8-羥基喹啉作為自修復材料動態(tài)交聯(lián)劑的機理研究

8-羥基喹啉（8-HQ）在自修復材料中多以緩蝕劑形式配合納米容器等載體發(fā)揮作用，并非傳統(tǒng)意義上的動態(tài)交聯(lián)劑，其核心機理是通過環(huán)境響應型釋放與金屬離子螯合形成防護膜，實現(xiàn)涂層的自修復，常應用于金屬防腐自修復涂層領域，具體過程可分為載體負載、響應釋放、螯合修復三個關鍵環(huán)節(jié)，詳細如下：

載體負載與穩(wěn)定封存

8-羥基喹啉通常需借助納米容器進行負載封裝，以實現(xiàn)其在自修復材料中的穩(wěn)定存儲與可控釋放。常見的載體包括沸石咪唑骨架（ZIF-8）、埃洛石納米管、核殼納米纖維等，例如，北京石油化工學院團隊通過主客體納米限域策略，將8-羥基喹啉原位組裝到ZIF-8的內(nèi)孔中，ZIF-8 的小窗口孔可抑制它提前逸出；中國海洋大學團隊則通過同軸靜電紡絲技術，將8-羥基喹啉包覆在聚乙烯醇/殼聚糖的核殼納米纖維內(nèi)，這些載體能讓它在涂層未受損的穩(wěn)定環(huán)境中保持封存狀態(tài)，避免其提前流失而失去修復活性。

腐蝕環(huán)境觸發(fā)響應釋放

當自修復涂層因外力刮擦、碰撞等出現(xiàn)破損時，金屬基體暴露會引發(fā)局部腐蝕反應，形成酸性等特殊腐蝕環(huán)境，這種環(huán)境變化成為8-羥基喹啉釋放的觸發(fā)信號。比如在氯化鈉等腐蝕性溶液中，破損處金屬腐蝕會使局部PH值降低，此時負載8-羥基喹啉的ZIF-8納米容器、埃洛石納米管等會響應該變化，加快它的釋放速度。而在中性或堿性的穩(wěn)定環(huán)境下，其釋放緩慢，從而實現(xiàn)按需釋放，保證修復的精準性。

螯合反應形成修復保護膜

釋放后的8-羥基喹啉憑借分子結構中的氮、氧等雜原子，可與裸露金屬基體腐蝕產(chǎn)生的金屬離子發(fā)生特異性螯合反應，生成穩(wěn)定且致密的不溶性絡合物，這些絡合物沉積在涂層的破損處，形成一層保護膜，進而實現(xiàn)自修復。針對不同金屬基體，其螯合修復過程存在細微差異：

對于鋁合金，8-羥基喹啉會與基體腐蝕產(chǎn)生的Al³⁺螯合，在劃痕處形成富含氮元素的花瓣狀沉積物，附著在基底表面完成膜層自修復；

面對鎂合金，它能與 Mg²⁺結合生成穩(wěn)定疏水的Mg (8-HQ)₂螯合物，覆蓋破損區(qū)域阻止腐蝕進一步蔓延；

而在碳鋼、銅等金屬表面，8-羥基喹啉可分別與Fe³⁺、Cu²⁺等螯合形成絡合物，該絡合物能隔絕腐蝕介質(zhì)與金屬基體的接觸，同時填補涂層破損的微小縫隙，恢復涂層的防護性能，部分體系的緩蝕效率甚至可達到99%以上。

此外，部分體系中8-羥基喹啉還會與其他修復劑協(xié)同作用提升修復效果，例如在核殼納米纖維體系中，亞麻籽油與其協(xié)同作用，8-羥基喹啉負責形成螯合保護膜，亞麻籽油則會在釋放后與氧氣反應固化，進一步填充裂紋，實現(xiàn)雙重修復，大幅提升環(huán)氧涂層的機械性能和長期防腐能力。

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