表面涂覆防腐涂層是延緩基材腐蝕的有效措施，但由于外部因素和內(nèi)部因素的綜合作用，涂層表面難免會出現(xiàn)磨損、劃痕和微裂紋等。涂層的微裂紋容易加速基材腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致涂層的大面積失效，大大縮短涂層的保護(hù)壽命。自修復(fù)防腐涂層因能主動修復(fù)微裂紋，延長涂層的保護(hù)壽命，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。

針對石墨烯在自修復(fù)防腐涂層中的應(yīng)用，根據(jù)不同的自修復(fù)機(jī)理，分別有外援型自修復(fù)防腐涂層和本征型自修復(fù)防腐涂層。

1外援型自修復(fù)防腐涂層

外援型自修復(fù)防腐涂層是指在涂層基體中引入外加含有修復(fù)劑或緩蝕劑的微膠囊、碳納米管、液芯纖維、納米粒子等來實(shí)現(xiàn)自修復(fù)功能的防腐涂層。該方法需要預(yù)先將修復(fù)劑或緩蝕劑埋植于基體中,當(dāng)材料受損后，在溫度、壓力、pH等外界刺激下，損傷區(qū)域的修復(fù)劑或緩蝕劑釋放，涂層實(shí)現(xiàn)自修復(fù)或防腐功能。外援型自修復(fù)體系在石墨烯基自修復(fù)防腐涂層領(lǐng)域的應(yīng)用主要分為微納米膠囊/纖維填充型和石墨烯片層負(fù)載型。

1.1微納米膠囊/纖維填充型

該方法是將含有修復(fù)劑的微膠囊預(yù)先埋植于涂層中，當(dāng)涂層受到破壞時，膠囊破裂并釋放修復(fù)劑，使之發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)涂層的自修復(fù)功能。目前常用于制作微膠囊的材料主要為聚脲甲醛、聚氨酯、聚脲和聚苯乙烯等聚合物，但制作微膠囊的材料存在合成步驟繁瑣、聚合物殼層力學(xué)性能差、微膠囊阻隔性差以及殼層較厚(1～10 mm)導(dǎo)致負(fù)載量偏低等問題。

1.2石墨烯片層負(fù)載型

與微納米膠囊/纖維填充型自修復(fù)體系不同，石墨烯片層負(fù)載型自修復(fù)體系是在涂料體系中引入緩蝕劑來提高涂層破壞后對金屬的保護(hù)性能，從而實(shí)現(xiàn)涂層功能上的自修復(fù)。該方法利用氧化石墨烯中的含氧官能團(tuán)作為活性基團(tuán)，與一種或多種具有緩蝕功能的物質(zhì)進(jìn)行作用(物理吸附、π-π堆積、氫鍵、共價鍵作用等)，形成石墨烯負(fù)載緩蝕體系。該體系不僅能夠提高石墨烯在涂層體系中的分散性，更加有效利用石墨烯的阻隔性，使涂層具有良好的耐腐蝕性，而且當(dāng)涂層破壞后，石墨烯作為納米容器，能夠減緩緩蝕劑的釋放速率，長久而有效地在破壞處形成保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)涂層的長期保護(hù)性能。

2本征型自修復(fù)防腐涂層

本征型自修復(fù)材料是指不需要植入特制的空心纖維/微膠囊、催化劑和修復(fù)單體，利用聚合物分子間的非共價鍵作用(如：氫鍵、離子鍵、π-π堆積等) 和共價鍵作用(如：Diels—Alder反應(yīng)、二硫鍵作用等，在受損處實(shí)現(xiàn)多次修復(fù)。該方法不存在修復(fù)劑易消耗和催化劑失活等問題，極具研發(fā)前景和應(yīng)用價值。但本征型自修復(fù)材料通常存在力學(xué)性能差、自修復(fù)時間長等缺點(diǎn)，影響其進(jìn)一步應(yīng)用。石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)特性，有利于提高自修復(fù)材料的機(jī)械性能。

目前石墨烯基自修復(fù)防腐涂層尚處于研發(fā)起步階段，絕大部分研究成果集中在石墨烯片層負(fù)載緩蝕劑復(fù)合涂層。在利用石墨烯優(yōu)異的阻隔性能以提高涂層耐腐蝕性的同時，進(jìn)一步利用緩蝕劑實(shí)現(xiàn)涂層功能上的自修復(fù)性能。雖然緩蝕劑能夠在一定程度上減緩金屬腐蝕，但其對金屬的保護(hù)作用有限，如何達(dá)到涂層材料的自我修復(fù)并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用仍然是行業(yè)亟待解決的問題。

摘錄自PAINT＆COATINGS INDUSTRY第51卷第5期，如有侵權(quán)請告知刪除。