Page 101 - 涂料工业2024年第02期电子刊

曹 皓等：金属有机框架（MOFs）材料在防腐涂层中的应用研究进展

MOF

UiO-67 UiO-66 PCN-600（M） NU-100 Cr-MIL-101 ZIF-8 Mg-MOF-74 NU-125

金属
中心

Zr O（OH） Zr O（OH） Fe O（OH） Zr O（OH）（H O） Cr O（OH） Zn MgOH Cu
6 4 4 6 4 4 3 3 6 4 8 2 4 3 3 2

有机
配体
健
BPDC BDC M-TCPP TBAPy BDC MeIM BDC-（OH） LH
康
2 6
探
应
科
图2 常见的MOFs材料 工
·
Fig. 2 Common MOFs materials
学
艺
索
用
安
容器中 ，然后油浴加热 12~48 h。通过改变反应参 因此根据 MOFs 涂层材料的防腐机理不同，可以 全
[17]
视
开
研
技
数（包括反应温度、时间、溶剂、试剂浓度、pH），达到 将 MOFs 涂层材料分为 4 类：一是以纳米 MOFs 为填 ·
究
术
发
改变 MOFs 拓扑结构、晶体尺寸的目的。在合成后为 料的涂层材料，其制备方法通常是调整金属中心离 点
环
了获得 MOFs 的永久孔隙度和高表面积，还必须除去 子与有机配体的配比、反应条件等合成出具有一定 境
溶剂分子，用反应溶剂彻底清洗后，离心、真空干燥 粒径大小的 MOFs 粒子，然后将其添加到涂层当中，
就能得到目标产物。 利用纳米粒子的特性，物理阻隔腐蚀介质的扩散；二
MOFs 高表面积和丰富的官能团有利于其在金 是 MOFs 缓蚀涂层材料，其通常是将缓蚀剂封装进
属表面吸附的特性 ，使其在防腐涂层领域有着不错 MOFs 内腔，发生腐蚀时缓蚀剂减慢金属腐蚀速率或
[18]
的应用前景。最近，MOFs 在金属防腐表面和涂层方 者吸附在金属基体表面，阻隔其与腐蚀介质接触；三
面的潜力已经逐渐被开发出来。与一些传统的纳米 是 MOFs 自修复涂层材料，主要是在 MOFs 合成后，在
真 空 搅 拌 下 将 修 复 剂 吸 附 到 MOFs 内 部 ，或 者 在
材料不同，一些 MOFs 的配合物还具有抗菌性、自清
MOFs 形成过程中将修复剂封装到 MOFs 内部；四是
洁性和易修复性，这为开发具有多种防腐效果的自
MOFs 超疏水涂层材料，利用 MOFs 构建微纳结构，并
适应材料提供了很大的机会，同时也使得 MOFs 材料
在其官能团上引入低表面能改性剂，实现材料表面
在防腐应用领域发挥出巨大的潜力。
的超疏水。本文总结了这 4类 MOFs涂层材料的防腐
2 MOFs在涂层中的应用研究进展 原理、制备方法和研究近况，以更好地促进 MOFs 涂
层材料在防腐领域的发展和应用。
MOFs 材料开始被用于涂层体系中时，除其与树 2. 1 以纳米MOFs为填料的涂层材料
脂基体有着良好的相容性外，主要是将 MOFs 作为填 涂层固化或长期使役会导致涂层表面产生微
料，利用 MOFs 材料的纳米结构来实现对腐蚀介质的 孔、介孔等缺陷。纳米填料可弥补此类缺陷，提高涂
屏蔽。随着研究深入，MOFs 材料在涂层中的作用逐 层的使役寿命。但纳米填料极易自聚沉降，与树脂
渐由被动的物理屏蔽转向主动的自主保护，将 MOFs 相容性差，因此需在纳米材料表面嫁接其他官能团，
材料作为修复剂装载容器填充至涂层中，在涂层受 改善其与树脂的相容性。
外界刺激时响应，自主修复涂层损伤部位，实现金属 随着纳米材料科学的不断发展，纳米填料也从
的长效防腐。近期，MOFs 涂层材料的研究已发展至 传统纳米材料转向2D功能性无源纳米材料研究，如：
利用 MOFs 材料构建超疏水表面，实现对水、盐离子 氮化硼、石墨烯及其衍生物、MOFs 等。与普通 2D 纳
等腐蚀介质的隔绝。 米材料相比，MOFs 材料具有多样的层状结构、可调

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