随着人们对海洋作业开发的日益加深,各种船舶和海洋设施的防护变得尤为重要。涂层高分子材料以其优越的性能应用于人们生活的各个方面,防腐涂料已成为全世界公认的防止船舶和海洋设施免受生物污损的行之有效的方法。涂覆了涂料的船舶及海洋设施能极大地隔绝海洋中各种藻类、细菌微生物的接触,降低因海洋微生物附着造成的船体及设备的腐蚀、航速减慢、燃料消耗增加、经济损失巨大等问题。而其在典型严酷的腐蚀条件下的分解过程及腐蚀机理,决定了金属基体表层防腐涂料的使用寿命从而直接关系到它所保护的金属基体材料的腐蚀程度,最终影响到金属构件的服役寿命。因此海洋环境中涂层的微生物分解与腐蚀成为限制涂层防护性能与使用寿命的关键问题。然而,关于海洋微生物对环氧树脂的腐蚀过程及分解机制的报道仍属空白。本论文以中国科学院金属研究所提供的富铝环氧树脂涂料作为研究对象,将浸泡在菌液浸泡系统与无菌海水浸泡系统的涂层作比较,使用电化学交流阻抗技术(EIS)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)、红外光谱(FTIR)、接触角测试等技术研究海洋微生物对涂料防护性能的影响和生物降解机制。EIS结果显示,假单胞菌、弧菌、黄杆菌对涂层阻抗减少均有影响,涂层在海洋微生物的作用下使用寿命和防护性能降低。其中假单胞菌对环氧涂层的腐蚀作用效果显著,弧菌腐蚀作用效果较假单胞菌减弱,黄杆菌效果不显著。假单胞菌系统中涂层阻抗浸泡前48h涂层阻抗就下降三个数量级,且在浸泡第45d出现透水失效现象,比无菌海水中浸泡的涂层早了 100天。弧菌与黄杆菌浸泡系统的涂层浸泡前48h涂层阻抗分别下降两个及一个数量级,透水失效现象分别出现在浸泡80d和140d。SEM观察表明,与无菌海水浸泡系统中的涂层相对比,海洋微生物浸泡系统中的涂层表面均有细菌生物膜附着,涂层的表面出现明显的腐蚀和孔洞等退化现象。EDS元素面扫描结果揭示涂层物质组成变化,相比于无菌海水浸泡系统中的涂层,假单胞菌作用使涂层氧元素含量剧烈增加,弧菌作用下涂层氧元素略有升高,而黄杆菌涂层组成未有明显变化。FTIR结果揭示了微生物作用下涂层官能团及结构变化,相对于无菌海水涂层的-OH吸收锋,假单胞菌中涂层的-OH吸收锋相对强度剧烈增加,弧菌中涂层的-OH吸收锋相对强度略有增加,而黄杆菌假涂层的-OH吸收锋相对强度相对无菌海水涂层-OH吸收锋相对强度基本未有变化。结合红外光谱图其他官能团特征可知-OH吸收锋相对强度反映环氧涂层结构中羟基和羧基的变化,假单胞菌中涂层羟基羧基剧烈增加,弧菌中涂层羟基羧基略有增加,黄杆菌中涂层羟基羧基基本未有变化。接触角测试中接触角反映了涂层的亲水疏水性,与红外谱图结果涂层中羟基和羧基含量变化规律相一致,羟基和羧基含量越多,涂层亲水性越好接触角越小。因此假单胞菌、弧菌对富铝环氧涂料具有分解作用,其中假单胞菌的氧化分解作用较弧菌更为明显,黄杆菌对环氧树脂不产生氧化分解作用,对涂层的防护性能和使用寿命未有影响。假单胞菌与弧菌的生物降解机制是环氧树脂被氧化形成羟基和羧基导致涂层亲水性增强,涂层结构破坏因而防护性能和使用寿命降低。