[發明專利]一種pH響應石墨烯基固體緩蝕劑自修復涂料的制備方法

有效

• 申請號: 202110319692.6
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113150644B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 陳春林;肖國清;鐘菲;陳春燕;方鑫;羊正偉;王明坦;鄒瑞;李媛媛
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09D7/61;C09D7/65
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種pH響應石墨烯基固體緩蝕劑自修復涂料，其制備方法包括以下步驟：(1)RGO@ZIF@SiO₂雜化材料的制備；(2)RGO@ZIF@SiO₂/環氧自修復復合涂層的制備；通過測試分析可以得出，RGO@ZIF@SiO₂雜化物被成功的制備，且RGO@ZIF@SiO₂雜化物在酸性條件下(pH響應)能夠快速分解釋放2?甲基咪唑緩蝕劑，固體緩蝕劑負載率約為63.0％；而在堿性和中性條件下則非常穩定；此外，由于RGO@ZIF@SiO₂雜化物集合“被動防護”與“主動修復”于一體，能在涂層遭受腐蝕或損害后主動保護金屬基體，因此，RGO@ZIF@SiO₂/環氧自修復復合涂層具有優異的耐蝕性能。

技術領域

本發明屬于石墨烯基防腐自修復涂料制備方法領域，具體涉及一種具有pH響應功能的RGO@ZIF@SiO₂/環氧自修復復合涂料的制備方法及應用。

背景技術

傳統的有機涂層主要以“被動”防腐為主，即僅考慮涂層的物理屏障作用；面對日益復雜的服役環境，被動的有機涂層屏障一旦發生損壞，腐蝕性介質便可以在缺陷區與金屬基體自由接觸，不能繼續起到保護金屬的作用；近年來，自修復材料具有在遭受損傷后“主動”恢復材料原有性能的特性，在各個領域引起了廣泛的關注；利用自修復技術，可在涂層遭到外力破壞或環境損傷后，在一定刺激條件下主動恢復其原有的防腐作用，延長金屬使用壽命，減小安全隱患風險；鑒于一種“被動”主體，“活性”客體自修復涂層的設計理念，結合石墨烯良好的“被動”物理阻隔性能及沸石基咪唑鹽骨架-8(ZIF-8，)的pH響應“主動”修復技術的優勢，賦予涂層優異的阻隔性能和自修復作用；在ZIF-8固體緩蝕劑中，作為主要緩蝕成分的2-甲基咪唑通過與Zn²⁺的配位作用被固定在ZIF-8骨架結構中，空間上的隔離，極大地保持了2-甲基咪唑的性質，有效地防止了緩蝕劑過早釋放所造成的浪費，只有在特定的酸性環境中，利用ZIF-8的骨架結構中配位鍵的敏感性，可以將負載的活性緩蝕劑傳遞到目標位置，并不斷地釋放更多的緩蝕劑。

發明內容

本發明針對“阻隔-自修復”石墨烯基固體緩蝕劑復合涂料的研究，綜合利用還原氧化石墨烯(RGO)優異的物理阻隔性質、不滲透性和ZIF-8分解產物2-甲基咪唑緩蝕劑的自修復功能，提供了RGO@ZIF@SiO₂/環氧自修復復合涂料的制備方法，并開拓了固體緩蝕劑ZIF-8在防腐涂層領域的應用，該制備過程通過利用氧化石墨烯(GO)與ZIF-8前驅體離子(Zn²⁺)之間的靜電相互作用，采用溶劑熱法將ZIF-8納米顆粒均勻地錨定在GO的表面，合成ZIF-8的同時在高溫的作用下將GO還原為RGO，在一定程度上恢復GO骨架結構的缺陷，增加了GO的物理阻隔性能；然后，在常溫條件下，通過簡單的水解縮合反應將SiO₂納米容器包覆在ZIF-8納米顆粒表面；最后，將獲得的RGO@ZIF@SiO₂雜化材料添加到環氧樹脂基體中，成功的制備具有良好阻隔性和pH刺激-響應功能的石墨烯基納米自修復涂層。

一種具有pH響應功能的RGO@ZIF@SiO₂/環氧自修復復合涂料的制備方法，包括以下步驟。

1、基料的制備。

稱取環氧樹脂、固化劑混合，攪拌至均勻，得到均勻混合的基料。

2、RGO@ZIF@SiO₂雜化材料的制備。

RGO@ZIF@SiO₂雜化材料的詳細制備過程如下。

(1)分別量取一定量的去離子水和甲醇溶液配制成混合溶液，并將其平均分為兩份，然后稱取一定量的Zn(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑分別溶解于上述兩份混合溶液中。