2024年，全球海洋经济规模超过3万亿美元，占全球GDP的3.5%。无论是海上运输、海洋渔业，还是海上石油和天然气开发以及海上风电，各个领域都依赖于各种类型的船舶和海洋工程设备。金属及其合金凭借出色的机械强度和优异的焊接性能，成为船舶和海洋工程领域最常用的工程材料之一[1]，[2]。然而，由于大多数金属材料的固有特性以及海洋环境因素（如海水中高浓度的腐蚀性介质Cl−、SO₄2−和Mg2+、高湿度和强紫外线辐射）的影响，海洋腐蚀和生物污损被认为是严重威胁船舶和海洋工程设备运行可靠性的两大因素，每年造成巨大的经济损失[3]，[4]。
在海洋工程设备表面涂覆抗腐蚀和防污涂层是目前解决这些问题的最有效方法[5]，[6]，[7]，[8]。抗腐蚀涂层作为屏障层，有效拦截和排斥腐蚀性介质与基材的直接接触，从而防止或减缓腐蚀。防污涂层通过其低表面能特性或释放重金属离子和有毒化学物质，有效抑制或消除海洋生物的附着和污损[9]，[10]。然而，现有的有机抗腐蚀涂层容易因溶剂挥发而产生微孔和微裂纹等缺陷，从而降低涂层的机械性能和抗腐蚀性能[11]。防污涂层主要分为两类：释放污垢型和释放防污剂型[12]，[13]。释放污垢型的涂层（如低表面能硅涂层）存在机械强度低和基材附着力弱的问题[14]，[15]，[16]，[17]，[18]，[19]。而含有杀菌剂的防污涂层在服役过程中会释放重金属离子或有毒化学物质，对海洋环境和人类健康构成风险[20]，[21]，[22]，[23]，[24]。此外，用单一涂层同时实现抗腐蚀和防污性能极具挑战性[25]，[26]，[27]，[28]。在实际应用中，海洋防护涂层通常采用多层体系，包括抗腐蚀底漆、中间涂层和防污面漆，但这会导致应用过程复杂和成本高昂。因此，开发具有低表面能特性、优异机械性能和良好基材附着力的多功能海洋抗腐蚀和防污涂层材料具有重要的实际价值。
环氧树脂（EP）因其优异的机械性能、化学惰性、基材附着力、简单的固化过程和高性价比，在海洋涂层应用中得到广泛应用[29]，[30]。然而，环氧涂层固化过程中形成的结构缺陷（如内部微孔）会削弱其抗腐蚀性能。此外，环氧树脂的高表面能和亲水性可能促进海洋生物的附着和繁殖，导致污损[31]。大量研究表明，降低涂层的表面自由能可有效减少污损程度[32]，[33]。Baier曲线[34]基于Baier等人的研究得出，表面能和污染物附着度并非严格成正比。当涂层表面能介于20至30 mN·m−1之间时，污染物附着度达到最低[35]。因此，为应对海洋抗腐蚀和防污环氧涂层的关键挑战，引入功能性填料以降低表面能并增强机械性能和抗腐蚀性能是一种实用的解决方案。
聚四氟乙烯（PTFE）纳米颗粒因其超疏水性、优异的化学稳定性和耐高温性，被认为是降低表面能的理想材料[36]，[37]。赵等人[38]通过将PTFE纳米颗粒掺入镍-磷基体中，成功调节了表面能，使其表面能降至26 mN·m−1，同时显著降低了细菌附着。然而，超疏水纳米颗粒与树脂之间的相容性和化学结合能力较差，容易导致树脂聚集，从而在涂层中产生孔隙和微裂纹等缺陷，显著降低涂层的机械强度和抗腐蚀性能[39]，[40]，[41]，[42]，[43]，[44]，[45]。自然界中的贻贝具有很强的附着能力，几乎可以附着在所有类型的表面上。贻贝的附着强度归因于其分泌的丝足蛋白中的儿茶酚结构[46]。受贻贝启发，多巴胺（DA）含有儿茶酚基团和氨基基团，在碱性条件下可自聚形成聚多巴胺（PDA），这种化合物具有很强的附着性能。PDA含有丰富的反应性官能团，如酚羟基和醌基团，与贻贝蛋白相似，使其能够牢固附着在几乎所有固体表面上[47]，[48]。
本研究利用多巴胺的自聚作用对PTFE纳米颗粒进行涂层修饰，制备了PTFE@PDA颗粒。随后，将这些改性颗粒与环氧树脂混合，制备了一种新型多功能复合涂层。经过改性的PTFE@PDA颗粒在保持PTFE纳米颗粒超疏水性的同时，在表面引入了酚羟基等活性官能团，使其能够参与树脂的共价交联，从而改善了PTFE纳米颗粒在树脂中的分散性。该研究深入分析了改性PTFE@PDA颗粒对涂层密度、机械性能、润湿性能、抗腐蚀性能、抗污性能等的影响及其作用机制。这种涂层材料结合了抗腐蚀和防污性能，为海洋工程设备提供了优异的性能、简便的制备方法和适用性。
