目前涂層防護(hù)是解決鋁、鐵、銅等常見金屬腐蝕問題的重要手段之一，其中有機涂層因其對金屬具有優(yōu)異的附著力、出色的阻隔性能、電絕緣性以及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)小等特點，在金屬防腐領(lǐng)域受到廣泛的認(rèn)可。有機涂層對金屬保護(hù)作用取決于對 H₂O、O₂、Cl^-等腐蝕性物質(zhì)的阻隔能力，然而有機涂層在交聯(lián)固化和長時間使用過程中易出現(xiàn)微缺陷，會直接導(dǎo)致腐蝕性離子滲入從而造成涂層防腐失效和金屬腐蝕。

為改善有機涂層防腐性能，目前可選擇在涂層中摻入填料或引入緩蝕劑等措施。常見的涂層填料如二氧化硅（SiO₂）、氧化石墨烯（GO）、六角氮化硼（HBN）、層狀氫氧化物（LDH）、金屬氧化物等，可在涂層缺陷中對腐蝕性物質(zhì)形成阻隔，然而這些填料或多或少存在與涂層的相容性差、易聚集等問題，應(yīng)用時還需經(jīng)過復(fù)雜的分子修飾；在涂層中引入緩蝕劑可在涂層缺陷部位的金屬表面形成保護(hù)薄膜，但緩蝕劑的高溶解性以及不可控的釋放對涂層缺陷部位的防護(hù)有限。因此亟待開發(fā)可解決有機涂層缺陷的新策略。近些年來，金屬有機框架材料（MOFs）在有機涂層防腐領(lǐng)域逐漸興起。因MOFs具有較好的穩(wěn)定性，且表面極性、晶體尺寸、孔徑大小、活性中心等參數(shù)皆可調(diào)控，使得MOFs可應(yīng)用在許多不同性質(zhì)的有機涂層當(dāng)中（油性、水性等）。作為新型的涂層填料，MOFs 表現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，首先MOFs可制備成與有機涂層相似的極性，其金屬陽離子中心和有機配體上的活性位點可參與涂層固化反應(yīng)成為涂層的一部分，與涂層表現(xiàn)出良好的相容性；其次一些穩(wěn)定性較好的MOFs在涂層缺陷中表現(xiàn)出良好的阻隔性，并且由于MOFs活性位點和晶體生長特性，在經(jīng)修飾或復(fù)合其它材料后不僅可進(jìn)一步強化MOFs材料對涂層缺陷的填充，還可實現(xiàn)更多的其他功能（如阻燃、超疏水、自預(yù)警等）；此外MOFs的穩(wěn)定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、多孔性、刺激性響應(yīng)等特點，使其可作為負(fù)載緩蝕組分的優(yōu)異容器，并在特定的條件下實現(xiàn)緩蝕分子的智能釋放，以達(dá)到涂層受損部位自動愈合的目的，MOFs豐富的種類對構(gòu)建智能防腐涂層表現(xiàn)出較好的靈活性。

圖1 MOFs及其復(fù)合產(chǎn)物作為填料彌補涂層中的缺陷

MOFs作為填料分子提升涂層的阻隔性能一方面在于其參與涂層的固化反應(yīng)從而增強涂層的交聯(lián)密度；另一方面在于穩(wěn)定的填料分子在涂層微缺陷處直接形成阻隔，從而降低涂層的孔隙率。MOFs較為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)以及眾多的活性位點，使得該材料在增強涂層的被動防腐性能方面具備一定的應(yīng)用基礎(chǔ)。

此外，僅增強涂層的被動防腐性無法應(yīng)對外部環(huán)境破壞下導(dǎo)致的涂層破損和防護(hù)失效的問題。MOFs可在特定條件下發(fā)生結(jié)構(gòu)變化即刺激性響應(yīng)，利用MOFs刺激性響應(yīng)的特性，將其作為緩蝕組分的智能容器可賦予涂層具備主動的智能防腐性，以此可以很好的解決被動防腐中的局限性。MOFs的多孔性、高比表面積使其可作優(yōu)異的緩蝕容器。在涂層受損時，MOFs接觸預(yù)先設(shè)定的響應(yīng)條件（如 pH、光、Cl^-等）從而發(fā)生解離并釋放緩蝕組分，達(dá)到智能防腐的目的。

圖2  MOFs作為智能容器負(fù)載緩蝕劑在涂層中發(fā)生刺激性響應(yīng)釋放緩蝕劑達(dá)到自愈合目的

隨著MOFs材料的不斷研發(fā)，其在有機涂層防腐領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。總體而言，在有機涂層防腐領(lǐng)域MOFs可與多種材料結(jié)合產(chǎn)生協(xié)同防腐作用，最終在有機涂層中起到增強涂層被動阻隔性和賦予涂層主動防腐性的作用。目前 MOFs材料在有機涂層防腐中的報道多以主動、主被動一體為主，MOFs負(fù)載緩蝕劑后得到的涂層持續(xù)防腐性更加有效。但是多數(shù)研究中僅從宏觀防腐性能結(jié)合微觀表面形貌對防腐機理進(jìn)行了解釋，而大多數(shù)緩蝕劑與MOFs作用機制及對 MOFs結(jié)構(gòu)的影響仍比較模糊，缺乏系統(tǒng)性研究，并且在發(fā)生刺激性響應(yīng)時MOFs結(jié)構(gòu)變化與緩蝕的作用機理仍缺乏具體的研究。商業(yè)化的填料較MOFs而言成本較低，但在實現(xiàn)長效防腐方面仍有一定限制。MOFs作為防腐填料具有更好的疏水性、智能性，且MOFs在增強防腐性的同時還可兼顧預(yù)警、阻燃、高附著力等性能，這使得MOFs涂層可更適用于航空、化工等具有復(fù)雜腐蝕環(huán)境的領(lǐng)域。與此同時，MOFs在制備和智能釋放過程中仍會產(chǎn)生一定的有機廢料、重金屬，對環(huán)境造成沖擊，為構(gòu)建綠色環(huán)保的MOFs涂層，還需要從材料制備工藝、選擇綠色緩蝕劑及負(fù)載方式等方面發(fā)展改進(jìn)。此外，MOFs種類豐富，在有機涂層防腐領(lǐng)域中篩選適宜的MOFs用于增強涂層的防腐性在實驗中需要大量工作，因此受到一定的限制，現(xiàn)如今計算化學(xué)、人工智能等領(lǐng)域飛速發(fā)展，可以將這些領(lǐng)域中的技術(shù)手段應(yīng)用于MOFs涂層耐腐蝕性的預(yù)測以及協(xié)助研究MOFs涂層更加確切的防腐機理。

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