Page 59 - 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

理实现大规模生产 MNs，所制得 MNs直径为 1~5 μm， 化学改性（共价改性和非共价改性）这 2 种有效的分
厚度约为 7 nm。Ding等 利用海水中的阳离子（K 和 散技术。
+
[36]
Li ），辅以高压 中的高压（约 2 MPa）和高温的共同 用纳米粒子功能化 BNNSs，可以增强纳米片分散
+
作用，实现了天然磨碎 Mica 的 层，阳离子的 入 性并保持其结构完整性，减少纳米片的表面缺陷。
弱了主体层之间的静电作用，扩大层间距离，通过海 目前，用来修饰 BNNSs 表面的纳米粒子有氧化

水液相剥离工艺制备的高质量的 MNs 厚度为 4~ （CeO）、氧化铝（Al O）、氧化锌和氧化铁（Fe O）。
2
3
3
4
2
5 nm，直径为100~300 nm。 Zhang 等 经 贝启发，利用聚多巴胺（PDA）中邻苯
[43]
此外，还有研究者通过化学剥离的方法制备 二酚基团与 Fe 之间的强配位作用，制备分散性良好
3+
MNs。Tran 等 报道了 Mica 的化学剥离法，首先将 的 h-BN@PDA-Fe O 复合材料，促进了 Fe O 纳米粒
[37]
3
4
4
3
KOH 溶解出的 K 入到 Mica 的层间空间，随后在 子在 h-BN 上的沉积。Wan 等 通过在 h-BN 上涂覆
[44]
+
250 ℃下高压处理 72 h，最后在 60 Hz、1 000 W 下微 PDA 并沉积 Al O 纳米粒子，合成了分散性良好的
2
3
波反应 5~8 min 得到单层和少层 MNs。然而，该方法 PDA-BNNSs@f-Al O 纳米杂化物。Wan 等 使用氨
[45]
2
3
需要较长的反应时间和较高的能量消耗。因此， 基功能化碳点对 h-BN 进行改性和剥离，制备了纳米
Weerasinghe 等 引入一种组合微波辅助溶剂热法， 复合材料，提高了 BNNSs 在有机基质中的相容性和
[38]
以 KOH 作为 层剂，N，N-二甲基甲 胺（DMF）作为 分散性。
极性溶剂。经过微波处理的 Mica 在超声作用下进一 共价改性主要是引入了与晶格结构相容且不会
[46]
步膨胀和分离，所制得的膨胀 MNs 向尺寸更均匀， 造成破坏的官能团。Sainsbury 等 利用过氧二叔丁
宽度在 100~300 nm，厚度在 1~10 nm。张春琪等 以 基和氧自由基在 BNNSs 表面引入烷氧基，然后通过
[39]
云 微粉为原料，通过 融循环结合超声工艺剥 H SO /H O 处理将结合的叔丁基水解为羟基。Yu
2
2
4
2
离出 MNs，其剥离产率可达到 20%，厚度为 1. 5 nm。 等 [47] 使用 3- 氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）对
[40] BNNSs进行改性，并将其加入到环氧防腐涂层中。为
Ding等 通过高效的水热剥离方法，从天然研磨 Mica
[48]
中合成了超薄 MNs（1~5 层），所获得的 MNs 产率达到 了实现更高的 APTES 接枝率，Wu 等 用 NaOH 将
75%。在 Mica 的剥离中，通过控制超声时间、溶剂类 BNNSs 羟基化后，再用 APTES 化学修饰。根据 Lewis
型和 Mica 粒径等因素，使得纳米片分散浓度最高可 酸碱理论，含有丰富胺基的 Lewis 碱倾向于与缺电子
达 0. 947 mg/mL，最薄厚度为 1. 1~1. 7 nm，与理论厚 性较强的 h-BN 复合，这为 h-BN 的表面共价改性提
[49]
度相近，说明了该方法在制备少层 MNs的能力 。 供了新的策略。Cai 等 合成了磷酸化聚乙烯亚胺
[9]
（P-PEI），利用 Lewis 酸碱相互作用，P-PEI（Lewis 碱）
2 维 材料的改性 与 BNNSs 的 原子（Lewis 酸）成键，实现了对 BNNSs
的剥离和功能化，提高了其在溶液中的分散性和稳
2. 1 BNNSs的改性 定性。此外，由于 h-BN 结构中 B—N 键的部分电离，
BNNSs因其出色的阻隔性能、机械刚度和热稳定 B 和 N 原子分别带有部分正电荷和负电荷。该特点
性而成为聚合物涂料中广受 的功能性填料。但 使 B原子位点能够发生亲核反应，N原子位点能与亲电
是由于 π-π 相互作用，BNNSs 在有机涂层中容易发 子基团发生反应。因此，各种官能团，如羟基、氨基、
生聚集堆叠，这将导致涂层中更严重的孔隙和缺陷， 醚、胺、烷基、卤素及杂原子等通过化学共价改性方
从而加速腐蚀介质的渗透 。因此，需要对 BNNSs进 法可被成功引入BNNSs骨架中 。
[41]
[50]
行表面改性以提高其与聚合物基质的相容性和分散 非共价改性涉及含有平面或芳香 结构的功能
性 。改善 BNNSs 在涂料基质中分散性的主要方法 分子通过 π-π 相互作用使 BNNSs 功能化。Chen 等 [51]
[42]
包括物理分散、化学改性和纳米颗粒表面修饰 3 种。 利用苯胺三聚体（AT）作为 BNNSs 的分散剂，通过 π-
物理分散方法，如超声波分散、 切乳化、球磨、高速 π 相互作用使 BNNSs 能够分散在环氧树脂（EP）基体
磁力搅拌等工艺在一定程度上是有利于分散性，但 中，制备不同 BNNSs含量复合涂层。Petrelli等 将含
[52]
其效果有限，维持时间较短。通常需要将这些物理 有苯基羧酸分子的 聚合物与 BNNSs 非共价结
分散方法与其他 2种方法相结合使用，以达到更好的 合，通过 π-π 相互作用剥离 BNNSs，防止纳米片重新
效果。因此，本节将重点介绍纳米颗粒表面修饰和 聚集。Lu 等 通过 π-π 相互作用将多层 BNNSs 与聚
[53]
56