Page 94 - 2025年7月防腐蚀专辑
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孙  等：海洋环境智能防腐涂层：结构设计与响应机制

                 introduced. In  the  future，underwater  self-healing，multi-channel  defect  response，in situ

                 marine validation experiments and industrial applications will be the important trends for the
                 development of high-performance intelligent anti-corrosion coatings for marine environments.
                      Key  words：marine  environment；corrosion  protection；self-healing；self-warning；

                 intelligent response
                 早在 2017 年，中国工程院 保 院士就指出，我                      载在填料表面或者容器内部，并通过外界刺激响应
             国每年因腐蚀造成的经济损失高达 2. 1 万亿元人民                         释放，发生修复行为。早在 2001年，White等 首次将
                                                                                                        [2]
              ，约占当年国民生产总值的 3. 34% 。因此，针对                        含有修复剂的微胶 引入到涂层内部，当涂层发生
                                               [1]
             苛刻海洋环境中的关键和共性腐蚀问题，发展高性                             损伤时，微胶  壁破裂会释放出内部的修复剂，实
             能长寿命腐蚀防护技术，减少因腐蚀而引起的安全                             现涂层的自修复，修复效率最高可达 75%，从而延长
             和经济损失等问题，提升海工装备等金属构件的运                             涂层的服役周期。此后，自修复防腐涂层领域的报
             行稳定性和可靠性，具有重要的意义。                                  道日渐增多。
                 当前，海洋环境中腐蚀防护策略主要包括电化                                苯并三氮唑（BTA）是一类非常经典的缓蚀剂，广
             学保护、缓蚀剂保护和有机涂层保护等。涂覆有机                             泛应用于金属的腐蚀防护领域 。Liu 等 将环 精
                                                                                                      [4]
                                                                                             [3]
             涂层因其简单的操作、良好的稳定性和优异的力学                             （CD）引入到还原氧化石墨烯（rGO）表面制备了石墨
             性能等优势，是当前应用最广泛的一种防腐方法。                             烯基纳米容器（rGO-CD），并将 BTA 缓蚀剂负载在容
             传统有机涂层在涂覆、成膜、固化和服役过程中不可                            器内部（rGO-CD-BTA）以赋予环氧涂层优异的自修
              免地会产生微缺陷，从而导致涂层快速失效。尤                             复能力。相比于 pH=4 和 7 的服役环境，GO-CD-
                                                                                                       r
             其是在海洋环境中，随着服役时间的延长，损伤区域                            BTA 在 pH=10 时拥有最大的曲线斜率（0. 278），表明
             会  向外扩展，引发严重的界面腐蚀 至涂层剥                             复合涂层具有优异的基于 pH 刺激响应性；微区电化
             离失效。因此，在发生损伤时立即精准地定位缺陷                             学（LEIS）测试结果表明，由于 BTA 的刺激响应释放，
             和腐蚀区域，同时对损伤区域进行高效及时的修复，                            复合涂层（rGO-CD-BTA/EP）划痕附近的电化学反应
             从而降低生产、维护成本，开发环境智能响应型防腐                            会受到很大的抑制，腐蚀面积和反应程度随时间的
             涂层，大幅度延长海工设施等金属装备在海洋环境                             延长不断减少，说明其具有优异的刺激响应自修复
             中的长效稳定服役具有重要意义。                                    性能。Ouyang 等 对介孔二氧化硅（MSN）表面进行
                                                                                [5]
                 因此，本文在介绍环境智能响应型防腐涂层概                           硅烷改性，负载 2-巯基苯并 唑（MBT），并结合层状
             念的基础上，分类总结了国内外海洋苛刻环境下自                             双金属氢氧化物（LDH），得到基于 pH 响应释放的
             修复、自预 等涂层的最新研究进展，讨论了关键因                            MSN-MBT@LDHs 纳米填料 。 结果表明 ，MSN-
             素对其腐蚀防护性能的影响，最后阐述了目前环境                             MBT@LDHs 在酸性条件下（pH=2），MBT 会大量释
             智能响应型防腐涂层面临的机遇和挑战，并展望了                             放，从而修复涂层缺陷。
             其发展方向与趋势。                                               北京科技大学张达   团 基于氮化钛
                                                                （TiN）纳米颗粒的光热响应特性制备了一种具有双
             1    能响应涂层                                         重作用的自修复防腐涂层 。他们设计了一种 TiN@
                                                                                        [6]
                                                                介孔二氧化硅（mSiO）核壳纳米容器，负载 BTA 分子
                 当前，智能响应型防腐涂层根据功能可分为：自                                             2
                                                                （TiN-BTA@mSiO ），并添加到可自修复的环氧涂层
                                                                                2
             修复防腐涂层和自预 防腐涂层。                                    中。在近红外（NIR）照射下，TiN 的光热效应不仅
             1. 1  自修复涂层
                                                                可以促进 BTA 分子从纳米容器中释放到涂层缺陷
             1. 1. 1      修复防腐涂层                                处，还可以促发受损环氧树脂的自修复，实现基于
                 外 型自修复防腐涂层主要是指在聚合物基质                           光热驱动的双重自修复效果（图 1）。 He 等 将
                                                                                                            [7]
             中引入功能性填料来赋予涂层一定的自修复性能。                             8-羟基喹啉（8-HQ）和二氧化钛（TiO ）一起封装在
                                                                                                   2
             这些功能性填料主要包括缓蚀剂、修复剂等，通常负                            聚乙烯亚胺（PEI）上，构筑新型聚电解质纳米结构

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