六方氮化硼在防腐涂料中的應(yīng)用研究進(jìn)展

姚久提，魏銘，劉曉芳，胡可，葉桐，董群鋒，楊立峰

（1.武漢理工大學(xué) 化學(xué)化工與生命科學(xué)學(xué)院，武漢 430070； 2.浙江天女制漆有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，金屬制品的使用量逐年上升。然而金屬易受到所處環(huán)境中腐蝕介質(zhì)的影響發(fā)生腐蝕，造成其強(qiáng)度下降。由于金屬腐蝕而引起的安全事故層出不窮，不僅產(chǎn)生了巨額的經(jīng)濟(jì)損失，還對國民的生命健康造成了威脅。在眾多金屬防護(hù)方法中，運(yùn)用有機(jī)涂料進(jìn)行金屬表面涂覆是目前應(yīng)用最為廣泛和有效的方式[1]。2004 年，Novoselov 等人通過“膠帶”剝離的方式成功剝離出石墨烯，由此拉開了二維材料的研究序幕。由于二維材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)（僅為單個或幾個原子層厚）和奇特的機(jī)械、熱、電子、光學(xué)等性能，各國學(xué)者展開了廣泛的研究，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展[2]。二維材料在防腐涂料領(lǐng)域中，在一定程度上克服了傳統(tǒng)無機(jī)粉體的不足，為研發(fā)新型高性能防腐涂料提供了新思路[3-6]。

六方氮化硼（h-BN）具有類石墨結(jié)構(gòu)，常被稱為“白石墨”，其納米片（BNNSs）被稱為“白色石墨烯”。隨著石墨烯防腐涂料相關(guān)研究的逐漸深入[7-9]，關(guān)于BNNSs 等二維材料改性防腐涂料的研究也日益增多[10-11]。BNNSs 作為石墨烯結(jié)構(gòu)的等電類似物，具有非常相似的結(jié)構(gòu)特征和物理特性。除此之外，BNNSs 具有許多優(yōu)于石墨烯的性質(zhì)，如高抗氧化性、強(qiáng)絕緣性、寬帶隙（5～6 eV）以及高化學(xué)穩(wěn)定性[12]，且可以在一定程度上克服當(dāng)前石墨烯防腐涂料研究中石墨烯存在“促進(jìn)腐蝕”的不足[13-15]。本文首先對h-BN 的物化性質(zhì)、BNNSs 的制備和h-BN 功能化修飾方法進(jìn)行分析、歸納與總結(jié)，其次介紹了幾種h-BN改性防腐涂料的相關(guān)研究進(jìn)展，最后基于當(dāng)前研究進(jìn)展對其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 六方氮化硼

1.1 物化性質(zhì)

氮化硼（BN）是最輕的III-V 族化合物，其晶體結(jié)構(gòu)類型主要包含六方氮化硼（h-BN）、三方氮化硼（r-BN）、立方氮化硼（c-BN）和纖鋅礦氮化硼（w-BN）[16]。目前應(yīng)用最為廣泛的是h-BN 和c-BN。如圖1 所示，h-BN 的B 原子和N 原子以sp2雜化的方式形成類似石墨的高度穩(wěn)定六邊形B-N 網(wǎng)絡(luò)層狀結(jié)構(gòu)，層間B原子和N 原子在C 軸按照ABABAB 的空間位置排列；BNNSs 是由硼苯環(huán)（B3N3H6）作為重復(fù)單元組成的類似于石墨烯蜂窩結(jié)構(gòu)的二維片狀無機(jī)材料。BN 鍵本質(zhì)上是共價鍵，但具有離子特性，長度為0.145 nm。相鄰的硼苯環(huán)中心點的距離是0.25 nm。BNNSs 邊緣呈現(xiàn)“之”字形（B 或N 邊緣）或“扶手椅”（BN 成對的邊緣）排列[17]。h-BN 具有高比表面積、高導(dǎo)熱性、低摩擦系數(shù)、低膨脹系數(shù)以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)惰性、氣體阻隔性和機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于催化、儲能、機(jī)械磨具、環(huán)境處理、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[18-22]，近年來在防腐涂料領(lǐng)域中的研究也有所進(jìn)展[23-25]。

圖1 h-BN 和BNNSs 的空間結(jié)構(gòu)[17] Fig.1 Spatial structure of h-BN and BNNSs[17]

市售h-BN 粉末的尺寸通常在幾百納米到幾十微米的范圍內(nèi)，層與層之間相互堆疊，層數(shù)較多，在涂料體系中難分散，使其應(yīng)用受到一定的限制，無法發(fā)揮出納米二維層狀粉體的尺寸優(yōu)勢。因此，各國研究者通常會制備納米級h-BN，即BNNSs。BNNSs 不僅保留了微米級h-BN 粉末的優(yōu)異性質(zhì)，由于片層的減少，還具備高比表面積、高導(dǎo)熱率（300～360 W/(m·K)）等h-BN 粉末不具備的優(yōu)勢[26]。

1.2 BNNSs 的制備

BNNSs 的制備方法可以分為“自上而下”和“自下而上”兩大類。“自上而下”法是指BNNSs 是由h-BN 的剝離制備，“自下而上”法是指BNNSs 是由B 和N 前驅(qū)體合成制備[27]?！白陨隙隆狈ㄖ饕C(jī)械剝離法和液相剝離法。機(jī)械剝離法主要是指通過膠帶剝離、球磨等靠機(jī)械運(yùn)動過程中產(chǎn)生的剪切力進(jìn)行剝離的方法。液相剝離法主要包括超聲輔助液相剝離法、超臨界二氧化碳輔助液相剝離法、非離子型表面活性劑法、離子插層剝離法和水熱法[28-29]?！白韵露稀狈ㄖ饕ɑ瘜W(xué)氣相合成（CVD）外延法和非外延生長法[30]。

通過“自上而下”剝離制備的BNNSs 結(jié)晶度高，但橫向尺寸受到被剝離的h-BN 材料的限制，無法制備大橫向尺寸的BNNSs，并且由于h-BN 層與層之間的lip-lip 作用，較石墨烯的剝離更為困難，使得難以實現(xiàn)完全剝離制備單層h-BN。但是此種方法具有成本較低、產(chǎn)量高等優(yōu)點，實際應(yīng)用較多。“自下而上”法可以生成較大橫向尺寸的單層h-BN[31]，但是其結(jié)晶度通常小于從h-BN 剝離制備的BNNSs 的結(jié)晶度，且此種方法存在設(shè)備較為昂貴、產(chǎn)量低、難以大規(guī)模生產(chǎn)等缺點。

超聲輔助液相剝離是目前實驗室使用最為普遍 的方法。通常是將微米h-BN 粉末與有機(jī)極性溶劑混合，在超聲輔助的條件下，實現(xiàn)對微米h-BN 的有效剝離。常用的液相剝離有機(jī)極性溶劑主要有N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、異丙醇（IPA）和N-甲基-吡咯烷酮（NMP）[33-34]。Wang 等[35]通過引入檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉、乙二胺四乙酸二鈉鹽等電解質(zhì)的方式對傳統(tǒng)NMP 液相剝離進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)果表明，將乙二胺四乙酸二鈉鹽添加到NMP 中，剝離出的h-BN 的含量是純NMP 的36 倍，且85%的BNNSs 層數(shù)為1～4 層，有效地提高了h-BN的剝離效率。但超聲輔助有機(jī)溶劑剝離存在明顯的缺點——具有毒性，不但對環(huán)境造成了污染，還可能對人員健康造成影響。因此，設(shè)計綠色、簡單和低成本的制備工藝具有十分重要的意義[36]。Wang 等[37]通過加熱和超聲處理方式，從NaOH、KOH 和LiOH 水溶液中剝離h-BN，制備BNNSs，同時探究了陽離子半徑大小在堿性水溶液剝離h-BN 的過程中對BNNSs產(chǎn)率的影響。結(jié)果顯示，隨著陽離子尺寸的減小，BNNSs 的產(chǎn)率逐步提高，在LiOH 水溶液中剝離的BNNSs 產(chǎn)率高達(dá)12.75%。近年來，也有一些新的BNNSs 制備策略被報道。Shi 等[32]受到球磨法剝離過程中剪切力的啟發(fā)，通過在傳統(tǒng)超聲輔助液相剝離的基礎(chǔ)上，將Al2O3引入到超聲輔助液相剝離的體系中，協(xié)同利用Al2O3和納米材料之間的剪切力和摩擦力，創(chuàng)造性地提出一種簡單的超聲波-Al2O3“球磨”液相剝離制備BNNSs 的新策略，該策略對二維材料具有普適性，可以制備出兼具高質(zhì)量、完整晶格結(jié)構(gòu)和大橫向尺寸的BNNSs，如圖2 所示。

1.3 功能化修飾

BNNSs 雖然層數(shù)較市售微米級h-BN 有所減少，但是其表面能較高，表面官能團(tuán)少，在涂料體系中存在易團(tuán)聚、相容性差等問題，一定程度上影響了涂層的性能，限制了其在涂料體系中的應(yīng)用。因此，需要對BNNSs 進(jìn)行功能化改性，提升其在涂料體系的分散穩(wěn)定性和涂層的相容性，減少其引入對涂膜性能造成損害的現(xiàn)象發(fā)生。

h-BN 功能化方法一般可以分為非共價功能化和共價功能化[38-39]。非共價功能化是指在不破壞h-BN原有晶體結(jié)構(gòu)和不犧牲h-BN 表面性質(zhì)的條件下對其進(jìn)行改性[40]。通常，非共價功能化的方法有π-π 相互作用、路易酸堿相互作用、表面活性劑處理、聚合物包覆等。共價功能化是利用B—N 鍵之間離子鍵的特 性（即：B 原子帶正電荷，可以和富電子的親核試劑結(jié)合，N 原子帶負(fù)電荷，可以和缺電子的親電基團(tuán)反應(yīng)），采用路易斯酸堿或者強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等物質(zhì)對其進(jìn)行改性。通常，共價功能化包括兩個步驟：首先通過氧化在h-BN 表面引入—OH；其次，h-BN 經(jīng)過氧化處理后可以直接應(yīng)用，也可通過引入硅烷偶聯(lián)劑或者含有更加復(fù)雜的官能團(tuán)化合物等對其表面化學(xué)物理性質(zhì)進(jìn)一步改性[41]。相對于石墨烯的共價功能化改性，h-BN 反應(yīng)條件困難，但是各國學(xué)者依然成功地制備出了諸如羥基化（—OH）、氟化（—F）、氨基化（—NH2）、烷基化（—OR）等多種共價功能化h-BN[42-43]。

E. Songfeng 等人[44]以B2O3、B 和BN 為原料，將球磨法和CVD 法相結(jié)合，制備出大量BNNSs，并在此基礎(chǔ)上，利用路易斯酸堿的相互作用，采用甘氨酰甘氨酸制備功能性Gly-gly-BNNSs，結(jié)合超聲輔助液相剝落處理，制備了能夠在水和DMF 中穩(wěn)定分散的BNNSs，其產(chǎn)率高達(dá)40%。這一功能化策略有助于促進(jìn)BNNSs 在聚合物材料中的應(yīng)用（如圖3 所示）。

最近也有諸如等離子氣體處理等h-BN 功能化改性新技術(shù)涌現(xiàn)[45-46]。Zou 等[47]采用三種等離子氣體 （Ar、Ar+H2和Ar+NH3）對h-BN 進(jìn)行改性處理。經(jīng)過等離子氣體處理后，h-BN 層間距顯著增加，且其表面形成多個OH/NH 基團(tuán)，有助于提升h-BN 在丙烯酸樹脂中的分散性。與傳統(tǒng)改性方式相比，該法具有耗時少、經(jīng)濟(jì)性高、無環(huán)境污染等顯著優(yōu)點。

2 六方氮化硼在防腐涂料中的應(yīng)用

隨著h-BN 相關(guān)研究的不斷深入，其在金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。h-BN 在金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括：金屬表面前處理[48]、純h-BN 沉積涂層[49-50]、h-BN 改性有機(jī)防腐涂料。以環(huán)氧樹脂為代表的防腐涂料在金屬腐蝕防護(hù)中扮演著重要角色，但仍存在一定的改進(jìn)空間。通過引入無機(jī)納米粉體可改善涂層的阻隔性能，增強(qiáng)涂層的致密性，延長腐蝕性介質(zhì)的擴(kuò)散路徑和增加涂層的使用壽命，是當(dāng)前防腐涂料研究的重要方向之一。利用h-BN的層狀結(jié)構(gòu)、高化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)絕緣性等優(yōu)異特性，能夠顯著提升防腐涂層的性能。本部分主要結(jié)合目前在金屬防護(hù)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的環(huán)氧涂料、聚氨酯涂料和丙烯酸涂料，對h-BN 改性防腐涂料進(jìn)行介紹。

2.1 h-BN 改性水性環(huán)氧防腐涂料

環(huán)氧樹脂（EP）具有低收縮率、高耐化學(xué)品性、良好的剛度和強(qiáng)度、優(yōu)異的機(jī)械性能，在航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[51]。環(huán)氧防腐涂料是以EP 為主要成膜物質(zhì)的防腐涂料，不僅能夠在一般腐蝕環(huán)境中應(yīng)用，而且在海洋等重防腐領(lǐng)域依然能夠為金屬基材提供長久有效的保護(hù)[52]。然而，當(dāng)前環(huán)氧涂層仍然存在針孔等問題，而且環(huán)氧涂層的脆性大，也使得其在使用過程中極易產(chǎn)生裂紋。腐蝕性介質(zhì)可通過這些微孔和裂紋滲透到環(huán)氧金屬界面，從而導(dǎo)致涂層的使用壽命縮短[53]。此外，傳統(tǒng)的環(huán)氧涂料以溶劑型為主，使用過程中有大量VOC 排放，不符合當(dāng)前社會綠色發(fā)展的要求[54]，因此以水性環(huán)氧涂料、無溶劑環(huán)氧涂料為代表的綠色環(huán)保環(huán)氧涂料得到快速發(fā)展。

h-BN 改性環(huán)保環(huán)氧涂料的相關(guān)研究中以水性環(huán)氧涂料居多。h-BN 具有疏水性，因此在水性環(huán)氧涂料體系中較難分散。Wu[54]和Shi[55]課題組幾乎同時報道了一種利用聚乙烯亞胺（PEI）的路易斯堿（含有豐富胺基和高度溶于水特性）對h-BN 進(jìn)行非共價功能化改性方式，并將其引入到水性環(huán)氧體系中，研究其對環(huán)氧涂料性能的影響。PEI-BNNSs 在水性環(huán)氧涂料中均勻分散，且固化成膜后相容性較好。PEI-BNNSs 能夠作為物理屏障增加腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散路徑，PEI 也能增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的交聯(lián)密度，減少涂層缺陷，因而PEI-BNNSs/EP 涂層的防腐能力得到顯著增強(qiáng)。Wu 等[56]采用超聲剝離的方式制備BNNSs，通過共價修飾策略，制備羥基化的h-BN，采用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）制備功能化的 BNNSs（Fh-BN），最終將Fh-BN 和腐蝕抑制劑磷酸鋅鍶（SZP）引入到水性環(huán)氧涂料體系中，并通過EIS、LEIS 和鹽霧實驗表征涂層的防腐性能。研究結(jié)果表明：Fh-BN 和SZP 之間的協(xié)同作用可以顯著提升涂層的防腐性能，復(fù)合涂層表現(xiàn)出較高的阻抗模量、低的腐蝕電流密度和更長的耐鹽霧時間。如圖4 所示，F(xiàn)h-BN 的層狀結(jié)構(gòu)和不可滲透性增加了腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散路徑，延緩了腐蝕介質(zhì)的滲透速率。其次，SZP 在基材表面發(fā)生水解反應(yīng)，充當(dāng)pH 值的緩沖劑，降低了陰極反應(yīng)的速率，并且在鋼表面形成了磷酸鐵鹽層，阻止了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

研究人員還嘗試將h-BN 與其他無機(jī)納米粒子進(jìn)行復(fù)合，達(dá)到改善其分散性和增加相容性的目的。Wu 等[57]利用氧化石墨烯（GO）與h-BN 之間非共價π-π共軛作用，對h-BN 進(jìn)行改性，同時利用GO 表面的多種含氧官能團(tuán)增強(qiáng)h-BN 與環(huán)氧涂層的相容性，探究不同粉體復(fù)合比例對涂層性能的影響，并通過電化學(xué)測試和鹽霧實驗表征涂層防腐性能。結(jié)果表明，經(jīng)過GO 非共價修飾的h-BN 可以均勻地分散在水性環(huán)氧涂料中，當(dāng)GO∶h-BN=1∶1（質(zhì)量分?jǐn)?shù)比）時，復(fù)合涂層的耐腐蝕能力最強(qiáng)。Zhang 等[58]在BNNSs表面進(jìn)行聚多巴胺包覆，通過水熱反應(yīng)制備h-BN-Fe3O4，并將其作為納米填料引入水性環(huán)氧涂料中。BNNSs 作為載體不僅減少了Fe3O4納米粒子的團(tuán)聚，而且結(jié)合了h-BN 和Fe3O4的優(yōu)異性能，h-BN-Fe3O4/ 環(huán)氧復(fù)合涂層具有優(yōu)異的抗腐蝕能力。

2.2 h-BN 改性聚氨酯防腐涂料

聚氨酯（PU）是在涂料、粘合劑、彈性體、復(fù)合材料等領(lǐng)域使用最為廣泛的高性能聚合物之一。聚氨酯涂料具有優(yōu)異的耐候性、耐化學(xué)品性、耐磨性和物理機(jī)械性能，在腐蝕防護(hù)、紡織品、生物醫(yī)學(xué)、國防工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[59]。單一的聚氨酯防腐涂料性能有限，難以適應(yīng)復(fù)雜的腐蝕環(huán)境，因此對其進(jìn)行一些改性工作具有十分重要的意義[60]。

當(dāng)前，水性聚氨酯（WPU）涂料因無毒、環(huán)保、柔韌性、耐候性、耐化學(xué)性和出色的機(jī)械性能，引起了各國學(xué)者廣泛關(guān)注，但是WPU 涂膜的耐腐蝕性差，其在防腐蝕應(yīng)用中的發(fā)展仍然受到限制。研究人員通過引入諸如石墨烯、h-BN 等二維納米材料增強(qiáng)WPU涂層的防腐性能[61]。Li 等[62]通過制備羥基h-BN 實現(xiàn)其在水溶液中的穩(wěn)定分散，采用直接共混的方式將其引入到WPU 防腐涂料中，改善復(fù)合涂層的防腐性能。該涂層無色透明，具有良好的耐久性，可以用作防腐涂層的面漆。在WPU 防腐涂料中添加2%的BN-OH，即可獲得優(yōu)異的防腐蝕性能。這可歸因于以下三個方面：1）BNNSs 二維片狀結(jié)構(gòu)提供了物理屏障；2）BNNSs的納米分散促進(jìn)了阻隔網(wǎng)絡(luò)的形成；3）BNNSs 的優(yōu)良絕緣性能延緩了腐蝕反應(yīng)。研究人員通常也會將無機(jī)改性和有機(jī)改性相結(jié)合，以期發(fā)揮協(xié)同作用。Liu等[63]自制了含硅封端劑（DAA-GPTMS），并將其用于WPU 的合成，同時引入羥基h-BN 改性WPU，用于制備防腐涂層。DAA-GPTMS 和羥基h-BN 之間的協(xié)同作用大大增強(qiáng)了WPU 涂膜的物理和機(jī)械性能，當(dāng)DAA-GPTMS 和羥基h-BN 的含量分別為7.5%和0.2%時，WPU 涂層的綜合性能最優(yōu)。WPU 涂層防腐性能的提升歸因于含硅封端劑提升了涂層的耐水性和降低了孔隙率，同時，層狀結(jié)構(gòu)的羥基h-BN 在涂層中的良好分散延長了腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散路徑。

通過粉體復(fù)合也是提升PU 防腐涂料性能的有效方式之一。Li 等[43]利用羥基化氮化硼（BN(OH)x）與氧化石墨烯（GO）之間氫鍵、氮基和環(huán)氧基團(tuán)間的親核取代反應(yīng)以及各官能團(tuán)之間的化學(xué)相互作用，來制備復(fù)合粉體。首先采用“自下而上”的方式制備BN(OH)x，通過改進(jìn)的Hummers 法制備GO。為了提升GO 修飾的官能化程度，采用對苯二胺對其改性，最終經(jīng)過還原反應(yīng)制得BN(OH)x-PrGO 復(fù)合粉體，如圖5 所示。添加有BN(OH)x-PrGO 的PU 膜具有優(yōu)異的氧氣阻隔性、介電性能和抗腐蝕性能。與純PU 膜相比，BN(OH)x-PrGO/PU 涂膜的O2透過率降低了近91%。并且涂覆有BN(OH)x-PrGO/PU 的鋼試片的腐蝕電位朝著陽極區(qū)有很大的偏移，在NaCl 溶液中具有極低腐蝕速率（6.14×10-5mm/a，浸泡1 d）和出色的腐蝕抑制效率（99.96%）。BN(OH)x-PrGO 的協(xié)同作用有助于改善PU 膜的阻隔性能，勢必會在食品包裝、儲氣、電子和防腐領(lǐng)域發(fā)揮出重要作用。

圖5 BN(OH)x-PrGO 復(fù)合納米粉體的制備示意圖[43] Fig.5 Schematic diagram of the preparation of the BN(OH)x-PrGO composite nano powder[43]

2.3 h-BN 改性丙烯酸防腐涂料

水性丙烯酸防腐涂料制備工藝較為簡單，價格相對低廉，安全環(huán)保，耐候性較好，是當(dāng)前使用較為廣泛的丙烯酸涂料，在輕、中度防腐領(lǐng)域使用較為普遍[64]。但是相對于溶劑型，其性能仍然存在一定差距，因此常采用環(huán)氧樹脂、聚氨酯、無機(jī)納米粉體對其進(jìn)行改性[65]。h-BN 的引入一定程度上可以提升水性丙烯酸涂層的防腐性能。Zou 等[47]采用等離子氣體改性h-BN，并將其引入到丙烯酸涂料中，對分散性、防腐性能和防腐機(jī)理進(jìn)行了探究。經(jīng)過Ar+NH3處理的h-BN 表面具有更多的NH 基團(tuán)，在丙烯酸涂料中的分散性最好，涂層防腐性能提升最為顯著（腐蝕電流降低為原來的1/13）。如圖6 所示，丙烯酸涂層防腐性能的提升主要?dú)w因于兩方面：一方面是經(jīng)過處理后的h-BN 在丙烯酸涂料中均勻分散，減少了涂層針孔的形成；另一方面是由于等離子氣體增加了h-BN 表面的NH/OH 基團(tuán)和片層間距，有利于在h-BN 層之間存儲更多的Fe2+，從而防止了Fe2+的遷移和Fe2O3的形成。Fan 等[66]采用KH560 改性BNNSs，并將其摻雜到鍍鋅鋼表面的丙烯酸涂層中，提高了丙烯酸涂層的防腐能力。結(jié)果表明：由于BNNSs 的物理阻擋作用和電絕緣性，使得KH560 改性BNNSs 丙烯酸涂層的腐蝕電流密度顯著減小，由2.2×10-5A/cm2降低到2.3×10-7A/cm2。且KH560 改性BNNSs 丙烯酸涂層的阻抗（4435 Ω·cm2）高于未改性BNNSs 丙烯酸涂層（2500 Ω·cm2）和無摻雜丙烯酸涂層（1500 Ω·cm2）。

圖6 等離子氣體處理的h-BN 在丙烯酸涂料中改善防腐性能的示意圖[47] Fig.6 Schematic diagram of the mechanism of anti-corrosion improvement by plasma gas treated h-BN in acrylic coating[47]

3 展望

BNNSs 不但具有石墨烯類似的優(yōu)異特性，還一定程度上克服了石墨烯在一定條件下存在的“促進(jìn)腐蝕”的不足。h-BN 在防腐涂料領(lǐng)域中的相關(guān)研究成果不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用前景廣闊。目前h-BN 已經(jīng)在防腐涂料中展現(xiàn)出其優(yōu)異的防腐增強(qiáng)作用，但相關(guān)研究工作還處于起步階段，關(guān)鍵性技術(shù)仍需有所突破。相信隨著相關(guān)研究的不斷開展，h-BN 改性防腐涂料勢必會在防腐涂料領(lǐng)域中發(fā)揮出重要作用。基于h-BN 改性防腐涂料的研究現(xiàn)狀，其未來工作重點應(yīng)該放在以下幾個方面：

1）BNNSs 大規(guī)模、綠色和簡便制備。BNNSs 目前制備方式仍然以液相剝離為主，存在VOC、剝離效率低等問題。雖然近年來出現(xiàn)新的綠色制備策略，但是其剝離效率仍然較低，且橫向尺寸受到限制，嚴(yán)重制約了其在工業(yè)化、大規(guī)模應(yīng)用中的進(jìn)程。因此BNNSs的大規(guī)模、綠色、簡便的制備方式對其在防腐涂料中的應(yīng)用起到?jīng)Q定性作用。

2）原位聚合法h-BN 改性樹脂的制備。當(dāng)前h-BN改性防腐涂料的制備，大都以功能性填料的方式引入到防腐涂料體系中，因而分散性和相容性較差。目前，h-BN 原位聚合改性樹脂相關(guān)研究較少，因此通過引入相關(guān)基團(tuán)，采用高分子合成新技術(shù)，開展相關(guān)改性研究是未來的工作重點之一。

3）h-BN 功能性復(fù)合粉體的制備。通過將h-BN和其他一種或一種以上粉體進(jìn)行結(jié)合制備復(fù)合粉體，一方面可以利用不同粉體之間的相互作用改善分散性，另一方面可以通過引入特定的功能性納米粒子賦予涂層不同的功能，進(jìn)而拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。目前，復(fù)合粉體的制備大都以與石墨烯復(fù)合為主，而與其他諸如TiO2、ZnO 等粉體的相關(guān)研究較少。充分利用h-BN的性質(zhì)，與其他功能納米粒子發(fā)揮協(xié)同作用，對于進(jìn)一步提升防腐涂料的綜合性能至關(guān)重要。