循环真空处理提升纳米容器中BTA封装效率及其防腐性能的研究

《Materials Today Communications》：Investigation of the Effect of Cyclic Vacuum Treatment on BTA Encapsulation Efficiency in Nanocontainers and Its Impact on Anticorrosion Performance

本文系统研究了循环真空技术对纳米容器（HNT/MMT）负载苯并三氮唑（BTA）效率的影响，通过热重分析（TGA）和紫外光谱（UV-vis）揭示了负载动力学与缓释行为。研究表明循环真空处理显著提升BTA负载量，复合涂层在电化学阻抗谱（EIS）和中性盐雾测试中表现出优异自修复性能，为智能缓蚀涂层设计提供了新策略。

　　

^材料

普通碳结构钢（Q235B；30 mm × 20 mm × 3 mm）购自广汉四川美珀门窗有限公司。纳米蒙脱土（Al₂O₉Si₃；粒径：80 nm；纯度：99%）取自川仪矿业公司。埃洛石纳米管（HNT；Al₂Si₂O₅(OH)₄·2H₂O；粒径：400 nm；纯度：98%）由远信纳米技术公司提供。苯并三氮唑（BTA；C₆H₅N₃；纯度：99%）购自WRDS公司。环氧树脂E44（6101）取自中石化。

^{BTA负载前后纳米容器的形貌分析}

HNT是一种天然硅铝酸盐矿物，在特定地质条件下高岭石层卷曲形成管状结构。HNT独特的空心管腔能够封装小分子或化学单体，从而制备具有可控释放特性的复合材料。如图2(a, b)所示，原始HNT在低倍和高倍镜下均呈现明显的棒状形态。图2(c)清晰展示了HNT的空心结构，而图2(d)显示BTA负载后HNT表面更加光滑，表明BTA成功封装入管内。MMT的层状结构如图2(e)所示，BTA插入后层间距扩大（图2f），证实了循环真空处理有效促进了BTA的嵌入。

^结论

本研究采用常用纳米容器作为载体，系统探讨了循环真空条件下BTA的负载与释放机制。通过TGA和UV-vis分析揭示了封装效率和缓释响应性。将负载BTA的纳米容器掺入环氧树脂E44制备复合涂层，并通过电化学和盐雾测试验证了其优异的防腐性能。

结果表明循环真空处理显著提升了两种纳米载体对BTA的负载能力，其中HNT和MMT分别在第3和第4次循环时达到最佳负载。电化学阻抗谱和中性盐雾测试表明，含有人工划痕的BTA@HNT和BTA@MMT涂层与裸钢相比，低频阻抗模量和电荷转移电阻提高了一个数量级，自腐蚀电流密度降低了一个数量级。此外，在无损伤情况下，这些涂层的性能指标比传统环氧E44涂层优1-2个数量级。本研究不仅推动了有机涂层防腐性能的发展，还为纳米容器缓蚀策略的进一步开发提供了宝贵见解。