[发明专利]一种MOFs材料改性环氧复合涂料及其制备方法

说明书

本申请涉及纳米复合材料领域，公开了一种MOFs材料改性环氧复合涂料及其制备方法。本申请所述复合涂料包括MOFs材料、环氧树脂和固化剂；其中，所述MOFs材料的有机配体为带隙＜3.0ev的光敏有机配体，金属节点为过渡族金属离子或过渡金属‑非金属组成的金属簇合物。本申请采用MOFs材料作为填料，制备了MOFs改性环氧复合抗紫外线防腐涂料，极低添加量(≤1％)的MOFs材料使MOFs材料改性环氧复合抗紫外线防腐涂料不仅具有优异的耐腐蚀性和抗紫外线老化能力，而且制备工艺简单，成本低廉，极大的节约了原料成本。

技术领域

本申请涉及纳米复合材料领域，尤其涉及一种MOFs材料改性环氧复合涂料及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀是一个全球性问题，可能导致巨大的经济损失。已经开发了各种防腐技术来延迟或防止金属设备的损坏。有机涂层是最广泛使用的防腐方法之一，因为它们提供了优异的保护性能，并且方便且经济。其中环氧树脂(EP)涂料由于具有良好的附着力(对基体)、高交联密度和优异的耐化学性，被广泛的应用在防腐涂层领域。但是环氧涂层在使用过程中会发生降解(强紫外辐射、原子氧和热循环等)而产生微孔和缺陷等，导致腐蚀性物质(水、O₂和Cl^-等)渗透到金属/涂层的界面，因此纯环氧涂层没有长期保护能力。为了克服这一严重的缺陷，构建具有长寿命的防腐涂层具有重要意义。

金属有机框架(MOF)是一种新型的多孔晶体配位聚合物，由作为金属节点的金属离子或金属簇与有机配体构成，MOF具有高结晶度、高内表面积、空隙可控和热稳定性等优点，被广泛应用于气体存储与分离、催化、药物交换和电化学应用等领域。

目前金属有机框架改性环氧树脂涂料更多的是注重提高涂料的阻隔性，以此提高防腐性能；例如，N.Alipanah等(N.Alipanah et al.Journal of Industrial andEngineering Chemistry：97(2021)200-215)将铁基金属框架MIL-88A改性环氧树脂，当MIL-88A添加量为0.15％质量分数时，不仅提高环氧涂层的屏障性能，还在涂层缺陷区域释放Fe³⁺阳离子和富马酸根阴离子吸附在微阴极和微阳极区域，从而形成保护膜抑制腐蚀反应。M.Ramezanzadeh等(M.Ramezanzadeh et al.Chemical Engineering Journal：408(2021)127361)将锆基金属框架(Zr-MOF)改性环氧树脂，研究表明Zr-MOF改性环氧涂层后具有优异的抑制作用和水/离子屏障能力，当腐蚀性物质渗透到金属/涂层的界面，在微阳极和微阴极区域分别产生铁阳离子和OH^-，Zr-MOF释放出的锆金属离子和有机配体分别与OH^-和铁阳离子反应，在金属的阳极和阴极区域形成保护膜。结果表明，MOF作为腐蚀抑制剂来防止金属腐蚀在防腐领域有着重要的意义，其微溶于水或对pH变化敏感，导致涂层损伤区域的MOF释放出金属离子和有机配体离子，离子在金属/涂层的界面上吸附并形成钝化膜，达到防腐涂层的自修复效果。

然而，有机涂层在长期使用期间会吸收太阳紫外线(UV)辐射；这会引起有机基质的光解和光氧化，从而导致材料的物理、化学和其他性能退化。有机涂层的这种紫外线老化行为导致其防腐蚀能力显着降低。因此，在确保防腐蚀的同时提高有机涂料的抗紫外线老化能力是迫切需要的。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种MOFs材料改性环氧复合涂料及其制备方法，使得所述复合涂料能够以极低添加量的MOFs材料即可显著提高抗紫外线性能，使其具有更长寿命的抗腐蚀作用。

为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，作为本申请的第一方面，提供了一种MOFs材料改性环氧复合涂料，包括MOFs材料、环氧树脂和固化剂；其中，所述MOFs材料的有机配体为带隙＜3.0ev的光敏有机配体，金属节点为过渡族金属离子或过渡金属-非金属组成的金属簇合物。