Page 49 - 《精细化工》2020年第12期
P. 49
第 12 期 鲍 艳，等: 二维层状材料在涂层防腐中的研究进展 ·2411·
硝酸盐、钼酸盐和磷酸盐分别合成了 Zn-Al-LDHs， 备了掺杂有缓蚀剂钒酸盐阴离子的 Mg-Al 和 Zn-Al
将其添加到有机硅溶胶中，制备了溶胶-凝胶膜用于 水滑石，并将其添加至环氧涂料中来保护铝合金。
保护低碳钢。结果表明，Zn-Al-LDHs 的加入提高了 结果表明，两种材料均具有良好的缓蚀性能，特别
复合膜对腐蚀性介质的阻隔性能，且与钼酸盐和硝 是 Zn-Al 水滑石复合涂层具有优异的自愈合效果。
酸盐形成的 Zn-Al-LDHs 溶胶-凝胶膜相比，磷酸盐 此外，也有研究者直接在金属基体表面制备水
形成的 Zn-Al-LDHs 溶胶-凝胶膜具有更好的电化学 滑石薄膜用于金属防腐。LI 等 [43] 在金属镁板上直
腐蚀防护性能。WILLIAMS 等 [39] 分别将苯并三唑 接合成了镁铝水滑石薄膜。与镁基体相比较，该水
盐、黄原酸乙酯和草酸盐通过阴离子交换法插层到 滑石薄膜具有优异的防腐蚀性能，腐蚀电流低至
–6
2
水滑石层间，将其引入到聚乙烯醇缩丁醛中，研究 1.0×10 A/cm 。
了复合涂层对铝金属的防腐作用。发现水滑石的防 通过层间阴离子交换法对水滑石进行插层改
腐原理是通过苯并三唑盐、黄原酸乙酯和草酸盐与 性，不仅可以改善其在聚合物中的相容性，同时由
–
电解质中 Cl 的交换作用来实现的，且水滑石的防腐 于层板间阴离子交换能力的改变及层间距的增加，
蚀性能随着层间阴离子交换能力的增加而增加。 极大地提升了水滑石的防腐蚀性能。这种插层改性
WANG 等 [40] 利用三聚磷酸钠对镁铝水滑石进行插 法可操作性强，易于实现，但是由于各层板间的结
层，制备了三聚磷酸钠柱撑水滑石，并将其作为填 合力较大，插层改性是不容易将大分子功能材料均
料引入至环氧树脂中，对碳钢进行保护。复合涂层 匀分布在层板间，因此，往往需要使用小分子先对
2
8
的阻抗模量可高达 6×10 Ω·cm 。上述研究表明，通 板层进行预支撑处理再通过离子交换法进行插层改
过改变水滑石层板间阴离子的类型可调节其层间 性。此外，当水滑石层间阴离子为缓蚀剂时，可将
距，改变水滑石的离子交换能力，从而影响其防腐 水滑石与缓蚀剂的防腐蚀性能协同发挥。因此，水
蚀性能。 滑石在涂层防腐领域具有广阔的应用前景。
利用水滑石层间阴离子的特性，将缓蚀剂插层
5 蒙脱土在涂层防腐中的研究进展
在水滑石的层间，不仅可以改善水滑石的层间距，
提升水滑石的防腐效果，还可与缓蚀剂的防腐效果 蒙脱土是一种由两层硅氧四面体中间夹带一层
相结合，起到协同防腐蚀作用。CHHETRI 等 [41] 通 铝氧八面体构成的层状硅酸盐，层板间依靠静电作
过离子交换法将缓蚀剂钼酸盐阴离子插入到镁铝水 用相互堆积而成。与水滑石不同的是，蒙脱土的层
+
2+
滑石的层间，并用 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES） 间离子为阳离子，如 Na 、Mg 等，具有强烈的阳
对插层后的水滑石进行表面改性，如图 7 所示。 离子交换性，这些阳离子使蒙脱土具有很强的亲水
性，导致蒙脱土在聚合物中难以分散，而常需要对
其进行有机改性，一方面降低表面能，另一方面增
大层间距。目前，蒙脱土已被广泛应用于吸附 [44] 、
阻燃 [45] 等领域。
利用蒙脱土层间阳离子的可交换性对其进行插
层改性来提高防腐蚀性能是当前的研究热点。一方
面阳离子插层可以增大蒙脱土的层间距，改善其与
聚合物的相容性；另一方面，可通过在其层间插层
缓蚀型阳离子，并通过缓蚀型阳离子的释放对涂层
损坏区域进行自修复，从而提高涂层的耐蚀性。
3+
MOHAMMADI 等 [46] 将缓蚀型 Ce 插层的蒙脱土添
加到环氧涂料中，研究其对钢的防护性能。发现 Ce 3+
插层后，蒙脱土的层间距从 1.37 nm 增加到 1.52 nm，
图 7 改性水滑石的合成示意图 [41] 且 Ce 以[Ce(H 2 O) 6 ] 的形式嵌入蒙脱土层间，使低
3+
3+
Fig. 7 Schematic diagram of the synthesis of modified
hydrotalcite [41] 碳钢免受盐溶液的侵蚀，抗腐蚀效率高达 93%。此
外，IZADI 等 [47] 将绿色环保的植物缓蚀剂罗勒水提
水滑石层间缓蚀剂钼酸根的释放延长了环氧涂 取物通过离子交换法取代蒙脱土层间的 Na ，合成
+
层的防腐寿命，氨基硅烷改善了水滑石与环氧之间 了缓蚀型蒙脱土，如图 8 所示，并将其引入硅烷涂
的相容性，改性后的水滑石使复合涂层的腐蚀防护 层中。发现复合涂层暴露在盐溶液中，缓蚀型蒙脱
效率提高了 98%。同样，ZHELUDKEVICH 等 [42] 制 土中的缓蚀剂会缓慢释放，通过扩散路径迁移到金
