和
H
2
O
2
）。
图
2. RF
树脂的表征测试及涂层的表征与性能测试
本文采用溶剂热法制备
RF
树脂，并通过
XRD
、
FT-IR
和
SEM
对其结构进行表征。
XRD
显示在
23°
处出现对应于石墨碳
(002)
晶面的宽衍射峰，表明存在
π-
堆积作用；
FT-IR
谱中
3353 cm
-1
和
1096 cm
-1
处分别出现
υ
O-H
和
υ
C-O
特征峰，
2921 cm
-1
和
1610 cm
-1
处则对应
υ
C-H
和
υ
C=C
振动。
SEM
显示
RF
树脂呈均匀球形，平均粒径约
500 nm
。将
RF
作为填料与
EP
复合制备防腐涂层，发现
RF/EP
复合涂层表面缺陷显著减少，球形颗粒均匀分散形成多孔结构，通过
"
迷宫效应
"
阻隔腐蚀介质渗透。同时
RF
填充有效促进涂层致密化，相比纯
EP
涂层的孔洞裂纹缺陷，复合涂层展现出更优的防护性能。
图
3.
不同浸泡时间（
1
、
14
和
28
天）内制备涂层的
EIS
测试及拟合电路
采用开路电位（
OCP
）和电化学阻抗谱（
EIS
）评估涂层耐蚀性。纯
EP
涂层因固化微孔导致
OCP
最负，腐蚀风险高；而
RF/EP
复合涂层
OCP
正移，耐蚀性显著提升。
EIS
测试显示，
RF/EP-6
复合涂层在
3.5
wt
% NaCl
溶液中浸泡
1
天后阻抗达
1.56×10
9
Ω
⋅
cm
2
，与最新
EP
基涂层性能相当。浸泡
28
天后阻抗仍高于
6×10
6
Ω
⋅
cm
2
，表明其长效屏障稳定性。通过相位角
-45°
对应的断点频率（
f
b
）分析涂层
/
金属界面分层程度，进一步验证复合涂层界面结合紧密，有效抑制介质渗透。数据表明
RF
填料通过优化涂层结构显著提升
EP
体系的耐腐蚀性能与服役寿命。
本研究通过菌落计数评估涂层抗菌性。相较于对照组，
RF/EP-6
复合涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达
98%
和
93%
，显著高于
EP
涂层的
69%
与
64%
。其机理在于：光照下涂层光生电子
-
空穴对与
H
2
O/O
2
反应生成
•OH
、
•O
2
-
等活性氧，破坏细菌膜结构与生物分子；同时
ORR
反应生成的
H
2
O
2
进一步氧化裂解细菌细胞壁。防藻测试中，
EP
涂层因亲水性表面减少疏水性小球藻附着，而
RF/EP-6
复合涂层表现出更优抗藻黏附性能。该研究证实复合涂层通过光催化产生活性物质与氧化剂，实现高效抗菌
-
防藻协同防护，为海洋环境多效防护涂层开发提供理论支撑。
通过光电化学表征探究
RF
树脂增强复合涂层性能的机制。
UV-Vis
显示
RF
树脂具有优异光吸收能力，促进光生载流子生成，用于阳极保护与微生物灭活。
Kubelka-Munk
计算带隙为
2.1 eV
，结合
VB-XPS
确定能带结构，满足光催化氧还原产
H
2
O
2
的热力学条件（
O
2
/H
2
O
2
=0.68 V vs NHE
），为防生物污损提供基础。瞬态光电流测试显示
RF
树脂光电流强度高，表明其能高效分离光生电荷，向
Q235
钢板表面输送电子引发阴极极化，显著提升涂层防腐性能。该研究揭示
RF
树脂通过光催化产活性物质与阴极保护协同作用，实现涂层防腐
-
防污双功能强化的内在机理。
图
6. RF/EP
复合涂层可能的防腐蚀和防生物污损机理
RF
树脂的引入使
RF/EP
复合涂层具备协同防腐
-
防污机制。光照下，
RF
树脂激发光生电子
-
空穴对：电子迁移至
Q235
钢板表面引发阴极极化，提升防腐性能；同时树脂结构阻断腐蚀介质渗透路径，增强物理屏障效应。空穴则促使
H
2
O/O
2
反应生成
•OH
、
•O
2
-
等活性物质，经氧还原反应（
ORR
）产生
H
2
O
2
，有效灭活海水中游离微生物并抑制其附着，赋予涂层防污功能。该双功能机制中，防污作用通过减少生物膜形成间接延缓基体腐蚀，而防腐性能的提升又降低了微生物附着导致的局部腐蚀风险，形成协同防护效应，显著延长海洋装备涂层的服役寿命。
上述成果以
“
Resorcinol–formaldehyde resin combining epoxy resin as
composite
coating with
efficient
anti
-
corrosion resistance
and
anti
-
biofouling
capacity
”
为题发表在
《
Progress in Organic Coatings
》
期刊（
Prog. Org. Coat.
,
203 (2025) 109177
）。
原文链接
：
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109177
文章信息：
Y. Tang, X. Wu, S. Zou, H.Qin, K. Sun, L. Sun, J. Hou, W. Shi,
*
C. Li,
*
F. Guo,
*
Resorcinol
–
formaldehyde resin combining epoxy resin as
composite coating with
efficient anti-corrosion resistance
and
anti-biofouling
capacity,
Prog. Org. Coat.
,
203 (2025) 109177
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