Page 22 - 《精细化工》2023年第6期
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·1172· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
表明涂层具有良好的耐腐蚀性。电化学测试结果表 针对有机缓蚀剂在海洋防腐涂料中的应用，目
明，PTF/HMDI/EP 涂层的腐蚀速率为 0.03 mm/a， 前认为，并不是所有的有机缓蚀剂都适用于涂料中，
低于裸钢的 0.05 mm/a。 部分有机缓蚀剂的掺杂可能会影响涂层的整体性和
3.2.2.3 2D-共价有机骨架 稳定性，从而造成涂层的性能损伤。因此，在设计
2D-共价有机框架（2D-COFs）是一种典型的二 合成或者选择有机缓蚀剂时，在确保其自身缓蚀剂
维纳米材料，由于其具有优异的化学稳定性 [86] 、较 性能的同时，还需要考虑其溶解性、与颜填料间的
大的比表面积和纳米孔结构 [87] ，与石墨烯、硅烯等 亲和性、与树脂以及固化剂之间的相容性、耐酸碱
其他 2D 纳米材料相比，2D-COFs 层间相互作用较 性等。有机缓蚀剂应与涂料结合成涂料的一部分或
弱，在有机涂层中具有更好的相容性和分散性。 者与涂料协同作用，进而提升涂层的耐腐蚀性能 [89] 。
LIU 等 [88] 利用 1,3,5-三甲酰基间苯二酚（TP）、 针对有机缓蚀剂与涂层之间易发生不良相互作用的
1,4-苯二胺（Pa-1）制备了以苯并三唑（BTA）为缓 问题，可尝试在有机缓蚀剂分子结构上设计引入环
蚀剂填充的多层堆叠二维共价有机骨架 TpPa-1，并 氧基、伯胺基等可共价参与环氧树脂固化反应的官
将其掺杂至环氧树脂中制备 BTA/TpPa-1/EP 自修复 能团，通过“相似相溶”原理提升环氧树脂与有机
涂层。EIS 结果表明，在质量分数为 3.5%的 NaCl 缓蚀剂间的相容性，从而减少直接掺杂有机缓蚀剂
水溶液中浸泡 60 d 后，TpPa-1/EP 涂层的低频阻抗 对涂层造成的不利影响。使用微/纳米容器对有机缓
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模量为 9.04×10 Ω·cm ，而 BTA/TpPa-1/EP 涂层的 蚀剂进行封装固定也是减少有机缓蚀剂与涂层间不
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低频阻抗模量为 6.45×10 Ω·cm ，仍表现出良好的 良相互作用的一种有效策略。但目前微/纳米容器在
耐蚀性。此外，在局部电化学阻抗谱（LEIS）测试 腐蚀环境中刺激响应释放特性和释放机制尚不明
中，TpPa-1/EP 涂层缺陷处的阻抗随着浸泡时间的延 确，大多是以 pH 刺激响应机制为激发手段，相对
长持续降低，而 BTA/TpPa-1/EP 涂层则呈上升趋势， 来说较为单一。因此，在微观层面上对其刺激响应
展现出良好的自修复性能。其自修复机理如图 14 所 释放机制以及微/纳米容器对涂层/金属基体界面化
示。涂层未被破坏时，BTA/TpPa-1 可很好地分散在 学-力学的行为影响机制的研究将成为该领域发展
环氧树脂基体中，形成“迷宫效应”，通过物理阻隔 的重中之重。此外，由于海洋环境较为复杂，除了
机制提高涂层耐腐蚀性能。当腐蚀介质渗入涂层并 海洋腐蚀外，还有生物污损等现象。掺杂单一缓蚀
接触碳钢基体时，Fe 会在阳极区失去电子，并被腐 剂的涂层受到温度、浸泡时间、微生物腐蚀等因素
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蚀。电极周边的氧气会被电子还原成 OH ，导致局 的影响，可能无法在恶劣环境中提供持续有效的防
部碱度的增加。BTA/TpPa-1 可基于 pH 响应机制自 腐效果，可将防污剂、阻垢剂等与有机缓蚀剂进行
主释放 BTA，在碳钢基体表面形成吸附保护膜，从 复配或一同封装固定，构建多功能缓蚀体系，进而
而发挥其缓蚀作用。 提升海洋防腐涂料的综合性能 [90] 。
4 结束语与展望
随着海洋经济的不断发展，海洋防腐涂料的研
究及开发应用已经引起了全世界的广泛关注。研究
表明，掺杂缓蚀剂可有效提高涂层的防腐性能。此
前较为成熟的无机缓蚀剂作用单一、用量较大、持
续防护效果短、对涂层选择性强，在某些苛刻海洋
腐蚀环境下无法提供有效的缓蚀效果。而有机缓蚀
剂具有较高的缓蚀效率和反应活性，相比无机缓蚀
剂可提供稳定、持久的缓蚀效果。但部分有机缓蚀
剂在合成和应用过程中会造成严重的环境污染，有
悖于人们“低碳”、“可持续”的发展理论。因此，
生物相容性好、绿色、高效的有机缓蚀剂应成为未
来缓蚀剂发展的主要方向。
然而，将有机缓蚀剂应用至涂料中的研究起步
较晚，国内在该领域的发展更为缓慢。有机缓蚀剂
图 14 涂层的防腐和自修复机理示意图 [88]
Fig. 14 Anti-corrosion and self-repair mechanism of 在涂层中的缓蚀保护机制、失效机制还未明晰。目
coatings [88] 前认为，利用微/纳米容器可有效减少直接掺杂有机
