Page 106 - 腐蚀与防护2024年第十一期

沈天立, 等: 金属表面自预警涂层的制备与性能研究进展

中制成自预警涂层。其荧光机理为: 罗丹明类荧光 荧光, 只有当识别基团与金属离子发生作用使内酰
探针的羧基可与伯氨反应生成独特的五元环内酰胺 胺键断裂形成稳定的刚性共轭结构时, 才会产生强
结构, 该结构使罗丹明在闭环的时候几乎不会产生 的荧光 [ 52-54 ] 。

图1 金属腐蚀的荧光检测原理 [ 49 ]
[ 49 ]
Fi g .1 Princi p leoffluorescencedetectionofmetalcorrosion
3.3 机械损伤触发机理 之间可能产生不利的相互作用导致过早的荧光变
摩擦受损, 材料缺陷等会导致金属材料发生腐 化, 并改变涂层的理化性能; 后一种方法优点是可以
蚀磨损 [ 53-55 ] 。微胶囊技术可以对机械损伤起到自 防止荧光探针 / 显色剂与涂层基质直接接触, 有效地
预警作用, 其机理是: 当遇到械损伤时, 一些化学物 减少因荧光分子和涂层组分之间不利的相互作用而
质会从破裂的微胶囊中释放出来, 并直接与涂层组 导致的过早荧光, 缺点是制备过程较为繁琐。

分反应, 显出涂层的损伤位置 [ 31-32 , 54 ] 。因此, 这些机 ( 2 )金属表面自预警涂层的性能主要包括显色
械损伤触发的指示器可以为膜下腐蚀提供预警。 性能, 荧光性能和机械损伤触发性能。其中显色性
CALVINO 等 [ 55 ] 以含有显色剂的微胶囊为荧 能的优点是能够快捷、 有效实现腐蚀的早期预警; 缺
光探针, 将其与聚合物混合制成自预警涂层。其机 点是其 显 色 响 应 灵 敏 度 与 荧 光 响 应 相 比, 低 了
理为当聚合物材料受到机械破坏产生大量微裂纹 10 ~10 倍; 荧光性能具有操作简便、 无损、 原位、
2
4
时, 微裂纹处的微胶囊破裂将显色剂释放到受损区 实时、 检测限低、 更准确等诸多优点, 缺点为不同类
域, 使其周围的聚合物由无色变为紫色, 进而能够通 型的荧光探针对金属基体具有不同的荧光检测性

过肉眼直接观察到聚合物受到破坏的部位。 能, 需检测之后选择性地使用; 机械损伤触发性能在
ROBB等 [ 10 ] 以封装有 AIE 材料、 TPE 乙酸乙 外界环境刺激下( H 、 金属离子、 紫外线等) 发生颜
p
酯溶液的微胶囊为荧光探针, 将其加入到环氧树脂 色变化或显示荧光现象。
中制备自预警涂层。其预警机理为: 在聚合物涂层 ( 3 )金属表面自预警涂层的预警机理主要归纳

受到机械损伤之后, 聚合物材料受到破坏产生大量 为显色机理、 荧光机理、 机械损伤触发机理。显色机

微裂纹, 微胶囊破裂在损伤区域释放出封装的溶液, 理主要为添加了显色指示剂的涂层受到外界环境变
随着溶液中溶剂的挥发, AIE 材料聚集, 诱导发出 化刺激后, 指示剂因分子结构变化而改变颜色; 荧光

荧光, 在紫外照射下呈现明显的荧光以实现自预警。 机理主要为荧光探针与金属腐蚀过程中产生的氢离
子、 氢氧根离子或金属离子反应引起的荧光现象; 机
4 结束语
械损伤触发机理主要为金属材料由于受到机械损伤

( 1 )根据荧光分子与树脂的结合方式, 可将金 ( 摩擦受损、 材质缺陷等) 诱发微胶囊中的显色剂 / 荧
属表面自预警涂层的制备方法分为两种: 将荧光分 光探针流出, 在腐蚀微区起到自预警作用。
子直接嵌入到涂层基质中和通过微纳米容器包封荧
参考文献:
光探针 / 显色剂再添加到涂层基质中。第一种方法
最简单, 缺点是在有些情况下, 荧光分子和涂层组分 [ 1 ] GONZÁLEZJA , OTERO E , BAUTISTA A , etal.

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