2.4膦酸盐类SAMs

    有机膦酸盐由于强烈的与金属的螯合作用,作为金属缓蚀剂、工业水处理剂等,膦酸盐类SAMs技术在近几年得到了关注[21]。

    JohnGV等[22]研究了在工程金属上,利用烷基膦酸盐生成SAMs进行金属表面改性和保护,聚合物或氟对SAMs改性制成聚合物/SAMs/金属基材的3层界面,耐蚀和耐热稳定性增高。FelhosiI等[23]用电化学方法研究了单膦酸基团和双膦酸基团的烷基膦酸盐在铁基材上形成自组装单分子膜或多层膜的过程,均能形成明显提高保护效率的保护膜。腐蚀抑制机理为阳极控制。HarmU.等[24]在铁或低合金钢表面用含有噻吩类尾基的烷基膦酸形成的SAMs,将钝化后的铁底材膦酸盐浸于水溶液中15h,控制pH值,形成稳定的自组装单分子膜,再由尾基团的噻吩聚合反应形成聚噻吩链,制成SAMs加底漆的双重保护体系。该体系不仅能够提供足够的耐腐蚀能力,还能提高与各种面漆的附着力。GaoWei等[21]研究了十八烷基膦酸盐在ZrO等氧化物上的自组装,在ZrO上比在TiO2有更强的键结能力。AzusaS.等[25]提出一种在工业铝材上有望取代铬处理的磷酸锆类自组装膜技术。盐雾实验表明,磷酸锆自组装膜对铝材保护效果突出,尤其是经1,12-十二烷基双膦酸结合的多层磷酸锆膜,盐雾实验达到48h,Azusa预言,膦酸盐SAMs将成为取代传统磷化和铬酸钝化处理的最有前景的技术之一,他的这一工作为开发新的表面处理技术提供了一条途径。

    2.5其他SAMs体系

    目前研究的具有防止金属腐蚀的自组装体系还有咪唑啉类SAMs、希夫碱类SAMs及氟化的SAMs。油酸咪唑啉类(OI)化合物是一种环境友好型的缓蚀剂,RamachandranS等[26]详细研究了这种膜,在铁表面的缓蚀效率可以达到60%～90%,甚至99%。OI的尾基必须足够长,得以覆盖金属表面。含有C—N键的希夫碱有机化合物,证明对铜和钢有良好的缓蚀功能,杨学耕等[27]通过将希夫碱自组装到铜表面,发现在0.5mol/mLNaCl溶液中,自组装膜对铜的缓蚀效率可以达到90%以上。金贞兰等[28]对不同结构的希夫碱进行了STM和XPS表征,为开发新的缓蚀剂提出了一条途径。由于氟电负性强,C—F键键能大,F原子共价半径小,可以在很多有机分子中取代H,F改性分子与相应的C—H分子相比具有沸点较低,折光指数和表面张力低的特点[29]。,Ed-erthT.等[30]报道,在高度氟化的F-SAMs中,(CH2)n段的增长,会导致SAMs的无序化程度增加,这与脂肪酸类SAMs研究结果有较大差异。MichaelG.等[31]比较CF3(CH2)nSHn=9～15与CH3(CH2)nSH(n=9～15)在金表面的SAMs的润湿性和摩擦性能,发现在摩擦学性能方面,CF3—SAMs是CH3—SAMs的摩擦性的3倍。氟化SAMs具有独特的表面双亲性,在自组装低摩擦系数、高耐磨性和防腐蚀的SAMs涂层方面具有得天独厚的优势,
3结语

    综上所述,自组装单分子膜技术在金属防护方面的研究已经取得一些进展,这种全新的方法预计在未来10年内将在金属保护和金属表面处理领域得到关注和应用。采用膦酸盐SAMs、硅烷类复合膜、脂肪酸SAMs证明是一条取代传统表面处理的途径,同时SAMs也为研究和开发新型缓蚀剂及研究其机理提供了可行的路线。

    尽管自组装单层膜和多层膜技术在防腐蚀技术方面已经取得一定进展,但是该技术目前还在研究阶段,离实际应用还有一段距离。随着这一技术在金属腐蚀与防护领域研究的深入,对自组装膜防腐蚀机理的了解,新的缓蚀剂品种的设计,新的稳定的自组装体系的开发,可以预言在未来几年将有实质性的突破。毋庸置疑,自组装技术给我们提供了一条新的途径,通过对合成-结构-性能之间的关系的深入了解,进一步认识自组装膜SAMs的成膜机理,了解自组装体系中缺陷的产生及控制方法,设计和制备新的高度有序的自组装单层膜或多层膜体系,开发对底材表面要求较低的SAMs技术,结合现代高分子化学和电化学技术成果,防护功能单层膜或多层膜的SAMs方法在铁、铝、铜、锌等重要工程金属保护上极具应用前景。

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