近年来，金属广泛应用于工业生产之中，中国乃至全世界都面临金属腐蚀的问题，其中油气管道的腐蚀在金属腐蚀中占了很大的比例，因此，加强对油气管道的腐蚀与防护极其重要。目前，在金属表面涂覆防腐涂层是最简单、最高效的金属防腐方法，环氧树脂（EP）因其优异的防腐性能，广泛应用于防腐涂料。但是环氧树脂含有大量的环氧基团，交联密度过高，固化后产生很多微孔，得到的涂层质地较脆，柔韧性较差，防腐性能较弱。研究者们一般通过添加纳米材料来提高环氧树脂的物理性能，但是纳米材料由于自身的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，容易发生团聚，与环氧树脂的相容性较差。

多巴胺（DA）是一种儿茶酚类天然物质，表面含有许多官能团（羟基、氨基、邻苯二酚基等），可在碱性条件下被氧化自聚合形成聚多巴胺（PDA），聚多巴胺具有很强的黏附性，几乎可以黏附在大部分有机或无机物表面。用多巴胺改性纳米材料，可以增强纳米材料与环氧树脂的相容性，提高涂层与基底的粘结强度，提高涂层的防腐性能。随着多巴胺对复合涂层功能化的深入研究，制备高效、耐用、自愈合防腐涂料逐渐成为当今高性能涂料的研究热点。

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多巴胺聚合机理的研究

多巴胺（DA）聚合形成聚多巴胺（PDA）后具有很强的黏附性，并且可以通过表面官能团对Ag

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、Fe

3+

、Mn

2+

、Zn

2+

、Cu

2+

等金属离子进行吸附。

多巴胺（DA）聚合形成聚多巴胺（PDA）有2种方式，一种是在碱性条件下，多巴胺氧化自聚合形成聚多巴胺；另一种是酶催化，例如，使用漆酶作为催化剂聚合成聚多巴胺。由于聚多巴胺中存在邻苯二酚官能团，能与不同的有机物质发生二次偶联反应，从而在基体表面形成功能化的有机层。

在多巴胺聚合机理的研究过程中，有研究表明，DA的聚合包括邻苯二酚氧化成醌，然后进行自聚合。Clancy等提出多巴胺先被氧化成醌类结构，然后通过迈克尔加成反应生成聚多巴胺，如式（1）所示。

Lee等提出了多巴胺的一种自聚合结构（I），其中氧化和环化的多巴胺单体通过芳基-芳基共价键连接（如图1所示），有研究者也提出了相似的共价模型（II、III）。也有研究者认为聚多巴胺主要是通过单体间的强非共价键作用（如氢键、电荷转移与π键堆叠等）形成交联结构，这种通过非共价键作用形成交联结构，共价结合的低聚物（如IV）通过π-π和其他非共价键相互作用形成更大的超分子配合物，而非传统的共价偶联聚合物，更好地解释了聚多巴胺膜的形成过程。

图1 聚多巴胺的合成和结构

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多巴胺在改性防腐涂料中的应用

多巴胺在复合材料表面聚合形成的聚多巴胺层，能有效阻止腐蚀体系中腐蚀离子的迁移，从而保护金属基板、金属氧化物、聚合物、半导体、陶瓷等。Qian等的研究表明PDA复合涂层不仅可以控制缓蚀剂的释放，还可以作为螯合剂与腐蚀产物反应进而保护金属基底。此外，聚多巴胺包覆层可以作为二次反应平台，用作材料的进一步改性，将各种有机物固定在聚多巴胺表面，在最近研究中，PDA改性了不同的基体，包括氮化硼、碳纤维、氧化石墨烯等，不仅解决了纳米材料的团聚问题，还提升了复合涂层的防腐性能。

2.

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多巴胺改性纳米材料在防腐涂料中的应用

2.1.1

多巴胺改性氮化硼

六方晶系氮化硼（h-BN）的晶体结构和物理性质类似于石墨（但具有电绝缘性），也称为白色石墨烯，和石墨烯一样具有优异的热稳定性和耐高温性以及优良的阻隔性能，受到国内外研究者的广泛关注。氮化硼具有疏水性，由于自身层状结构，直接添加到环氧树脂中容易发生团聚，使用多巴胺对氮化硼改性，提高了氮化硼在环氧树脂中的分散性，多巴胺自聚合形成的聚多巴胺黏附在氮化硼片层表面，为功能化氮化硼提供了必要的条件，进而提高复合涂层的防腐性能。

丁玉康等采用多巴胺对氮化硼进行非共价改性，聚多巴胺成功附着在氮化硼表面，通过使用多巴胺对氮化硼改性，利用分子间相互作用，增强涂层的密度和与金属基底的结合力，从而提升涂层的耐腐蚀性能。

Wan等通过使用多巴胺修饰氮化硼，提高了氮化硼的分散性，然后再用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH550）修饰Al

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O

3

纳米颗粒，通过原位聚合合成了一种新型PDA-BN@f-Al

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O

3

纳米杂化材料（如图2所示），然后将PDA-BN@f-Al

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O

3

杂化分散在环氧树脂中制备复合防腐涂层。结果表明：功能化的Al2O3成功沉积在PDA-BN@f-Al

2

O

3

杂化层的表面，在环氧树脂中分散性好，杂化层与环氧基体的界面黏附性得到改善。

图2PDA-BN@f-Al

2

O

3

/环....