介紹
3-(全氟正辛基)-1,2-環(huán)氧丙烷（3-(Perfluoro-n-octyl) propenoxide，簡(jiǎn)稱(chēng) PFOP）具有全氟長(zhǎng)鏈，一端為-C?F??，具有強(qiáng)電負(fù)性，易形成低表面能結(jié)構(gòu)；另一端為環(huán)氧基團(tuán)。在多功能環(huán)氧納米復(fù)合材料中，可以用于電磁干擾（EMI）屏蔽、超雙疏性、機(jī)械強(qiáng)化與耐腐蝕性集成的材料領(lǐng)域。
3-(全氟正辛基)-1,2-環(huán)氧丙烷
用于防腐材料
NH?@rGO 表面的氨基（N-H）與 π 共軛骨架，可與3-(全氟正辛基)-1,2-環(huán)氧丙烷分子中的 C-F 鍵形成弱相互作用，這種相互作用使 PFOP 分子吸附在納米填料表面，減少填料間的范德華力與磁性吸引。含 PFOP 的 NH?-CoNC@rGO 懸浮液可靜置 12 小時(shí)無(wú)沉淀，而不含 PFOP 的 rGO 懸浮液僅數(shù)小時(shí)即出現(xiàn)團(tuán)聚分層。同時(shí)，PFOP 使懸浮液在 5-50℃寬溫度范圍內(nèi)保持低黏度。
3-(全氟正辛基)-1,2-環(huán)氧丙烷與 4,4'- 六氟異丙基二酚二縮水甘油醚（FAEP）復(fù)配形成 FEP 基體時(shí)，全氟長(zhǎng)鏈可嵌入 FAEP 的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，減少分子間空體積，增加內(nèi)聚能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng) PFOP:FAEP 質(zhì)量比為 2:10 時(shí)，F(xiàn)EP 基體的拉伸強(qiáng)度較純 FAEP 提升 31.4%，沖擊強(qiáng)度提升 23.7%，且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T?）提高 11.4℃。
3-(全氟正辛基)-1,2-環(huán)氧丙烷的環(huán)氧基團(tuán)可與 NH?@rGO 表面的氨基發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵（-O-NH-），同時(shí)其全氟鏈與 CoNC@rGO 的碳骨架形成 π-π 相互作用，使納米填料與基體間的應(yīng)力傳遞效率顯著提升。優(yōu)化后的 NH?-CoNC@rGO??-FEP 復(fù)合材料（含 PFOP）拉伸強(qiáng)度達(dá) 64.4 MPa，沖擊強(qiáng)度達(dá) 33.7 kJ/m2，分別較不含 PFOP 的 rGO??-FEP 提升 25.3% 和 48.7%。
防腐作用機(jī)制
3-(全氟正辛基)-1,2-環(huán)氧丙烷的全氟長(zhǎng)鏈在復(fù)合材料表面富集，使表面張力降至 25 mN/m 以下（遠(yuǎn)低于水的 72.8 mN/m 和十六烷的 27.5 mN/m），為超疏液性提供基礎(chǔ)。PFOP 輔助分散的 CoNC@rGO（含 1D CNTs）與 NH?@rGO（2D 片層）在材料表面形成微米凸起/納米褶皺的復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)，可捕獲大量空氣口袋（空氣占比 f?達(dá) 0.85），使水滴或油滴無(wú)法滲透表面，僅與表面少量固體區(qū)域接觸。NH?-CoNC@rGO??-FEP 涂層的水接觸角（WCA）達(dá) 154°，十六烷接觸角（OCA）達(dá) 151°，且經(jīng) 400 cm 砂紙磨損、700℃火焰灼燒 9 秒或 0.1 M HCl/NaOH 浸泡 12 小時(shí)后，WCA 與 OCA 仍保持在 140° 以上，表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械 robustness 與化學(xué)穩(wěn)定性。此外，PFOP 的全氟鏈化學(xué)惰性與納米填料形成的延緩腐蝕介質(zhì)滲透協(xié)同，使復(fù)合材料在 3.5 wt% NaCl 溶液中浸泡 30 天后，阻抗模量（|Z|?.??Hz）仍保持 3.16×101? Ω?cm2，遠(yuǎn)高于純環(huán)氧涂層（2.51×10? Ω?cm2），實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期防腐[1]。
參考文獻(xiàn)
[1] Li K, Han L W, Wang X M, et al. MOF-derived CoNC@rGO/amine-rich@rGO/fluorinated-epoxy nanocomposites with EMI shielding, mechanical robustness, superamphiphobicity and long-term anticorrosion properties[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 455: 140542.