APTES功能化Hal@LDH-8HQ杂化填料：环氧涂层中双效防腐与自修复机制的协同突破

【编辑推荐】针对传统防腐涂层仅依赖物理屏障、耐久性差的问题，本研究创新性地通过APTES修饰的Hal@LDH-8HQ（HLQA）杂化填料，实现了环氧涂层的“被动-主动-自修复”三重防护机制。该涂层在3.5 wt% NaCl溶液中浸泡45天后仍保持109 Ω·cm2的高阻抗值，且破损区域12小时内即显现自修复效应，为海洋环境长效防腐提供了新策略。

　　

海洋环境的强腐蚀性一直是困扰船舶与海上设施的顽疾。传统环氧树脂涂层虽能通过物理屏障延缓腐蚀，但一旦出现微裂纹，腐蚀介质便会长驱直入。更棘手的是，海上维修成本高昂，亟需能“自我修复”的智能涂层。现有技术中，直接添加腐蚀抑制剂易流失，而单一纳米材料如埃洛石(Hal)或层状双氢氧化物(LDH)又存在分散性差、负载效率低等缺陷。如何整合多种材料的优势，实现长效防护与智能响应，成为涂层领域的关键挑战。

广东某研究团队在《Progress in Organic Coatings》发表的研究中，巧妙设计了一种“三明治”结构杂化填料：首先以600℃煅烧的Hal为模板，原位生长负载8-羟基喹啉(8-HQ)的LDH，形成Hal@LDH-8HQ(HLQ)核壳结构；再通过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)表面修饰，最终制得HLQA杂化材料。研究采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)验证材料结构，通过电化学阻抗谱(EIS)评估防腐性能，并利用局部电化学测试证实自修复效果。

【材料表征】
SEM显示煅烧后的Hal保持完整管状结构，LDH-8HQ呈现典型层状堆叠（图2a-d）。XRD证实HLQA中LDH的特征峰(003)向低角度偏移，表明8-HQ成功插入层间（图3a）。FTIR中1026 cm^-1处新出现的Si-O-Si键证明APTES成功嫁接（图3b）。

【防腐机制】
HLQA/EP涂层展现出双重防护：1）物理屏障：Hal的迷宫效应与LDH的层状结构协同延长腐蚀介质扩散路径；2）化学响应：LDH通过阴离子交换捕获Cl^-并释放8-HQ，后者与Fe²⁺螯合形成保护膜。EIS数据显示，涂层在3.5 wt% NaCl中浸泡45天后|Z|_{0.01 Hz}仍达10⁹ Ω·cm²，比纯EP涂层高3个数量级（图5a）。

【自修复性能】
划痕实验表明，破损区在12小时内阻抗值显著回升（图6c）。XPS分析证实修复膜中存在Fe-8HQ螯合物（图7d），验证了智能释放机制。

该研究首次将Hal的物理屏障、LDH的离子交换与APTES的界面增强效应有机结合，创造了“被动阻挡-主动抑制-损伤自愈”的全链条防护体系。不仅为海洋装备防腐提供了新材料，更推动了多功能涂层设计理念的发展。未来通过优化填料比例与涂层工艺，这种“三合一”策略有望在航空航天、化工管道等领域获得更广泛应用。