Page 57 - 2025年7月防腐蚀专辑

敏 等：绝缘二维纳米材料的制备及其改性有机涂层防腐性能的研究进展

增强其防腐能力 。将具有“纳米屏障”效应的二维 米片的改性方法，并对功能化二维纳米材料功能涂
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材料作为功能性纳米材料加入涂层中，是提高有机 层的防腐性能进行了介绍和评述。最后对 BNNSs、
涂层防腐性能的最佳选择 ，常用二维纳米材料种类 MNs基防腐涂料的未来发展进行了展望，并提出了工
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如图 1 所示 。石墨烯作为一种典型的二维材料，具 业应用面临的挑战。
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有优异的阻隔性能，可防止氧气、水等腐蚀介质进入
金属基体表面 。然而，石墨烯的高导电性会导致 1 BNNSs和MNs 维材料的制备
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“电偶腐蚀”，加速了涂层在长期服役过程中腐蚀的
常用的二维纳米材料制备方法主要有机械剥
发生 。因此，有必要选择其他具有良好绝缘和阻隔
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离、化学剥离、湿化学法、化学气相沉积、 冲激光沉
性能的新型二维纳米材料来提高有机涂层的防腐
积以及液相剥离法。
性能。
1. 1 BNNSs的制备

在 BNNSs 的制备中，由于相邻 BNNSs 层之间的
部分离子键，使其与石墨烯相比，很难从大块材料的
剥离中获得BNNSs 。
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机械剥离是指通过施加外力，将二维纳米材料

从其原始的三维 体材料中分离出来的一种制备方
法。Chen 等 利用低成本、可生物再生的 晶体
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作为添加剂，通过简单的球磨，在短时间内生产出

1
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接枝的 BNNSs，产率高达 87. 3%。Ding等 以 2-
酸（FA）为改性剂，通过简单的球磨技术合成了少层
图1 二维纳米材料的 种类 BNNSs，制备的 BNNSs 平均厚度约为 2 nm，产率高达
Fig. 1 Common types of two-dimensional nanomaterials
98%，在水中的分散质量浓度为 35 mg/mL。然而，固
绝缘二维纳米材料是指在二维平面上具有绝缘 态球磨会导致 比较低且表面缺陷较多。相反，
性质的纳米材料。早期在防腐领域研究较多的绝缘 湿式球磨是一种通过 弱冲击能来实现高长径比
二维纳米材料主要有层状双金属氢氧化物（LDHs）和 BNNSs 生产的方法。Zhao 等 开发了一种可持续的
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脱土 。但到目前为止，仍没有关于 LDHs 稳定且 机械化学剥离方法，通过加入聚丙交酯辅助球磨从
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高质量地大规模工业化合成的报道，且现有的 LDHs 块体 h-BN 合成 BNNSs，产率达到 74%，并且制备的
合成和 脱石改性方法中都存在着环境污染等问 BNNSs具有超高长径比和低缺陷度，在液体中表现出
题 。因此，研究人员将目标转移至其他绝缘二维纳 优异的分散性能。Wang等 在球磨法的基础上进行
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米材料，例如， 方氮化 （h-BN）和云 （Mica）。通 改进，除了球磨珠对材料 切外，还加入了黏性高分子
过对其简单有效地剥离，即可获得对应的二维纳米 聚乙烯亚胺（PEI）作为辅助剥离，以增强对二维材料的
材 料 ，如 氮化 纳 米片（BNNSs）和 云 纳 米 片 向剥离作用。该方法获得的二维材料产率及单层率
（MNs）。成功剥离后获得的 BNNSs，具有出色的导热 高，材料缺陷少，普适性强。但其辅助剥离介质价格昂
性和稳定性、抗渗性、机械性能、耐磨性和宽带隙，被 贵，并且需要高温或者酸洗才能去除，进一步提升了制
广泛称为“白色石墨烯”，可用于介电基板、电子封 备成本。总之，机械剥离（如球磨等）获得的晶体 向
装、大功率设备、防腐涂层、电化学储能和热管理 。 尺寸大，难以精确控制纳米片的尺寸和形状。
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Mica 是一种天然的片状硅酸盐材料，不仅具有突出 化学剥离是指采用化学氧化或离子 层的手段
的物理稳定性、绝缘性和耐高温性，而且具有二维层 对层状物质进行剥离的制备方法。该过程涉及使用
状结构，可以在涂层中形成平行排列，使 MNs 也成为 化学试剂（如酸、碱或氧化剂）来分解块状 h-BN 并产
了石墨烯的潜在替代品 。此外，Mica还具有优异的 生 BNNSs。田 等 以 NaCl-KCl 为介质，以 砂和
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紫外线屏蔽能力。 三聚氰胺为原料，采用化学剥离法在 900~12 00 ℃条
本文重点综述了制备二维纳米材料的剥离方法 件下制备 BNNSs，所得 BNNSs 的厚度为 10~40 nm。
和国内外对于 BNNSs 和 MNs 这两种典型绝缘二维纳 受海 岩石自然剥落的启发，Zhao 等 引入了“化学
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