功能涂料（刘仁）

随着涂料科学与技术的不断进步，在传统涂料的装饰和保护两大作用以外，逐步发展出了具有界面功能、热功能、机械功能、光功能等的一类特殊功能涂料。尤其是以纳米科学为代表的多个学科发展，推动了这类涂料的功能创新和应用创新层出不穷，在新材料发展的众多层面提供越来越完善、越来越强大的功能，功能涂料已成为现代涂料的一个重要发展方向。

 江南大学高分子材料与工程专业于1999年正式办学时便将涂料科学与技术作为专业重点建设方向，建有系统的涂料专业课程体系。办学初期即开设了“功能涂料”课程，但是由于功能涂料种类繁多，与多个学科存在知识交叉，一直未有合适的教材可供选用。授课资料主要通过国际国内会议资料、科研论文、专利信息和功能涂料专著内容的整理和更新来形成。

 随着我国功能涂料技术的快速发展，对专业人才的需求日趋旺盛。我们基于多年的教学经验和科研体会开展了本书的编写工作。本书系统阐述了功能涂料的分类和发展重点以及制备方法，重点介绍了自清洁涂料、抗菌涂料、自修复涂料、海洋防污涂料、导电涂料、传感涂料六类功能涂料。希望本书有助于大专院校相关学科专业人才的培养，帮助众多生产厂家和研发人员了解功能涂料这一领域。

 本书第1、4章由刘仁编写，第2章由李治全编写，第3章由孙冠卿编写，第5章由刘敬成编写，第6章由马春风编写，第7章由袁妍编写，第8章由罗静编写。全书由刘仁、罗静统稿。

 由于功能涂料技术发展速度快，涉及面广，技术创新层出不穷，加之我们的学术水平所限，书中疏漏之处在所难免，恳请读者不吝赐教，提出宝贵意见。

 编者

 2019年3月

功能涂料指的是基于现代新型功能材料发展起来的涂层材料，区别于传统的建筑、木器及金属用涂料，而把应用面进一步拓宽到生物医用、食品加工、分离筛选、微电子技术等新兴行业。《功能涂料》共分8章内容，第1章为功能涂料概述，主要介绍功能涂料的分类和发展重点；第2章功能涂料的制备，主要介绍功能涂料用树脂的新型合成方法等；第3～8章分别系统叙述了自清洁涂料、抗菌涂料、自修复涂料、海洋防污涂料、导电涂料、传感涂料六类功能涂料的分类、作用机制、制备及应用前沿。内容涵盖新型功能涂料的合成、性能、应用及发展。

《功能涂料》可供有一定涂料基础知识的大专院校相关专业的教师、本科生和研究生使用，也可供相关专业科研、生产技术人员参考。

刘仁，江南大学，化学与材料工程学院副院长、教授，　　自2003年起在江南大学攻读硕士和博士学位开始即从事“电泳涂料”“光固化涂料”等的研究，并先后于2010年和2016年在美国北达科他州立大学和香港中文大学开展功能涂料研究。先后入选江苏省“六大人才高峰”、“双创博士”等人才培养计划。现任江南大学化学与材料工程学院副院长，光聚合技术及先进涂层研究室主任，兼任中国辐射固化专委会学术委员会主任，“辐射固化通讯”编委，中国涂料与颜料标准化技术委员会单位委员，以及Progress in Organic Coatings、涂料工业等国内外涂料期刊审稿人。 

 长期从事光固化材料、功能涂层材料等领域教学和科研工作，主讲《功能涂料》《涂料科学与技术》两门专业课程。近5年来在抗菌涂料、自修复涂料、光固化涂料等方向发表SCI论文25篇，授权中国发明专利10件和美国专利2件。先后主持“先进碳材料基光固化导电油墨关键技术研究与产品开发”等省部级以上项目5项，“金属刀片光固化防护涂层开发及连续涂布线设计”等企业委托项目6项。研究成果获省市级科技进步奖3项。

第1章功能涂料概述1

 1.1功能涂料的发展1

 1.2功能涂料的挑战2

 参考文献2

 第2章功能涂料的制备3

 2.1概述3

 2.2本征型功能涂料的制备3

 2.2.1基于链式聚合制备3

 2.2.2可控活性自由基聚合6

 2.2.3可控自由基聚合在功能涂料制备中的应用10

 2.2.4基于逐步聚合制备12

 2.2.5巯基-点击聚合16

 2.2.6巯基-点击聚合在功能涂料制备中的应用17

 2.3复合型功能涂料的制备18

 2.3.1物理共混法制备复合型功能涂料18

 2.3.2原位反应法制备复合型功能涂料20

 参考文献20

 第3章自清洁涂料22

 3.1自清洁涂料基础22

 3.1.1自然界中的自清洁现象22

 3.1.2生活中的自清洁涂料24

 3.1.3浸润的基本理论25

 3.1.4自清洁涂料的分类29

 3.2亲水型自清洁涂料29

 3.2.1普通亲水型自清洁涂料29

 3.2.2光催化型亲水自清洁涂料30

 3.2.3亲水型自清洁涂料的制备方法33

 3.3疏水型自清洁涂料34

 3.3.1疏水型自清洁涂料原理35

 3.3.2超疏水涂料的制备方法36

 3.4自清洁涂料的应用37

 3.4.1自清洁涂料在建筑外墙领域的应用38

 3.4.2自清洁涂料在纺织领域的应用38

 3.4.3自清洁涂料在玻璃上的应用38

 3.5自清洁涂料存在的问题与展望39

 3.5.1耐久性和稳定性39

 3.5.2安全性39

 3.5.3展望40

 参考文献40

 第4章抗菌涂料42

 4.1概述42

 4.1.1微生物对材料表面的危害作用及其成因42

 4.1.2抗菌涂料的概念及意义44

 4.1.3抗菌涂料的分类44

 4.2阻黏附型抗菌涂料45

 4.2.1亲水表面45

 4.2.2两性离子表面45

 4.2.3超疏水表面46

 4.3缓释型抗菌涂料46

 4.3.1抗生素缓释46

 4.3.2无机金属抗菌剂缓释47

 4.3.3一氧化氮(NO)缓释48

 4.4接触型抗菌涂料49

 4.4.1化学合成型49

 4.4.2天然生物分子抗菌肽抗菌酶型50

 4.4.3光催化接触型50

 4.5双重抗菌涂料51

 4.5.1阻黏附-接触型52

 4.5.2阻黏附-缓释型53

 4.5.3接触-缓释型54

 4.6主要表征方法55

 4.6.1*小抑菌浓度(MIC)和*小杀菌浓度(MBC)55

 4.6.2抑菌圈法55

 4.6.3摇瓶法56

 4.6.4电子显微镜表征57

 4.6.5细菌荧光染色表征58

 4.7主要应用领域58

 4.7.1食品包装58

 4.7.2医疗领域59

 4.7.3建筑家居60

 4.7.4织物服饰61

 4.8总结与展望62

 参考文献62

 第5章自修复涂料64

 5.1概述64

 5.2外援型自修复涂料65

 5.2.1微胶囊自修复涂料65

 5.2.2液芯/中空纤维自修复涂料70

 5.2.3微脉管自修复涂料72

 5.2.4其他外援型自修复涂料73

 5.3本征型自修复涂料75

 5.3.1基于双硫键的自修复涂料75

 5.3.2基于氢键的自修复涂料75

 5.3.3基于Diels-Alder反应的自修复涂料78

 5.3.4基于光致环加成反应的自修复涂料80

 5.3.5基于光热效应的自修复涂料82

 5.3.6其他本征型自修复涂料84

 5.4自修复涂料的应用86

 5.4.1汽车领域的应用86

 5.4.2军事领域的应用86

 5.4.3橡胶领域的应用87

 5.4.4防腐领域的应用88

 5.4.5木器领域的应用89

 5.5总结及展望89

 参考文献90

 第6章海洋防污涂料95

 6.1概述95

 6.1.1海洋生物污损95

 6.1.2海洋防污技术发展历史95

 6.2杀生型防污涂料97

 6.2.1基体不溶型防污涂料97

 6.2.2基体可溶型防污涂料98

 6.2.3自抛光防污涂料98

 6.3污损脱附型防污涂料100

 6.3.1有机硅材料101

 6.3.2有机氟材料102

 6.3.3氟硅聚合物材料103

 6.4生物降解高分子基防污涂料103

 6.5仿生防污涂料105

 6.5.1仿生微结构防污涂料105

 6.5.2天然产物基防污涂料105

 6.6其他新型海洋防污涂料107

 6.6.1污损阻抗型防污涂料107

 6.6.2两亲性聚合物防污涂料107

 6.6.3生物酶防污涂料108

 6.7总结与展望108

 参考文献108

 第7章导电涂料111

 7.1概述111

 7.1.1定义及分类111

 7.1.2导电涂料的导电机理112

 7.1.3导电涂料表征手段117

 7.2本征型导电高分子类导电涂料118

 7.2.1导电高分子的合成118

 7.2.2导电高分子涂装122

 7.2.3导电高分子/树脂复合涂料123

 7.3碳系导电涂料124

 7.3.1碳纳米管类导电填料124

 7.3.2石墨烯类导电填料127

 7.3.3其他碳类导电填料128

 7.4金属系导电涂料130

 7.4.1银系导电涂料130

 7.4.2铜系导电涂料132

 7.5导电涂料的应用及展望132

 7.5.1抗静电涂层132

 7.5.2透明导电膜133

 7.5.3导电胶134

 7.5.4防腐涂料135

 7.6总结与展望136

 参考文献137

 第8章传感涂料140

 8.1传感涂料的制备方法140

 8.1.1聚合物包埋法140

 8.1.2化学接枝法141

 8.1.3原位聚合法143

 8.2压敏涂料145

 8.2.1光学压敏涂料145

 8.2.2应变压敏涂料151

 8.3温敏涂料155

 8.4金属早期腐蚀监测涂料157

 8.4.1荧光响应型早期腐蚀监测涂层157

 8.4.2颜色响应型早期腐蚀检测涂层159

 8.5多功能传感涂料161

 8.6其他传感涂料163

 8.6.1电化学传感涂料163

 8.6.2电化学生物传感涂料164

 8.6.3气体传感涂料165

 8.6.4光纤化学传感涂料168

 8.7总结与展望170

 参考文献171