Page 112 - 2025年7月防腐蚀专辑

王 冰等：石墨烯基自修复防腐涂层的研究进展

丙烯酸（PAA）和聚苯乙烯磺酸（PSS）及石墨烯纳米片 等 采用水热法将 ZIF-8 锚定在 rGO 表面，再以介孔
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（GNP）通过层层静电作用力负载在一起，而自修复是 SiO 壳层施以支撑作用，合成具有 pH 响应性能的自
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通过静电和氢键相互作用的可 性以及 bPEI、PAA 修复涂层，有效提高了功能性分子负载能力。另一
和 PSS 在水分子存在下的增强 移来实现。当涂层 种方式是通过官能团接枝在石墨烯上进行氧化还原
受损，氢键与静电相互作用消失，涂层可吸水软化， 催化，促使金属表面形成致密的 化膜，如 Ye 等 在
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bPEI、PAA 和 PSS开始移动，当 移到受损位置后，氢 石墨烯上接枝硅化苯胺三聚体（SAT）并将其分散在
键与静电作用力恢复，从而达到修复涂层的效果。 EP 基体中，促进金属表面 化膜的形成，抑制腐蚀进
自修复涂层的自修复能力在水下环境中一般表现较 一步扩散。
差，为了解决这个问题，研究学者利用主 体相互作 2. 3 复合机制
用，调节聚合物链的流动性，使主 体部分密切接 基于本征型自修复机制的涂层体系，石墨烯衍
触，相互作用恢复后修复涂层，成功构建了新型的可 生物通常以促进涂层提高能量转换效率的形式，

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在水下自修复的防腐材料。Liu 等 合成乙二胺- - 助涂层受热均匀，提高自修复效率，或作为可 键的
环 精/氧化石墨烯（CD-G）并将其引入到 EP 网络 载体，促进可 键的重组，实现涂层自修复；而对于
中，其中 -环 精作为主体与 GO 表面共价结合，与 外 型自修复机制的涂层体系，石墨烯衍生物具有
作为 体部分的金刚烷乙二醇二缩水甘油醚 活性位点及较大的比表面积，作为缓蚀剂和聚合物
（ADGDE）混合均匀，通过主 体之间的动态识别，实 修复剂的有效载体，可以增大分子负载率，延长自修
现涂层的水下自修复，同时 GO 纳米片的掺入很好地 复功能服役期限。将外 型自修复与本征型自修复
提高了涂层的抗渗透能力，在一定程度上提高了防 相结合，将会得到更高效、更持久的自修复涂层。
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腐性能。 Yang等 利用 π-π相互作用将单 酸（TA）和呋喃衍
2. 2 外 型石墨烯基自修复涂层 生二胺（GTF）锚定在 GO 表面，然后将其混合在丙烯
酸树脂中，制成含有 2种自修复机制的涂料。当涂层
在外 型自修复涂层中，石墨烯因其特殊的
受损时，纳米颗粒释放出来形成 化膜，阻止腐蚀介
元碳结构及 π-π 相互作用可吸附多种修复剂，同时
质进一步侵入，另一方面借助 GO 及 GTF 良好的光热
GO等石墨烯衍生物具有独特的活性位点可以进行改
转换效率，在红外光激发下，涂层受损区域迅速达到
性，另外，石墨烯具有极大的比表面积，这使得石墨
T ，分子链 移并重新 从而实现自修复。
烯基纳米容器的吸附能力高于其他的无机纳米容 g
器，为各种外 型修复剂的加入提供了大量 试机 3 烯 物对自 复涂层 性
会 。Kasaeian 等 通过 GO 纳米片吸附 1H-苯并咪 能的 升 用
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唑（BIM）形成 BIM 官能化 GO（GO-BIM），并将其均匀
分散在 EP 基体中，合成了具有自修复性能的防腐涂 石墨烯衍生物加入涂料中可提升涂层的阻隔作
层。当在阳极区域发生腐蚀反应使得局部 pH 降低， 用和力学性能。近年来研究发现将涂料自修复性能
BIM 分子可以吸附氢离子并被催化，与产生负电荷或 与石墨烯衍生物优异性能相结合以实现修复性能及
通过 Cl 吸附而带负电的金属表面之间产生了静电吸 涂料基础性能的双重提升是可实现的，引起了不少
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引力可以减缓阳极位置的腐蚀。进一步通过划痕实 关注。
验，验证内部沉积的膜形态与 BIM 相似，表示填充 3. 1 力学性能
GO-BIM 的涂层对于钢材具有良好的保护效果及腐 常规自修复材料力学性能较差，特别是强度和
蚀抑制效果。通过预合成法制备具有自响应功能的 抗断裂性能 ，一定程度上限制了自修复材料的广泛
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聚合物修复剂可实现修复实时响应及提高分子的负 运用，因此自修复涂层力学性能改善问题引起较多

载力。将沸石咪唑酯骨架−8（ZIF-8）纳米结构中 2- 关注。石墨烯衍生物结构中 C—C 键较为稳定，极难
甲基咪唑抑制剂可在弱酸性条件下分解释放的能力 被破坏，因此石墨烯衍生物具有良好的结构刚性，运
与介孔 SiO 结合，提高其在 EP中的分散性，并且防止 用到涂层中可增强涂层的柔韧性及耐冲击性 ，但是
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其在分解后形成缺陷，再辅以 GO 良好的屏蔽性能， GO 及 rGO 均因为 π-π 相互作用及层间作用力容易
可有效提高涂层被动屏蔽和主动修复性能。Zhong 发生团聚，在涂层中分散不均匀。未经改性的材料
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