可循环释放的碱刻蚀埃洛石纳米管装载2-巯基苯并噻唑自修复涂层

doi:10.11901/1005.3093.2024.262

材料研究学报 DOI: 10.11901/1005.3093.2024.262

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可循环释放的碱刻蚀埃洛石纳米管装载2-巯基苯并噻唑自修复涂层

包继华¹,武鹏¹,张浩然¹,褚贵文¹,宋立英¹,蒋全通²,麻福斌³

1. 山东科技大学
2. 中国科学院海洋研究所，山东青岛
3. 中国科学院海洋研究所

Reversible Alkaline Etching of Halloysite Nanotubes for Loading 2-Mercaptobenzothiazole Self-Healing Coatings

引用本文:

包继华武鹏张浩然褚贵文宋立英蒋全通麻福斌. 可循环释放的碱刻蚀埃洛石纳米管装载2-巯基苯并噻唑自修复涂层[J]. 材料研究学报, 10.11901/1005.3093.2024.262.

全文: PDF(22857 KB)

摘要: 传统涂层技术难以通过复杂多变的腐蚀环境以及涂层不同程度受损状态来智能控制缓蚀剂的释放，导致缓蚀剂被提前释放或过度释放，影响涂层的防腐蚀性能。开发一种碱刻蚀埃洛石纳米管（HNTs）装载2-巯基苯并噻唑（MBT）并在表面包覆壳聚糖与聚乙二醇共聚物（CP）作纳米填料的自修复涂层。傅立叶红外吸收光谱（FTIR）表明HNTs成功装载MBT并被CP成功包覆；热重分析法（TGA）的结果显示HNTs对MBT的装载量为12 wt.%；在EIS阻抗实验中，装载MBT并在表面包覆CP的HNTs（CP-HNTs-MBT）涂层的自修复性能良好，并能够实现二次自修复；从阻抗数据的拟合结果可知，CP-HNTs-MBT涂层的防腐蚀能力较强；通过观察划痕处的微观形貌和测试划痕处的电位和电流密度，进一步证明CP-HNTs-MBT涂层良好的自修复效果和较强的防腐蚀能力；通过UV紫外吸收光谱测试，表征了MBT的释放性能。研究结果表明，CP-HNTs-MBT涂层具备至少两次以上的循环自修复能力，对金属材料有良好的保护性能。

关键词 ：壳聚糖, 聚乙二醇, 碱刻蚀埃洛石纳米管, 2-巯基苯并噻唑, 循环自修复涂层

Abstract：Traditional coating technologies struggle to intelligently control the release of corrosion inhibitors due to complex and varied corrosion environments and the differing degrees of coating damage, resulting in premature or excessive inhibitor release, thereby impacting the corrosion protection performance of coatings. This study develops a self-healing coating by alkali etching halloysite nanotubes (HNTs) loaded with 2-mercaptobenzothiazole (MBT) and surface-coated with chitosan-polyethylene glycol copolymer (CP) as nano-fillers. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) confirms successful loading of MBT onto HNTs and its encapsulation with CP. Thermogravimetric analysis (TGA) indicates a loading capacity of 12 wt.% for HNTs with MBT. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) demonstrates excellent self-healing performance of CP-coated HNTs loaded with MBT (CP-HNTs-MBT) and achieves secondary self-healing. Fitting results from impedance data reveal strong corrosion resistance capability of CP-HNTs-MBT coatings. Microscopic morphology at scratch sites and potentiodynamic polarization measurements further validate the effective self-healing and robust corrosion protection of CP-HNTs-MBT coatings. UV-vis spectroscopy characterizes the release performance of MBT. Overall, the study shows that CP-HNTs-MBT coatings possess at least two cycles of self-healing capability and provide excellent protective properties for metallic materials.

Key words： chitosan, polyethylene glycol, alkaline etched halloysite nanotubes,2-mercaptobenzothiazole, cyclic self-healing coating

收稿日期: 2024-06-12

ZTFLH:

TG176

基金资助:山东省自然科学基金;十四五国家重点研发计划项目

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