环氧树脂基NH2-ZIF-8@BITEP缓释涂层的协同抗生物污损与防腐性能研究

为解决传统环氧树脂涂层中防污剂释放不可控、长效性不足的问题，宁波研究人员通过金属有机框架（MOF）ZIF-8负载新型防污剂BITEP，开发出NH2-ZIF-8@BITEP纳米载体。该涂层在pH响应下实现缓释，对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）具有接触杀菌效果，14天内显著抑制生物膜和藻类附着，同时通过纳米颗粒阻隔作用提升防腐性能，为海洋环保防污涂层设计提供新思路。

　　

海洋生物污损是困扰人类航海活动数千年的难题，从船舶到石油平台，超过2000种生物附着造成的经济损失每年高达数十亿美元。传统防污涂层依赖有毒的有机锡或氧化亚铜，虽有效但因环境毒性被严格限制。环氧树脂虽具优异机械强度和耐化学性，但缺乏长效防污能力。如何实现防污剂可控释放，同时兼顾环保与持久性，成为涂层领域的关键挑战。

宁波研究团队创新性地将环氧氯丙烷修饰的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）与氨基化ZIF-8结合，合成NH₂-ZIF-8@BITEP（ZB）纳米颗粒。通过¹H NMR证实BITEP成功接枝，扫描电镜显示载体呈十二面体结构且粒径均匀（200-300 nm）。该设计巧妙利用MOF在pH变化时的解离特性：正常环境中稳定，当微生物代谢导致局部酸化时快速释放BITEP。

抗菌性能
含20wt% ZB的涂层对E. coli和S. aureus的杀菌率分别达99.2%和98.7%。通过激光共聚焦显微镜观察到，14天后涂层表面细菌生物膜形成被完全抑制，且藻类（Phaeodactylum tricornutum）附着量降低92%，远超传统涂层。

防腐机制
电化学阻抗谱（EIS）显示，ZB涂层的|Z|值在盐雾试验7天后未下降，低频阻抗模量保持10⁸ Ω·cm²。纳米颗粒不仅阻隔腐蚀介质渗透，其与环氧树脂的界面结合还延长了腐蚀路径，X射线光电子能谱（XPS）证实表面形成致密钝化层。

缓释特性
紫外分光光度法测定显示，中性条件下30天仅释放18.5% BITEP，而pH=5时7天释放量达74.3%。这种智能响应特性显著减少防污剂浪费，较传统涂层寿命提升3倍。

该研究发表于《Progress in Organic Coatings》，首次将MOF的pH响应特性与BIT的广谱抗菌性结合，通过“载体-树脂”协同策略同时解决防污与防腐矛盾。宁波团队开发的ZB涂层为新一代环保海洋防护材料提供了范式，其模块化设计思路可扩展至其他功能涂层领域。

（关键技术方法：采用Hofmann烷基化反应合成BITEP；通过溶剂热法制备NH₂-ZIF-8；使用电化学工作站进行EIS测试；基于CLSM和XPS分析表面特性；采用紫外分光光度法量化释放动力学。）