环氧树脂凭借其优异的力学性能、附着力及抗腐蚀性能，被广泛应用于海洋防腐涂料领域。然而，传统环氧树脂在高温、高湿及强紫外线环境下易发生老化降解。此外，其固有的热固性交联网络结构导致材料难以回收再利用，从而引发严重的环境污染（如“白色污染”）。香草醛基席夫碱键（亚胺键）作为一种可逆动态共价键，其结构中亚胺键与苯环形成的共轭效应可有效提升材料的耐候性。然而，相较于传统共价键，动态席夫碱键的键能较低。因此，探究动态交联网络的引入是否会损害环氧树脂基体的机械强度与长期防腐蚀性能，成为该技术路径的关键考量因素。鉴于此，开发兼具高机械性能、可回收性、优异耐腐蚀性及抗老化性的多功能环氧树脂复合材料具有重要的研究价值与应用前景。

  为开发兼具高强度、可回收性与耐老化性能的环氧防腐涂层，华南农业大学材料与能源学院杨卓鸿教授和胡洋副教授带领的生物基功能高分子材料研究团队与加拿大阿尔伯塔大学曾宏波教授所在团队相互合作，在环氧防腐涂层设计与制备方面取得重要进展，开发出一种基于香兰素衍生固化剂与改性氧化石墨烯（GOP）的高性能环氧防腐涂料。该研究以生物基香兰素和聚醚胺 D230 为原料，合成了一种含动态亚胺键（席夫碱）的胺类固化剂（VAN-D230），并将其与GOP粒子协同复配，制备出综合性能优异的复合涂料体系。通过对 GOP 添加量的系统优化，研究发现当 GOP 负载量为 0.1 wt% 时，涂层展现出最优的综合性能，包括力学性能、热机械性能、应力松弛能力、物理可回收性、抗老化性能以及耐腐蚀性能。该复合涂层体系在严苛海洋环境防腐领域展现出广阔的工程应用前景。

  相关研究成果以“Vanillin-based imine curing agent for high-strength, recyclable, aging-resistant, and anticorrosive epoxy composite coatings”为题在国际知名期刊Composites Science and Technology（IF 2025 = 9.8）上发表。论文的第一作者为团队2022级博士研究生杨绍恒，通讯作者为杨卓鸿教授、胡洋副教授和曾宏波教授，研究得到了广东省科技计划国际合作项目等项目的支持。该研究通过将基于香草醛的固化剂与环氧树脂结合，并引入改性氧化石墨烯作为增强填料，成功构建了兼具高强度、可回收性、优异耐老化性能与持久耐腐蚀性的环氧复合涂层体系。该工作为动态共价键交联网络材料在严苛海洋环境防腐领域的应用提供了新的研究思路与实践范例。

图1（a）含席夫碱固化剂VAN-D230和（b）复合环氧树脂的反应过程和机理示意图。

图2 VAN-D230固化剂的（a）FT-IR和（b）¹H-NMR谱图

图3（a）E51/D230和E51/VAN-D230的DSC谱图；（b）E51/VAN-D230不同升温速率的 DSC谱图；（c）T_p和β的线性拟合图；固化后样品的（d）ATR-FTIR谱图，（e）DSC谱图和（f）数码照片。

图4 环氧固化膜的（a）储能模量 E’，（b）损耗因子 tan δ，（c）TGA和（d）DTG谱图；环氧固化膜的（e）拉伸应力-应变曲线和（f）弯曲应力-应变曲线。

图5 （a）不同固化膜样品在 180 oC 下松弛模量变化；E51/VAN-D230 固化膜（b）在不同温度下的弛豫模量变化，（c）使用 Arrhenius 公式计算动态键活化能，（d）形状记忆行为，（e）DMA 测试形状记忆循环性能，（f）焊接行为数码图片。

图6（a）不同固化膜在 190 oC、20 MPa 和 60 min 后的热压工艺图；（b）E51/VAND230和（c）0.1% GOP 固化膜的应力-应变曲线；（d）不同固化样品在循环回收过程中的韧性恢复率。

图7 （a）固化膜加速老化试验的流程图；（b）E51/D230、E51/VAN-D230 和 0.1% GOP 固化膜的紫外-透射光谱；固化样品在（c）20天和（d）40天加速老化试验后的应力-应变曲线；（e）E51/D230、（f）E51/VAN-D230和（g）0.1% GOP固化膜在加速老化试验后的动态热机械曲线。

图8 不同涂层在3.5 wt% NaCl 溶液中浸泡不同天数的电化学谱图：（a）E51/D230，（b）E51/VAN-D230，（c）TPDC/T403和（d）0.1% GOP 的 Bode-Impedance 谱图；（e）E51/D230，（f）E51/VAN-D230，（g）TPDC/T403 和（h）0.1% GOP 的 Bode-Phase 谱图；（i）E51/D230，（j）E51/VAN-D230，（k）TPDC/T403 和（l）0.1% GOP 的 Nyquist 谱图。

图9 不同固化涂层在3.5 wt% NaCl 溶液中浸泡 100 天的（a）低频阻抗模量 Z_0.01，（b）断点频率 f_b，（c）等效电路和（d）拟合涂层电阻 R_c 值；（e）不同涂层金属基材的扫描电镜图像。

图10（a）E51/VAN-D230和GOP纳米粒子之间组成的聚合物网络结构。（b）聚合物分子链和GOP纳米粒子之间的界面相互作用。（c）0.1%GOP复合涂层的抗老化和防腐机理图。

亮点小结

  综上所述，该研究团队以生物基香草醛和聚醚胺D230 为原料，成功合成了一种含动态亚胺键的环氧树脂固化剂（VAN-D230）。通过将改性氧化石墨烯（GOP）纳米粒子作为增强填料引入体系，并与环氧树脂 E51 进行固化反应，制备出兼具高强度、优异耐老化性及持久耐腐蚀性的复合涂层。在该环氧固化交联网络中，动态席夫碱链段的引入赋予了固化材料显著的物理可回收性能。VAN-D230固化剂分子结构中苯环与亚胺键形成的共轭效应，是涂层获得优异耐老化性能的关键机制。同时，改性氧化石墨烯（GOP）作为增强填料，其与树脂基体间存在相互作用力，有效提升了材料的交联密度，从而保障了涂层的高机械强度与长期耐腐蚀性能。该研究工作为开发应用于严苛海洋防腐环境的高性能环氧Vitrimer材料提供了重要的理论依据与材料设计策略。

  杨卓鸿教授团队长期致力于环氧乙烯基酯树脂结构设计、氧化石墨烯纳米材料化学改性、超疏水结构设计以及类玻璃体Vitrimer材料构筑等研究。据悉，其团队研究成果近年来相继发表于《Chemical Engineering Journal》、《Journal of Hazardous Materials》、《Composites Science and Technology》、《Corrosion Science》等防腐领域和材料领域国际知名期刊。

  相关论文链接：

  https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2025.111282

  https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c06975

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150539

  https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.111956

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149316

  https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109308