【摘 要】
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碳钢在海洋环境中会发生严重的腐蚀,防腐涂层是控制碳钢在海洋环境中腐蚀的有效策略之一。因此,设计和制备耐蚀性好且机械性能稳定的复合涂层对碳钢在海洋环境中的应用具有重要意义。本论文通过制备新型沸石咪唑酯骨架（ZIF）纳米填料来提高海洋环境中环氧树脂（EP）涂层对Q235碳钢的腐蚀防护性能。利用微观表征手段对纳米填料和涂层的形貌和结构进行了表征,并通过电化学阻抗谱测试（EIS）对涂层的腐蚀防护性能进行了
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碳钢在海洋环境中会发生严重的腐蚀,防腐涂层是控制碳钢在海洋环境中腐蚀的有效策略之一。因此,设计和制备耐蚀性好且机械性能稳定的复合涂层对碳钢在海洋环境中的应用具有重要意义。本论文通过制备新型沸石咪唑酯骨架（ZIF）纳米填料来提高海洋环境中环氧树脂（EP）涂层对Q235碳钢的腐蚀防护性能。利用微观表征手段对纳米填料和涂层的形貌和结构进行了表征,并通过电化学阻抗谱测试（EIS）对涂层的腐蚀防护性能进行了评价。论文研究内容如下:（1）以Co2+为中心、2-甲基咪唑为配体合成ZIF-67纳米粒子（ZIF-67 NPs）,利用十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）进一步修饰制备ZIF-67@DTMS NPs,并将ZIF-67@DTMS NPs添加到环氧树脂中制备ZIF-67@DTMS/EP涂层。ZIF-67@DTMS/EP涂层的EIS测试和结合力测试结果表明,ZIF-67@DTMS NPs的加入可显著提高EP涂层的耐蚀性和耐久性。此外,采用GFN-x TB方法计算了分子之间的分子间弱相互作用,结果表明DTMS修饰后,环氧与ZIF-67@DTMS分子之间形成更多的氢键。分子动力学模拟表明,ZIF-67@DTMS/EP涂层中腐蚀粒子的扩散系数相对于EP涂层明显减小,意味着添加了ZIF-67@DTMS NPs的涂层对腐蚀粒子的扩散阻碍作用更加明显,涂层具有更好的防腐蚀效果。（2）以ZIF-67@DTMS NPs作为纳米容器负载缓蚀剂苯并三氮唑（BTA）制备得到BTA@ZIF-67@DTMS NPs,并将BTA@ZIF-67@DTMS NPs添加到环氧树脂中制备了BTA@ZIF-67@DTMS/EP涂层。紫外分光光度计测试结果表明,BTA@ZIF-67@DTMS NPs在pH=3的溶液中对BTA可实现pH可控释放,24 h后的BTA释放率达到50%以上。EIS测试表明,BTA@ZIF-67@DTMS/EP涂层表现出良好的长期腐蚀防护性能。当BTA@ZIF-67@DTMS/EP涂层被破坏后,碳钢局部腐蚀引起酸化,BTA@ZIF-67@DTMS NPs在酸性环境下受pH刺激会释放BTA。释放的BTA分子可吸附在裸露的碳钢表面,形成一层保护性吸附缓蚀膜,从而有效抑制碳钢的腐蚀。
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