Page 104 - 2025年7月防腐蚀专辑
P. 104

晨 等：自预 自修复双功能智能防腐涂层的研究进展










                                   H'                      1%b5
                                                                              Ri[  #QWf3

                                                  f8

                                                  f8


                                  D<8Qv         eev                     v               v

                                图2 掺 有CA@Ca-APhen的环氧涂层自预 和自修复功能生效机制示意图
                  Fig. 2  Schematic of the self-warning and self-healing activation mechanism of epoxy coatings doped with CA@Ca-APhen
             MOFs 已显示出其作为高性能防腐涂层填料的应用                           计，将具有自修复、自预 或者其他功能的基团连接
             前景 。因此，MOFs 材料及其衍生材料在自预 自                          在聚合物分子骨架，从而实现智能化。具有自修复
                 [23]
             修复双功能智能涂层领域也有着极大的应用潜力。                             或自预 功能的智能响应聚合物已 见报道。其
                 Liu 等 构建了一种具有原位腐蚀感测和主动保                        中，聚合物基体材料主要借助聚合物内部和聚合物
                      [24]
             护功能的智能防腐系统：以沸石咪唑酯骨架系列                              之间的范德华键、氢键等弱相互作用力实现修复。
            （ZIFs）的 ZIF-7 为核心、聚乙二醇-单 酸为壳的纳                      通常，聚合物涂层受到腐蚀后，发生弱键断裂、链段
                                                                              [26]
             米容器（ZIF-7@PEG-TA）被加入环氧涂层中。壳层                       运动、二次交联 以实现自修复的功能。而自预 功
             TA 遇到腐蚀产生的 Fe 产生显色效应，从而发挥早                         能的实现则是通过引入荧光物质，或是能够与金属
                                  3+
             期腐蚀预 功能。由于 ZIF-7 的 pH 响应特性，阳极                      基体结合产生荧光、显色现象的物质                  [26-27] ，以便使用
             区域局部酸化导致纳米传感器分解，从而快速释放                             者在金属基体受损后能及时发现并采取 施。在此
             大量苯并咪唑（BIM），有效抑制了涂层/金属界面处                          基础上，自预 自修复双功能的智能涂层正是对这
                                                                2 种功能进行结合，从而实现更高效、长期、 敏的腐
             的腐蚀扩展。该纳米容器的响应时间很短，在 NaCl
                                                                蚀防护。
             溶液中浸泡 10 min，人工划痕的样品就出现明显的
                                                                     基于上述的设计思路，Liu 等 设计了一种超分
                                                                                               [28]
             色显色现象。涂层添加 ZIF-7@PEG-TA/EP 之后，在
                                                                子聚氨酯涂层 PI-HP，在聚合物主链（PTMG）上接枝
             浸泡 24 h 时呈现出最低的导纳值，且缺陷区域的比
                                                                了腐蚀探针 1，10-菲 啉−5-胺，具有变色响应的能
             例随着浸泡时间的延长而减小。这些结果证实了
                                                                力。当涂层出现细微损伤，可通过光学颜色变化或
             ZIF-7@PEG-TA有效实现了自修复功能。
                                                                荧光 色及时报 其演变过程，达到腐蚀预 的效
                 多级结构微/纳米容器通过精细的内部结构和有
                                                                果。如图3所示，浸泡3 min，样品即出现初步的显色现
             序的形态，实现了多功能性和性能优化，在自预 自
                                                                象。此外，聚合物骨架中存在的氢键使得涂层具备室
             修复智能涂层领域有着较大的应用前景。然而，多
                                                                温、盐水、低温（-20 ℃）环境下的自修复性能，在划伤
             级结构微/纳米容器的制备工艺复杂，需要多步骤和精
                                                                30 min后，破损位置就已经开始 合， h后 合完全。
                                                                                                3
             细的制备过程，工业化难度大。另外，高度有序的结
                                                                     此外，Luo等 通过原位Schiff碱反应与环氧树脂
                                                                               [29]
             构在长期使用中容易发生  或降解，造成其功能的
                                                                分子偶联，制备了一种非常规荧光聚合物 HP/MB（图
              失。此外，多级结构微/纳米容器粒子的表面功能化
                                                                4），该聚合物由超支化聚 胺-胺（HPAMAM）和带醛基
             工艺复杂，需精确控制化学反应和物理条件。                               的生物基香兰素单体（MB）构建而成。聚合物涂层涂覆
             1. 3   能响应聚合物型                                     在 Q235 碳钢表面，其共聚结构中的杂化交联网络为
                 智能响应聚合物又称刺激响应聚合物，是指一                           HP/MB材料提供了高机械性能和快速自修复能力，可
             类可以根据环境变化发生结构与性能响应的聚合物                             在 140 ℃和 1. 5 MPa 压力下 4 min 内 合。在腐蚀后
             材料，收到外界物理或化学刺激时，可将环境信号转                            期，当自修复功能失效时，HP/MB与腐蚀产生的Fe 发
                                                                                                            3+
             换为光信号、电信号或机械信号等 。                                  生反应，快速实现荧光 灭，从而达到自预 效果。
                                           [25]
                 制备智能响应聚合物涂层，主要是通过分子设                                智能响应聚合物为涂层提供了直接的损伤修复

                101
   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109