随着人们环保意识的增强,可再生生物基材料走进了人们的视野。呋喃甲基缩水甘油醚(FGE)来源生物质,因此具有巨大的应用前景和经济效益。但是,FGE的实际应用迟迟未能推广,其关键原因在于原料和制备成本较高,有关应用的理论储备较少。基于此,本文结合前人的工作,改进设计出了一条绿色合成路线,然后将FGE作为环氧树脂的活性稀释剂、氧化石墨烯的表面改性剂与碳钢的缓蚀剂,分别研究了 FGE含量对环氧树脂粘度、热性能、力学性能、防腐性能的影响,对氧化石墨烯的影响以及FGE的缓蚀效果与机理。主要结果如下:(1)研究了催化剂种类、用量和原料配比对FGE合成反应的影响,确定了最佳合成路线:使用生物基呋喃甲醇和环氧氯丙烷为原料,50%NaOH溶液和四丁基硫酸氢铵为催化剂,水为反应溶剂,反应时间为3.5 h,反应温度为不超过10 ℃。通过FT-IR和1H NMR对产物进行了表征,结果表明:得到的产物为高纯度FGE,产率约为82%。(2)将FGE作为环氧树脂的活性稀释剂,研究了 FGE含量对环氧树脂粘度、环氧固化物热性能和环氧涂层力学性能、防腐性能的影响,并通过SEM研究了 FGE的作用机理,结果表明:当FGE的含量达到10 wt.%时,环氧树脂的粘度降低到4120 mPa·s,达到使用要求。随着FGE含量的增加,环氧固化物的热性能降低,这是因为FGE是单环氧基团降低了固化物的交联密度;但是环氧涂层的力学性能尤其是附着力和耐冲击性提高,防腐性能没有显著的变化,这是因为呋喃环的O原子可与金属形成配位键,提高了附着力和成膜性。(3)将FGE作为氧化石墨烯(GO)的表面改性剂,然后将改性后的GO添加到环氧树脂中制备环氧复合材料,并研究了改性后GO对复合材料热性能和力学性能的影响、FGE对GO的作用机理以及改性GO对环氧复合材料的增强机理,结果证明:FGE和GO发生了化学接枝反应。随着改性后GO含量的增加,环氧复合材料的热性能和力学性能提高,而这种趋势在未改性GO环氧复合材料中并未出现。这是因为FGE改善了二维片层与树脂基体间的相容性以及二维片层在树脂基体中的分散性。(4)将FGE作为碳钢的缓蚀剂添加到酸性溶液中,通过电化学实验、静态失重实验和SEM研究了 FGE的缓蚀效果与机理,结果表明:FGE是一种良好的缓蚀剂,且当其浓度为75 mg·L-1时,FGE的缓蚀效率最高。FGE的吸附模型符合Langmuir吸附模型,是一种既有物理静电吸附作用又有化学吸附作用的混合型吸附。FGE在金属表面形成金属螯合物或聚合物大分子从而形成空间网络屏障结构,阻碍水分子和氯离子的进攻,起到缓蚀作用。