[发明专利]一种pH响应石墨烯基固体缓蚀剂自修复涂料的制备方法

说明书

本发明公开了一种pH响应石墨烯基固体缓蚀剂自修复涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)RGO@ZIF@SiO₂杂化材料的制备；(2)RGO@ZIF@SiO₂/环氧自修复复合涂层的制备；通过测试分析可以得出，RGO@ZIF@SiO₂杂化物被成功的制备，且RGO@ZIF@SiO₂杂化物在酸性条件下(pH响应)能够快速分解释放2‑甲基咪唑缓蚀剂，固体缓蚀剂负载率约为63.0％；而在碱性和中性条件下则非常稳定；此外，由于RGO@ZIF@SiO₂杂化物集合“被动防护”与“主动修复”于一体，能在涂层遭受腐蚀或损害后主动保护金属基体，因此，RGO@ZIF@SiO₂/环氧自修复复合涂层具有优异的耐蚀性能。

技术领域

本发明属于石墨烯基防腐自修复涂料制备方法领域，具体涉及一种具有pH响应功能的RGO@ZIF@SiO₂/环氧自修复复合涂料的制备方法及应用。

背景技术

传统的有机涂层主要以“被动”防腐为主，即仅考虑涂层的物理屏障作用；面对日益复杂的服役环境，被动的有机涂层屏障一旦发生损坏，腐蚀性介质便可以在缺陷区与金属基体自由接触，不能继续起到保护金属的作用；近年来，自修复材料具有在遭受损伤后“主动”恢复材料原有性能的特性，在各个领域引起了广泛的关注；利用自修复技术，可在涂层遭到外力破坏或环境损伤后，在一定刺激条件下主动恢复其原有的防腐作用，延长金属使用寿命，减小安全隐患风险；鉴于一种“被动”主体，“活性”客体自修复涂层的设计理念，结合石墨烯良好的“被动”物理阻隔性能及沸石基咪唑盐骨架-8(ZIF-8，)的pH响应“主动”修复技术的优势，赋予涂层优异的阻隔性能和自修复作用；在ZIF-8固体缓蚀剂中，作为主要缓蚀成分的2-甲基咪唑通过与Zn²⁺的配位作用被固定在ZIF-8骨架结构中，空间上的隔离，极大地保持了2-甲基咪唑的性质，有效地防止了缓蚀剂过早释放所造成的浪费，只有在特定的酸性环境中，利用ZIF-8的骨架结构中配位键的敏感性，可以将负载的活性缓蚀剂传递到目标位置，并不断地释放更多的缓蚀剂。

发明内容

本发明针对“阻隔-自修复”石墨烯基固体缓蚀剂复合涂料的研究，综合利用还原氧化石墨烯(RGO)优异的物理阻隔性质、不渗透性和ZIF-8分解产物2-甲基咪唑缓蚀剂的自修复功能，提供了RGO@ZIF@SiO₂/环氧自修复复合涂料的制备方法，并开拓了固体缓蚀剂ZIF-8在防腐涂层领域的应用，该制备过程通过利用氧化石墨烯(GO)与ZIF-8前驱体离子(Zn²⁺)之间的静电相互作用，采用溶剂热法将ZIF-8纳米颗粒均匀地锚定在GO的表面，合成ZIF-8的同时在高温的作用下将GO还原为RGO，在一定程度上恢复GO骨架结构的缺陷，增加了GO的物理阻隔性能；然后，在常温条件下，通过简单的水解缩合反应将SiO₂纳米容器包覆在ZIF-8纳米颗粒表面；最后，将获得的RGO@ZIF@SiO₂杂化材料添加到环氧树脂基体中，成功的制备具有良好阻隔性和pH刺激-响应功能的石墨烯基纳米自修复涂层。

一种具有pH响应功能的RGO@ZIF@SiO₂/环氧自修复复合涂料的制备方法，包括以下步骤。

1、基料的制备。

称取环氧树脂、固化剂混合，搅拌至均匀，得到均匀混合的基料。

2、RGO@ZIF@SiO₂杂化材料的制备。

RGO@ZIF@SiO₂杂化材料的详细制备过程如下。

(1)分别量取一定量的去离子水和甲醇溶液配制成混合溶液，并将其平均分为两份，然后称取一定量的Zn(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑分别溶解于上述两份混合溶液中。