2024-02-0263
表面涂覆防腐涂层是延缓基材腐蚀的有效措施，但由于外部因素和内部因素的综合作用，涂层表面难免会出现磨损、划痕和微裂纹等。涂层的微裂纹容易加速基材腐蚀，进而导致涂层的大面积失效，大大缩短涂层的保护寿命。自修复防腐涂层因能主动修复微裂纹，延长涂层的保护寿命，受到业界广泛关注。
针对石墨烯在自修复防腐涂层中的应用，根据不同的自修复机理，分别有外援型自修复防腐涂层和本征型自修复防腐涂层。
1外援型自修复防腐涂层
外援型自修复防腐涂层是指在涂层基体中引入外加含有修复剂或缓蚀剂的微胶囊、碳纳米管、液芯纤维、纳米粒子等来实现自修复功能的防腐涂层。该方法需要预先将修复剂或缓蚀剂埋植于基体中,当材料受损后，在温度、压力、pH等外界刺激下，损伤区域的修复剂或缓蚀剂释放，涂层实现自修复或防腐功能。外援型自修复体系在石墨烯基自修复防腐涂层领域的应用主要分为微纳米胶囊/纤维填充型和石墨烯片层负载型。
1.1微纳米胶囊/纤维填充型
该方法是将含有修复剂的微胶囊预先埋植于涂层中，当涂层受到破坏时，胶囊破裂并释放修复剂，使之发生交联固化反应，实现涂层的自修复功能。目前常用于制作微胶囊的材料主要为聚脲甲醛、聚氨酯、聚脲和聚苯乙烯等聚合物，但制作微胶囊的材料存在合成步骤繁琐、聚合物壳层力学性能差、微胶囊阻隔性差以及壳层较厚(1～10 mm)导致负载量偏低等问题。
1.2石墨烯片层负载型
与微纳米胶囊/纤维填充型自修复体系不同，石墨烯片层负载型自修复体系是在涂料体系中引入缓蚀剂来提高涂层破坏后对金属的保护性能，从而实现涂层功能上的自修复。该方法利用氧化石墨烯中的含氧官能团作为活性基团，与一种或多种具有缓蚀功能的物质进行作用(物理吸附、π-π堆积、氢键、共价键作用等)，形成石墨烯负载缓蚀体系。该体系不仅能够提高石墨烯在涂层体系中的分散性，更加有效利用石墨烯的阻隔性，使涂层具有良好的耐腐蚀性，而且当涂层破坏后，石墨烯作为纳米容器，能够减缓缓蚀剂的释放速率，长久而有效地在破坏处形成保护层，实现涂层的长期保护性能。
2本征型自修复防腐涂层
本征型自修复材料是指不需要植入特制的空心纤维/微胶囊、催化剂和修复单体，利用聚合物分子间的非共价键作用(如：氢键、离子键、π-π堆积等) 和共价键作用(如：Diels—Alder反应、二硫键作用等，在受损处实现多次修复。该方法不存在修复剂易消耗和催化剂失活等问题，极具研发前景和应用价值。但本征型自修复材料通常存在力学性能差、自修复时间长等缺点，影响其进一步应用。石墨烯具有优异的力学特性，有利于提高自修复材料的机械性能。
目前石墨烯基自修复防腐涂层尚处于研发起步阶段，绝大部分研究成果集中在石墨烯片层负载缓蚀剂复合涂层。在利用石墨烯优异的阻隔性能以提高涂层耐腐蚀性的同时，进一步利用缓蚀剂实现涂层功能上的自修复性能。虽然缓蚀剂能够在一定程度上减缓金属腐蚀，但其对金属的保护作用有限，如何达到涂层材料的自我修复并实现大规模的应用仍然是行业亟待解决的问题。
摘录自PAINT＆COATINGS INDUSTRY第51卷第5期，如有侵权请告知删除。