目前缓蚀剂主要包括无机和有机两种类型，其中，有机缓蚀剂主要由含有N、O和S等元素的杂环化合物组成，如苯并三氮唑(BTA)和木质素磺酸盐。BTA是一种具有优良防腐性能的白色针状结晶有机化合物。该物质的衍生物是铁及其合金最广泛使用和最易获得的缓蚀剂，其防腐蚀机制是通过在金属表面迅速形成一层钝化膜来防止与腐蚀介质进一步接触。然而，在实际应用中直接将缓蚀剂添加到涂层中存在两个缺点：(1)在涂层固化之前，缓蚀剂可能会与某些物质发生反应或溶解到腐蚀性介质中，从而导致涂层出现间隙，降低其阻隔效果。(2)抑制剂与涂层树脂之间强烈的相互作用会破坏涂层的完整性。
为了解决这个问题，根据之前的报道，将缓蚀剂封装在纳米胶囊中并分散到涂层中是一种很有前景的方法。目前，常见的纳米容器主要有金属有机骨架(MOF)、埃洛石纳米管 (HNT)、介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)、层状双金属氢氧化物(LDHs)和分子筛。MOF是一种理想的纳米容器，它是一种多孔晶体材料，具有孔隙率高、密度低、比表面积大、孔隙结构均匀、孔径调节能力强、拓扑结构多样等优点，作为纳米容器在防腐领域受到了广泛关注。
近期，东北石油大学李海燕团队制备了一种新型纳米胶囊，用于提高环氧涂层的自修复性能，并增强Q235碳钢的腐蚀防护能力。
利用纳米容器沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）包封缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)，然后在BTA@ZIF-8表面上涂覆正硅酸乙酯(TEOS)薄膜，获得纳米胶囊（BTA@ZIF-8/TEOS），然后将其与环氧树脂（EP）混合制得一种具有优异的耐腐蚀性和pH响应自修复能力的复合涂层。该复合涂层的BTA负载量为8.5 wt%。经过30天的浸泡，含有2 wt% BTA@ZIF-8/TEOS/EP划痕涂层的阻抗模量为7.48 × 103 Ω ·cm2，远大于纯环氧涂层。该复合涂层的阻抗模量随着时间增加，表明纳米胶囊具有一定的自修复能力。经过50天的浸泡，含有2 wt%纳米胶囊的无划痕涂层展现出最佳的防腐性能，其阻抗模量达到7.92 × 107 Ω·cm2，远高于纯环氧涂层的1.25 × 106 Ω·cm2。当复合涂层受损，TEOS薄膜破裂时，BTA分子可以从纳米胶囊中扩散出来，附着在金属表面，有效防止腐蚀。因此，含有新型纳米胶囊的复合涂层具有主动和被动的防腐能力，具有优异的耐腐蚀性和自修复能力。
BTA@ZIF-8/TEOS合成示意图
防腐机理示意图
BTA@ZIF-8/TEOS改性的环氧涂层防腐机理示意图。
TEOS膜破膜机理
数据来源与出处
相关研究成果发表在最新一期的《Progress in Organic Coatings》上。
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