[发明专利]一种金属有机骨架封装缓蚀剂的复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属有机骨架封装缓蚀剂的复合物及其制备方法和应用，所述复合物由ZIF金属有机骨架材料和封装在其内的缓蚀剂组成。所述复合材料体系应用于海水浪花飞溅区中，碳钢或金属制品由于干湿循环交替腐蚀初期的局部酸性环境使金属有机骨架产生缺陷从而释放缓蚀剂，能够实现对腐蚀诱发区域的靶向防护。进一步采用铜离子修饰的噻唑类缓蚀剂封装于金属有机骨架可以获得更高的转载量，同时，在酸性微环境下铜离子从预配位的缓蚀剂屏蔽位点脱附，还能起到抑制基底表面各种嗜氧菌的生长所造成的微生物腐蚀。采用本发明的缓蚀体系，靶向性强，高效耐久，性价比高，具有显著的应用价值和广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及海洋钢铁防腐材料技术领域，更具体地，涉及一种金属有机骨架封装缓蚀剂的复合物及其制备方法和应用。

背景技术

海洋环境可以分为五个腐蚀区带，分别为海泥区、全浸区、潮汐区、浪花飞溅区和大气区。其中浪花飞溅区由于受风浪、潮汐等因素影响而不断交替浸湿和干燥，因此该区域极容易在碳钢等基底表面形成锈层，而由碳钢和锈层组成的闭塞电池又会通过电子转移产生氢离子，造成锈层内的局部酸性环境。另外，碳钢等金属制品在海水循环干湿交替下其表面会形成一层含氧量极高的水膜，从而促进各种好氧微生物在碳钢表面的吸附，这些微生物通过新陈代谢又会产生各种小分子有机酸。最终，通过电化学腐蚀产生的无机酸以及微生物代谢产生的有机酸的协同酸化作用，导致了钢结构在该区域的腐蚀最为严重。同种钢材在浪花飞溅区的腐蚀速率是海水其他区域的4～10倍，据调查，碳钢在浪花飞溅区的平均腐蚀速度达0.5mm/a。但是，目前还未见有靶向修复海洋浪花飞溅区钢铁腐蚀情况的缓蚀剂的相关报道。

目前虽然利用纳米微胶囊封装缓蚀剂实现目标分子的可控释放已有广泛报道，但多数局限于把微胶囊掺杂在涂层中而后涂覆在基底表面。该做法的缺点在于微胶囊对腐蚀原发位点的响应主要基于涂层微裂缝条件下导致的应力开裂，对物理作用条件响应的灵敏度比腐蚀产物离子作用条件下的化学响应滞钝，腐蚀诱发阶段的辨识度低，仅能在腐蚀发展期对涂层进行修复。另一方面缓蚀剂的性能由于涂层的阻隔导致扩散缓慢进而得不到充分发挥。此外，由于实海状况下工程结构表面处理难度大而导致的涂层与基底的结合力问题还会使微胶囊缓蚀体系的应用灵活度受到环境因素的多重限制。而且，现有的微胶囊缓蚀体系中，缓蚀剂的负载量偏低，通常都低于20％。

金属有机骨架(Metal organic framework，MOF)是一类由金属簇和多功能有机配体通过配位键自组装形成的多孔结晶杂化材料，由于其具有高度可调的孔隙率和较大的孔内体积以及丰富的作用位点，广泛应用于生物传感、药物递送和催化领域。沸石咪唑酯骨架(Zeolite imidazole framework，ZIF)是庞大MOF家族中的一个分支，不仅继承了MOF本身的结构特点，而且还具有其它MOF种类所不具备的水稳定性和酸敏解离性；目前，ZIF主要用于气体储存、气体分离、化学传感器、催化和药物传输等领域，还未见其在海洋腐蚀防护靶向缓蚀剂制备中的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种金属有机骨架封装缓蚀剂的复合物。

本发明的另一目的在于提供所述金属有机骨架封装缓蚀剂的复合物的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供所述金属有机骨架封装缓蚀剂的复合物的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种金属有机骨架封装缓蚀剂的复合物，由金属有机骨架材料ZIFs和封装在其内的缓蚀剂组成。