[发明专利]一种金属有机框架缓蚀剂水凝胶复合物材料及其应用

说明书

本发明涉及缓蚀剂，具体的说是一种金属有机框架缓蚀剂水凝胶复合物材料及其应用。铕离子功能化镓基金属有机框架材料(Eu³⁺@Ga‑MOF)担载3‑巯基‑1,2,4三氮唑(MTZ)缓蚀剂，并由P(NIPAM‑co‑AAc)温敏型水凝胶封装，形成可重复利用的缓蚀剂水凝胶复合物。本发明复合材料能通过开窗效应释放缓蚀剂进行腐蚀位点的靶向修复，缓蚀剂成膜保护后该温敏型水凝胶可通过相分离轻易剥离并回收MOF与P(NIPAM‑co‑AAc)，起到海洋工程钢结构腐蚀“探伤式创可贴”的作用。使用该缓蚀剂水凝胶复合物能实现海洋腐蚀的定量检测、机敏响应和防护修复功能一体化，具有显著的应用价值和广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及缓蚀剂，具体的说是一种金属有机框架缓蚀剂水凝胶复合物材料及其应用。

背景技术

目前，我国对海洋的开发已进入黄金时期，然而海洋腐蚀是海洋开发过程中面临的一大问题，严重制约着我国海洋经济的发展。海洋环境是腐蚀性最为严酷的自然环境。海水是一种具有很强腐蚀性的电解质溶液，含有大量的盐类，包括氯化钠以及含钾、溴、碘等元素的盐类。海洋腐蚀会造成海洋工程钢铁结构损伤、使役寿命缩短，导致严重的经济损失甚至安全事故发生。应用有机迁移型缓蚀剂(Migrating Corrosion Inhibitor，MCI)作为一种简捷、经济、高效的海洋钢铁防腐材料，是防治海洋腐蚀的重要方法。

缓蚀剂的防腐性能虽优秀，但在海洋环境中易发生与使用寿命十分有限。目前常用的解决方法是利用纳米微胶囊封装缓蚀剂，掺杂到涂层后涂覆在基底表面，达到缓释甚至可控释放的效果。然而微胶囊对腐蚀原发位点的响应主要基于涂层在微裂缝条件下的应力开裂，属于物理作用条件响应，与腐蚀产物离子化学作用条件响应相比，其灵敏度较为迟钝，难以识别腐蚀的诱发阶段，仅能在腐蚀发展阶段进行保护修复。此外，涂层的阻隔也会影响微胶囊的灵活度和缓蚀剂的渗透性，降低缓蚀效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种金属有机框架缓蚀剂水凝胶复合物材料及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种金属有机框架缓蚀剂水凝胶复合物材料，铕离子功能化镓基金属有机框架材料(Eu³⁺@Ga-MOF)担载缓蚀剂，并由P(NIPAM-co-AAc)温敏型水凝胶封装，形成可重复利用的缓蚀剂水凝胶复合物；其中，MIL-124(Ga)与Eu³⁺在配位反应中的用量比例为2:1。

进一步的说，通过层状MIL-124(Ga)孔道中的一个羰基与Eu³⁺阳离子发生配位，制备对腐蚀产物离子(Fe²⁺,Fe³⁺)具有特异性响应的荧光探针Eu³⁺@MIL-124(Ga)，并在其中进行MTZ缓蚀剂的高载量封装，最后以P(NIPAM-co-AAc)水凝胶为载体形成复合物。

所述铕离子功能化镓基金属有机框架材料(Eu³⁺@Ga-MOF)为通过水热反应制备的MIL-124(Ga)与Eu³⁺进行配位反应得到Eu³⁺@MIL-124(Ga)。

所述复合物中缓蚀剂与Eu³⁺@MIL-124(Ga)的用量摩尔比为4:5-4:7，其中缓蚀剂负载含量为6.73-9.87％，负载效率为71-77％；复合物中MTZ@Eu³⁺@MIL-124(Ga)在P(NIPAM-co-AAc)水凝胶中的质量含量为0.07-0.10％。

一种金属有机框架缓蚀剂水凝胶复合物材料的制备方法，

按下述反应进行