原位负载缓蚀剂的二维ZIF纳米材料构筑及防护机理研究
编号:241
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更新:2026-03-26 20:53:44 浏览:19次
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摘要
金属-有机骨架化合物(MOFs)因其结构可调、活性位点丰富和本征缓蚀特性,可以同时作为缓蚀剂、纳米填料和纳米容器。然而,MOF纳米颗粒对涂层被动防护效果的改善有限,一旦涂层的完整性受到损害,即使是二维MOF纳米片也不能满足长期的防腐要求,这是由于传统有机配体提供的缓蚀作用不足。
为了提高MOF纳米片对水性环氧树脂涂层的长效防护作用,通过原位负载策略将苯并三氮唑(BTA)、2-甲基苯并噻唑(2-MBT)、8-羟基喹啉(8-HQ)、水杨醛(SA)、硝酸铈(Ce(NO3)3)和钒酸钠(Na3VO4)等多种有机/无机缓蚀剂负载到叶状沸石咪唑骨架化合物(ZIF-L)中。与在水环境中引入BTA形成颗粒状结构相比,在葡萄糖酸钠的辅助下,负载缓蚀剂后ZIF-L的叶状形态得到良好的保持。同时,这些常见有机/无机缓蚀剂的成功负载证明了此原位负载方法的通用性。理论计算表明,在没有葡萄糖酸根调节剂的水环境中,BTA分子会部分作为有机配体与Zn2+配位,从而影响羟基对ZIF-L叶状结构的调节作用,导致大量颗粒形成。而对于负载BTA的ZIF-L纳米复合材料(BTA@ZIF-L),葡萄糖酸根与锌离子之间的强相互作用确保了BTA的负载不会破坏二者之间的配位作用。在整个浸泡过程中,BTA@ZIF-L/EP复合涂层的|Z|0.01Hz值比纯EP涂层高出一个数量级,这种增强效果归因于在酸性、碱性或Al3+环境下刺激响应释放的BTA、2-甲基咪唑和锌离子所产生的协同缓蚀作用,从而实现长期的主动防护;即使在3.5 wt% NaCl溶液或去离子水中,纳米片也会发生部分解离-自组装过程,保证被动防护作用的同时发挥主动缓蚀作用。与此同时,BTA@ZIF-L纳米复合材料提高了涂层的交联密度,降低了涂层的孔隙率和湿润面积,进一步增强了涂层的阻隔性能。因此,ZIFs纳米片与复合缓蚀剂之间的协同作用有效增强了水性环氧树脂涂层的防护性能。
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