传统的水性环氧树脂及其复合材料因其附着力强、热稳定性好等特点广泛应用于轨道交通、海洋工业、航天航空等领域。然而，水性环氧在服役过程中也呈现了系列缺陷，如其固化后存在的微裂纹、微孔和鼓泡等缺陷，一方面成为外界腐蚀介质渗透扩散的路径，另一方面降低了涂层的塑性变形阻力，极大地退化了涂层的防腐蚀、力学和摩擦学性能。

  针对这一情况，西南交通大学材料服役行为科研研究团队朱旻昊教授、樊小强教授等提出填料“无界面”强化这一创新概念。前期工作（Applied Surface Science 2021，563,150221）表明，通过皂化反应一步合成且具有自分散稳定性复合锂基增稠剂(CLT)纤维与环氧树脂基材展现了优异的兼容性及固化后难以探测到增强相填料与基材的界面，且皂纤维填料在修补树脂固化缺陷的基础上极大程度提高了水性环氧涂层的腐蚀介质阻隔性能和调控了涂层的力学性能，呈现了典型的“无界面”强化效果。

  近日，西南交通大学材料服役行为研究团队又通过加成聚合反应合成了有机皂纤维—聚脲纳米纤维，纤维的直径进一步缩小到50 nm，同样利用“无界面”强化作用机理，具有优异自分散稳定性的聚脲纳米纤维（PU）在水性环氧涂层中形成空间阻隔网络的同时，也极大程度的减少了涂层中微缺陷。实验结果表明，界面适配性极佳的聚脲纳米纤维（PU）与环氧树脂的交联提升了涂层阻隔性能，同时改善了涂层的力学性能和储能模量，赋予水性环氧涂层极佳的防腐耐磨性能。该文章近日以题为“Polyurea as a reinforcing filler for the anti-corrosion and wear-resistant application of epoxy resin”发表在知名期刊Progress in Organic Coatings上。论文的第一作者为西南交通大学材料科学与工程学院研究生黄宇，通讯作者为樊小强教授。 

图1. (a) 聚脲纳米纤维的合成和(b)环氧复合涂层的制备流程图.

图2. 聚脲纳米纤维扫描电子显微镜形貌.

图3. 不同聚脲纳米纤维含量的涂层截面图(a) 0 wt.%, (b) 0.25 wt.%, (c) 0.5 wt.% (d) 1 wt.%.

图4. 不同聚脲纳米纤维含量的树脂涂层耐盐雾环境评价.

图5. 构筑的聚脲纤维强化复合涂层防腐蚀和调控力学性能的机制。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.107049

团队简介：

  西南交通大学材料服役行为科研团队在国家级人才、学校首席教授朱旻昊教授带领下，围绕高铁、核电、航空、能源等高端制造领域的关键零部件的磨损、疲劳和腐蚀等服役行为，开展材料损伤机理、摩擦学设计、表面工程设计、防护材料研发、失效分析与状态监测、服役安全评价的研究、及相关计量检测装备研发制造，致力于成为装备全生命周期技术服务方案提供者，其中在微动磨损与微动疲劳等领域的研究处于国际领先水平。

  个人主页：

  https://faculty.swjtu.edu.cn/zhuminhao/zh_CN/index.htm

  https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index.htm