Page 103 - 2025年7月防腐蚀专辑

晨 等：自预 自修复双功能智能防腐涂层的研究进展

损时，TA可以从纳米容器中释放出来，并与钢表面产 器有核壳结构微/纳米容器、有机/无机复合微/纳米容
生的 Fe 发生反应形成螯合物，并形成一层显著的 器和金属有机骨架化合物（MOFs）及其衍生物 [17-18] 。
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色螯合物吸附层，用于指示腐蚀的初始阶段。人工 Wang 等 合成了 pH 响应的多孔聚二乙烯苯接
[19]
划痕的样品在NaCl溶液中浸泡1 h后就可以显示出明 枝聚二乙烯苯-甲基丙烯酸共聚物核壳微球[PDVB-
显的 色。完整的样品在浸泡 28 d 期间阻抗模值稳 graft-P（DVB-co-AA）用于同时封装苯并三氮唑
]
定，表现出显著的自修复效果。通常而言，单一结构的 （BTA）和香豆素荧光探针（图 1）。研究表明，随着腐
无机微/纳米容器其内部负载的功能性 体的释放主要 蚀过程加 ，金属表面聚合物涂层受损区域的腐蚀
依靠外部压力、机械破坏等形式 ，智能化程度较低。 导致局部 pH升高，6 h内可以触发香豆素释放而产生
[12]
为了进一步提高负载容量，实现功能性 体智 荧光效应，从而实现对早期腐蚀行为的有效监测。
能释放，可采用聚合物微/纳米容器封装技术，该类 同时由 pH 变化触发释放的缓蚀剂 BTA 在金属表面
微/纳米容器 借其密 的聚合物外壳可以将被封装 形成一层致密的吸附膜屏障，实现腐蚀自修复功能，
的功能性物质有效隔绝， 免因为提前释放从而导 在3. 5 NaCl溶液中可耐腐蚀至少 1个月。
致的涂层失效。当涂层在特定环境下微球/微胶 会
打开，释放出内部封装的功能性物质来实现自修复

和自预 的功能。Sun 等 采用乳液聚合的方法，制
[15]
备了负载质量比为 1∶30 的酚 和 E51 环氧树脂的聚

脲醛微胶 （UF@PE）。随后又将微胶 分散在环氧
涂层中，涂覆在 AZ31 镁合金表面。当涂层出现机械
破坏，微胶 破裂，内部的酚 和环氧树脂从中释放

出来，并分别实现了自预 和自修复的效果。测试 Ri[ R )

结果表明，划痕处在 10 min 内即可呈现出粉红色显
图1 掺 有 PDVB-graft-P（DVB-co-AA）的自预 和自修复
示膜层破损。此外，涂层在浸泡 115 d 后仍能保持
双功能的pH响应聚合物涂层的机制
10 Ω cm 的低频区阻抗模值。
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Fig. 1 Mechanism of dual-function pH-responsive polymer
此外，Li 等 通过简单的一步光聚合法，制备了 coatings doped with PDVB-graft-P（DVB-co-AA） for
[16]

一种负载有 8-HQ 的聚合物微球（8-HQ@pTMPTA）， self-warning and self-healing
可以在酸性环境下响应释放。一旦铝合金基体发生 Liu 等 制备了一种含有 1，10-菲 啉−5-胺的
[20]
腐蚀，局部 pH 变化，从微球中扩散出来的 8-HQ 分子 pH 敏感多层壳聚 /海藻酸盐覆盖的 CaCO 微容器
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可以作为探针，与生成的 Al 结合，产生显著的荧光。 CA@Ca-APhen（图 2）。 当钢基材发生腐蚀时 ，
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人工划痕后的样品在 3. 5%NaCl 溶液中浸泡 4 h 后即 CA@Ca 响应 pH 的变化，以可控的方式释放其内部负
产生荧光响应。同时 8-HQ 兼具缓蚀剂作用，经过 载的预 剂，1，10-菲 啉−5-胺与腐蚀产生的 Fe 形
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35 d 的浸泡，涂层的低频阻抗模值几乎无变化，有效 成络合物，在腐蚀位置呈现出明显的红色，用于视觉
抑制了铝合金表面腐蚀的扩展。 预 。经过人工划痕的样品在盐雾测试 2 min 后，划
单一结构微/纳米容器设计简单，结构稳定，制备 痕处出现明显红色，并持续到测试结束（720 h），而对
工艺成熟，工业化前景较好。然而，由于结构简单， 照组没有显色现象。同时，负载的预 剂还可以抑
这类微/纳米容器对环境变化产生的响应不够 敏，
制涂层划痕内的腐蚀活动，含有 5 CA@Ca-APhen
在释放控制和响应性能方面的精准度和 活性有 微容器的划痕涂层在 3. 5 NaCl 溶液中浸泡
限。且相对而言，其负载能力较弱，部分无机基础结 144 h 后，其低频阻抗模值从 9. 13×10 Ω cm 增加到
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构微/纳米容器还存在着与涂层相容性较差的问题。 1. 19×10 Ω cm ，表明自修复功能的实现。
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这些问题也限制了此类微/纳米容器的实际应用。 MOFs 是近年来新兴的一种无机/有机杂化材料，
1. 2. 2 级结构微/ 器 是由金属离子或金属 同多 有机配体通过自组装
多级结构微/纳米容器具有多层次、多尺度或异 形成的三维多孔材料 。由于其自身具有大比表面
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质结构的内部结构特征。常见的多级结构微/纳米容 积、结构功能可调、高孔隙率、高表面活性等优势 ，
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