基于MOF(ZIF-67)纳米颗粒的超疏水复合涂层制备及其防腐与自清洁性能研究

本研究通过十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）和月桂酸（LA）改性ZIF-67纳米颗粒，结合聚氨酯树脂（PU）构建了具有微纳分级结构的超疏水复合涂层（WCA=157.5°）。该涂层在3.5 wt% NaCl溶液中浸泡168小时后仍保持优异的阻抗模量，展现出长效防腐、自清洁和抗结冰性能，为海洋工程装备用铝合金的腐蚀防护提供了创新解决方案。

　　

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Materials

硝酸钴六水合物（Co(NO₃)₂·6H₂O, 98.5%）、十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS, 95%）、2-甲基咪唑（2-MI, 99%）、月桂酸（LA, 98%）、无水乙醇和无水甲醇购自阿拉丁生化科技（上海）有限公司。水性聚氨酯树脂（PU）和异氰酸酯树脂购自律联（济宁）化工科技有限公司。实验金属基材为7075铝合金（纯度≥99.0%）。所有试剂均为分析纯，无需进一步纯化即可使用。

Characterization of ZIF-67 nanoparticles and ZIF-67/DTMS/LA nanocomposites

通过扫描电子显微镜（SEM）对合成的ZIF-67纳米颗粒和ZIF-67/DTMS/LA纳米复合材料的形貌进行分析。图2(a,b,c)显示ZIF-67具有典型的菱形十二面体晶体结构，但存在晶体偏析现象，多面体形态不明显，晶体尺寸约300纳米。经DTMS和LA改性后，ZIF-67颗粒表面成功接枝低表面能基团，形成具有微纳粗糙结构的超疏水材料，为涂层提供双重拒水机制。

Conclusion

本研究通过两步喷涂工艺成功构建超疏水涂层。在环境条件下合成ZIF-67纳米颗粒，经DTMS和LA功能化后获得低表面能涂层材料，最终与聚氨酯树脂协同喷涂于铝合金表面。所制备的ZIF-67/DTMS/LA/PU复合涂层展现卓越的液体排斥性（WCA高达157.5°），兼具自清洁和抗腐蚀特性，为海洋环境下的金属防护提供了绿色高效的解决方案。