涂層技術(shù)是腐蝕領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的防腐手段之一。在苛刻且復(fù)雜的海洋環(huán)境中，防護(hù)涂層在服役過程中易產(chǎn)生微孔和裂紋，這使涂層的防護(hù)性能大打折扣。因此開發(fā)具有主動(dòng)防護(hù)（自修復(fù)）能力的涂層成為腐蝕防護(hù)領(lǐng)域重要的發(fā)展方向，引起科研工作者的廣泛關(guān)注。根據(jù)不同的防護(hù)機(jī)制，可將其分為本征型和外援型涂層。其中外援型涂層的主動(dòng)防護(hù)能力往往取決于填料的分散性、不同pH下的穩(wěn)定性和所負(fù)載緩蝕劑的有效釋放率等諸多因素，且如果只有納米容器這種單一防護(hù)功能的涂層，在苛刻環(huán)境很難具有長效性能。因此研發(fā)具有物理阻隔、納米容器負(fù)載且環(huán)境友好的外援型智能防腐涂層是目前領(lǐng)域的迫切需求且極具挑戰(zhàn)性。

鑒于此，碩士研究生李昊在中科院寧波材料所趙文杰研究員和北京科技大學(xué)強(qiáng)玉杰副教授的聯(lián)合指導(dǎo)下，選擇了一種環(huán)保的藥物型緩蝕劑2-巰基苯并咪唑（M），將其原位嵌入氧化石墨烯納米片（GO）上的沸石咪唑骨架-8（ZIF-8）中，制備了具有良好分散性和功能性的M-ZIF-8/GO復(fù)合納米材料。并進(jìn)一步將該納米材料引入水性環(huán)氧樹脂中，制備了具有優(yōu)異主動(dòng)防護(hù)性能的M-ZIF-8/GO/EP復(fù)合涂層。GO納米片能在涂層內(nèi)部形成迷宮阻隔效應(yīng)，而由鋅離子、2-甲基咪唑和2-巰基苯并咪唑構(gòu)成的M-ZIF-8，則能有效的提升涂層的交聯(lián)密度和填料的相容性，且能高效釋放緩蝕劑。

基于XPS結(jié)果中的N-Zn和S-Zn鍵，M-ZIF-8/GO中M的負(fù)載機(jī)理可以通過M和Zn2+之間的配位反應(yīng)來進(jìn)行解釋。UV-vis和SEM結(jié)果表明M-ZIF-8/GO具有顯著的pH觸發(fā)活性。原位電化學(xué)測試技術(shù)證明M-ZIF-8/GO/EP復(fù)合涂層具有優(yōu)異的自修復(fù)性能，這歸因于緩蝕劑在局部環(huán)境pH變化后的智能釋放以及在金屬表面的再吸附成膜。另一方面，M-ZIF-8/GO還能促進(jìn)環(huán)氧樹脂固化時(shí)的開環(huán)反應(yīng)，大大提高了M-ZIF-8/GO的相容性和環(huán)氧涂層的交聯(lián)密度，基體涂層的防腐性能也得到了顯著的提升。顯然，M-ZIF-8/GO/EP復(fù)合涂層作為長效的金屬智能防腐蝕涂層具有廣闊的潛力。相關(guān)工作發(fā)表在腐蝕領(lǐng)域頂刊Corrosion Science.

論文鏈接 https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109715

圖1：M-ZIF-8/GO復(fù)合納米材料的制備原理圖

圖2：GO、ZIF-8/GO和M-ZIF-8/GO的TEM和SEM圖，以及M-ZIF-8/GO中各元素的EDS全譜和含量。

圖3：M-ZIF-8/GO在不同pH值下的UV-vis釋放曲線和SEM圖

圖4：引入缺陷后,不同涂層在3.5 wt% NaCl 溶液中的原位自修復(fù)

圖5：M- ZIF-8/GO/EP涂層的防腐和自愈合機(jī)理示意圖