【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及緩蝕劑納米容器復合材料，具體涉及一種負載緩蝕劑的zif納米容器及其制備方法與應用。
技術介紹
1、在金屬基體上施加有機涂層是最常用的腐蝕防護方法，然而，有機涂層在制備過程中易因涂層交聯聚合、熱沖擊、外部機械力等因素導致涂層出現裂紋和孔洞等缺陷，造成涂層防護性能的降低和破壞，引起金屬的腐蝕。緩蝕劑的添加賦予了涂層主動防護性能，然而將緩蝕劑直接添加到涂層中，不僅會導致緩蝕劑的活性基團與涂層的活性成分發生相互作用，破壞涂層的穩定性和完整性，給涂層防腐性能帶來負面影響；而且由于緩蝕劑的不可控釋放，其主動防護性能會很快消失。克服上述不利因素的一種最重要的方法是將緩蝕劑封裝進惰性的納米尺寸容器中(即納米容器)，保證在高效負載緩蝕劑的同時，能夠在腐蝕過程中的局部ph、離子濃度變化或力學破壞等內外部刺激下，具有對緩蝕劑的可控釋放作用，從而抑制腐蝕的發生。
2、mof是由無機金屬離子和有機分子配體橋接組成的一類晶體配位聚合物，沸石咪唑骨架化合物(zif)作為mof的一種，具有穩定的化學結構和簡單的合成工藝，其兼具有機相和無機相的特點，與有機涂層具有良好的界面相容性，能夠顯著提高對腐蝕介質的阻隔性能。zif-8是一種具有金屬有機骨架結構的納米顆粒材料，具有三維孔籠結構，可以作為納米容器。如已公開專利cn116460538a，公開了一種商用車車輪成型工藝，將緩蝕單體包封固定在金屬有機骨架zif-8的納米容器中，制備包覆有緩蝕單體的包覆型緩蝕納米粒子。然而zif-8屬于顆粒狀，雖然對緩蝕劑具有控釋作用，但是其在有機涂層中對腐蝕
技術實現思路
1、為了解決以上技術問題，本專利技術提供了一種負載緩蝕劑的zif納米容器，還提供了其制備方法和應用，得到了內部具有空腔的二維片狀zif晶體結構，可一步原位負載有機、無機緩蝕劑，有效控制緩蝕劑的釋放，避免緩蝕劑的過早泄露，賦予涂層主動防護的性能。
2、本專利技術第一個目的在于提供一種負載緩蝕劑的zif納米容器的制備方法，以六水合硝酸鋅為鋅源、2-甲基咪唑為有機骨架，以葡萄糖酸鈉為表面活性劑，加入緩蝕劑，獲得可原位負載緩蝕劑的zif納米容器，所述zif納米容器為內部具有空腔的二維片狀zif晶體結構。
3、本專利技術實施例中，利用水溶液環境下，zn2+與咪唑分子之間的鍵合作用，在表面活性劑葡萄糖酸鈉的輔助下，通過各向異性生長調控，制備得到了內部具有空腔的葉片狀zif晶體結構。在制備獲得葉片狀zif晶體結構的同時，加入的緩蝕劑被同時包覆在葉片內部的層狀分子形成的空腔內，實現了緩蝕劑的原位負載，無需采用先制備zif晶體結構再負載緩蝕劑的方式，一步過程即可原位負載，進而得到了一種可一步原位負載的具有空腔的二維葉片狀zif晶體結構。本專利技術實施例得到的二維葉片狀zif晶體結構利用其內部空腔結構可以有效包覆苯并三氮唑、水楊醛、2-巰基苯并噻唑和8-羥基喹啉等有機緩蝕劑和釩酸根離子及鈰離子等無機緩蝕劑。
4、本專利技術實施例中，以六水合硝酸鋅為鋅源、2-甲基咪唑為有機骨架，以葡萄糖酸鈉為表面活性劑，制備得到了具有二維片狀結構的zif納米容器，克服了本領域現有技術很難通過自下而上的合成方法得到厚度較低的片狀zif結構的技術難點，這主要是由于一個鋅陽離子和四個咪唑陰離子傾向于形成類似于二氧化硅的四面體單元，為保持能量最低，晶體傾向于進行各向同性生長最終得到納米顆粒結構。本專利技術中的二維zif結構高的比表面積、大的內部空間使其可將緩蝕劑負載在片層結構的內部空腔中，保證了緩蝕劑高的負載量。zif納米片作為有機-無機雜化材料，無需改性即可在有機涂層中保證高的分散穩定性，有利于提高有機涂層的致密性；其片層結構發揮“迷宮效應”，延長了腐蝕介質的擴散路徑，增強了涂層的被動防護性能；此外，其作為納米容器可有效控制緩蝕劑的釋放，避免緩蝕劑的過早泄露，賦予涂層主動防護的性能。
5、在一可選的實施例中，包括以下步驟：
6、(1)將葡萄糖酸鈉加入六水合硝酸鋅水溶液中，攪拌至完全溶解分散；
7、(2)向步驟(1)得到的溶液中逐滴添加緩蝕劑水溶液，攪拌至均勻分散；
8、(3)向步驟(2)得到的溶液中逐滴加入2-甲基咪唑水溶液，攪拌至均勻分散；
9、(4)將步驟(3)得到的混合溶液攪拌、離心、清洗，即得到負載緩蝕劑的二維片狀zif納米容器。
10、本專利技術實施例中，將葡萄糖酸鈉與六水合硝酸鋅水溶液混合后再加入緩蝕劑和2-甲基咪唑水溶液，獲得一步原位負載緩蝕劑的zif納米容器，有機和/或無機緩蝕劑負載包覆在片層狀zif晶體結構的分子層空腔內，制備方法簡單。得到的二維zif片材料不僅顯著增強了有機涂層對腐蝕介質的阻隔性能，而且緩蝕劑的可控釋放賦予了涂層主動防護性能，極大地延長了涂層的防護壽命。
11、在一可選的實施例中，六水合硝酸鋅水溶液的濃度為50mmol/l；
12、步驟(1)得到的分散混合水溶液中，葡萄糖酸鈉與六水合硝酸鋅的濃度比為10～700。若不在此濃度范圍，則無法通過此方法合成葉狀片層zif結構。
13、在一可選的實施例中，六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑的摩爾比為1：10～1：4。
14、在一可選的實施例中，步驟(2)中，所述緩蝕劑為苯并三氮唑、水楊醛、2-巰基苯并噻唑、8-羥基喹啉、含有釩酸根離子的無機鹽、含鈰離子的無機鹽中的任一種的水溶液，或以上任意兩種及以上的混合水溶液。
15、在一可選的實施例中，緩蝕劑水溶液中，苯并三氮唑(bta)的濃度為0.8mm～80mm；
16、水楊醛(sa)的濃度為0.8mm～80mm；
17、2-巰基苯并噻唑(2-mbt)的濃度為0.4mm～5mm；
18、8-羥基喹啉(8-hq)的濃度為0.5mm～20mm；
19、含有釩酸根離子(vo43-)的無機鹽的濃度為1mm～25mm；
20、含鈰離子(ce3+)的無機鹽的濃度為1mm～25mm。
21、緩蝕劑的濃度越高，可負載進入空腔的緩蝕劑分子也就越多，納米容器的負載率也就越高，但是受到緩蝕劑在水中溶解性的限制，并且過高的緩蝕劑濃度會導致不均勻zif顆粒的形成，因此緩蝕劑的濃度不宜過高，在以上濃度區間均可制備出負載緩蝕劑的葉狀zif-l納米材料。本專利技術的第二個目的在于提供一種負載緩蝕劑的zif納米容器，采用如上任一項所述的制備方法制備。
22、在一可選的實施例中，所述二維片狀zif晶體結構中的層間空腔尺寸為
23、在一可選的實施例中，所述二維片狀zif晶體結構的中心寬度為0.2～0.5μm、長度為1～4μm，片厚度為30～200nm。
24、本專利技術的第三個目的在于提供如上任一項所述的一種負載緩蝕劑的zif納米容器的應用，所述zif納米容器用于金屬腐蝕防護。
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1.一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器的制備方法，其特征在于，以六水合硝酸鋅為鋅源、2-甲基咪唑為有機骨架，以葡萄糖酸鈉為表面活性劑，加入緩蝕劑，獲得可原位負載緩蝕劑的ZIF納米容器，所述ZIF納米容器為內部具有空腔的二維片狀ZIF晶體結構。
2.根據權利要求1所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器的制備方法，其特征在于，六水合硝酸鋅水溶液的濃度為50mmol/L；
4.根據權利要求2所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器的制備方法，其特征在于，六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑的摩爾比為1：10～1：4。
5.根據權利要求2所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述緩蝕劑為苯并三氮唑、水楊醛、2-巰基苯并噻唑、8-羥基喹啉、含有釩酸根離子的無機鹽、含鈰離子的無機鹽中的任一種的水溶液，或以上任意兩種及以上的混合水溶液。
6.根據權利要求5所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器的制備方法，其特征在于，緩蝕劑水溶液
7.一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器，其特征在于，采用如權利要求1～6任一項所述的制備方法制備。
8.根據權利要求7所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器，其特征在于，所述二維片狀ZIF晶體結構中的層間空腔尺寸為
9.根據權利要求7所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器，其特征在于，所述二維片狀ZIF晶體結構的中心寬度為0.2～0.5μm、長度為1～4μm，片厚度為30～200nm。
10.如權利要求7～9任一項所述的一種負載緩蝕劑的ZIF納米容器的應用，其特征在于，所述ZIF納米容器用于金屬腐蝕防護。
...【技術特征摘要】
1.一種負載緩蝕劑的zif納米容器的制備方法，其特征在于，以六水合硝酸鋅為鋅源、2-甲基咪唑為有機骨架，以葡萄糖酸鈉為表面活性劑，加入緩蝕劑，獲得可原位負載緩蝕劑的zif納米容器，所述zif納米容器為內部具有空腔的二維片狀zif晶體結構。
2.根據權利要求1所述的一種負載緩蝕劑的zif納米容器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種負載緩蝕劑的zif納米容器的制備方法，其特征在于，六水合硝酸鋅水溶液的濃度為50mmol/l；
4.根據權利要求2所述的一種負載緩蝕劑的zif納米容器的制備方法，其特征在于，六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑的摩爾比為1：10～1：4。
5.根據權利要求2所述的一種負載緩蝕劑的zif納米容器的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述緩蝕劑為苯并三氮唑、水楊醛、2-巰基苯并噻唑、8-羥基喹啉、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：熊亮亮，吳夢雪，樊小強，朱旻昊，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：
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