Page 95 - 2025年7月防腐蚀专辑

孙 等：海洋环境智能防腐涂层：结构设计与响应机制

涂层。由于 TiO 的光效应，在波长为 260 nm 的紫外 复涂层的研究热潮 [11-13] 。
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光照射下，8-HQ 能够有效刺激释放，及时抑制金属 Liu等 利用环 精修饰 GO 作为主体分子，并在
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基底的腐蚀行为并形成新的 化层，从而实现涂层 环氧链段上接枝金刚烷，以此为 体分子，开发了一
的自修复效应。 种基于主 体相互作用的本征型自修复防腐涂层。
基于环 精与金刚烷之间的非共价键相互作用，复
合涂层表现出优异的水下自修复能力（24 h完成自修
复）。这主要归因于当涂层出现裂纹缺陷时，聚合物
基质中的金刚烷、环 精、聚合物链段分子间能发生
W b5
相互作用，并在断裂处实现分子重构，进而实现损伤

修复。
受天然珍珠层和 贝启发，Zhu 等 利用侧链具
[15]
有四重氢键的“T”型扩链剂对聚氨酯（PU）预聚体进
行修饰，并利用多巴胺（DA）修饰 GO（PDG），在 PU 与
N D<

GO 连接处引入高密度非共价氢键作用，从而增强涂
图1 TiN-BTA@mSiO 环氧复合涂层光热触发自修复机制
层的自修复性能和力学强度。为验证复合涂层的室
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Fig. 1 The schematic diagram of photothermal-triggered self-
温（25 ℃）自修复性，将该涂层 成两半，在 25 ℃环境
healing performance of epoxy resin based on TiN-
下接触 1 h，表现出良好的力学稳定性，其修复效率高
BTA@mSiO nanoparticles
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达 90. 7%。SEM 照片显示，PU-PDG-0. 5% 涂层由于
LDH 是一类常见的层状离子黏土矿物，具有优
多重氢键的相互作用，在室温接触 1 h 后，基本完全
异的离子容纳能力，可在一定条件下进行离子交
修复涂层受损区域。涂层引入人工缺陷后，在初始
换 。目前，基于其特殊的离子交换能力，LDH 已被
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阶段，缺陷处与完整处的阻抗值有明显的差异，但是
广泛应用于智能腐蚀防护领域。Li 等 利用 衍
[9]
在水中浸泡 2 h 后，缺陷处与完整处的阻抗值基本一
生物缓蚀剂修饰 MgAl-LDH。结果表明，腐蚀性离子
样。在浸泡 24 h 后，缺陷处与完整处仍表现出相近
能够通过阴离子交换触发 衍生物缓蚀剂的释
的阻抗值，说明复合涂层修复行为稳定可靠。Li等 [16]
放，从而实现优异的自修复效果。
通过喷涂方法制备了具有超快自修复性的 PU 涂层。
外 型自修复智能防腐涂层适用于大缺陷的
在室温、空气条件下，PU 涂层在不需要任何外界条件
修复，在海洋腐蚀防护领域表现出优异的防护效
的 助下，依靠自身氢键的运动可引起涂层本身微
果。然而，也存在一些制约其发展的问题。外 型
结构的断裂和重构，使得涂层在 30 min 内划痕完全
自修复涂层由于内部的修复剂无法得到及时的补
修复，表现出优异的自修复性能。
充，其修复效率会随着服役时间的延长而逐渐减弱
西科技大学 立波 课题组受丝素蛋白启
甚至消失。此外，在工业应用中，无论是将修复剂
发，制备了主被动一体化自修复 Ti C T /PU 复合涂
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直接添加进涂层内部，还是封装在纳米填料上，都 3 2
层 。复合涂层表现出优异的室温自修复能力，修
[17]
必须确保其化学和物理稳定性，这也直接决定了涂 复率高达 140%。这主要归因于在制备涂层过程中，
层的自修复性能。未来应重点关注提升外 型自 将二硫键和能够形成氢键的扩链剂添加到 PU 分子
修复防腐涂层的修复性能、多次修复以及环境适应 链段中，赋予涂层优异的自由基转移和氢键动态重
性等方面。 组的性能，从而实现高效自修复腐蚀防护。此外，
1. 1. 2 征 修复防腐涂层 复合涂层也表现出优异的长效腐蚀防护能力，在经
本征型自修复防腐涂层是指聚合物基质或者填 过 3. 5%NaCl 溶液浸泡 14 d，其低频阻抗值高达
料之间特殊的化学键或者官能团在光、热或者磁等 10 Ω·cm ，相比纯 PU 提升 1 个数量级。这主要归因
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外部条件刺激下发生断裂、重组，从而实现自修复。 于 Ti C T 能够发挥片层结构优势，延长了腐蚀介质的
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2002 年，Chen 等 利用马来 亚胺和呋喃单体之间 扩散路径；氨基酸也能在涂层受损后迅速吸附在金
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的 Diels-Alder 环加成反应，开发了一种在加热条件 属基底形成保护膜。
下可实现自 合的涂层。自此，开启了本征型自修 基于化学键动态可 反应思路，河北工业大学
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