Page 171 - 2025水性涂料虚拟专辑

王武生：近5年水性聚氨酯涂料学术研究

及在埃洛石纳米管中附着的 Co 离子[如式（1）所示]。 酯涂料中当然也可以使用这些方法。13 篇文献中，2
+
) ) 篇为静电纺丝，1 篇采用多层自组装（LBL），1 篇采用
凝胶-溶胶法。对于水性聚氨酯涂料，自消光树脂涂

膜本身就是微纳米粗糙表面。因此水性聚氨酯涂料
有很好的基础可以通过自消光树脂获得超疏水涂
式（1）
层。其中有一篇就采用了自消光水性聚氨酯获得超

疏水涂料。还有一篇论文方法更为简单，纳米材料

改性后用细砂纸打磨获得微纳米表面结构。
1. 3 水性聚氨酯抗菌涂料
1. 2 疏水性（超疏水性）水性聚氨酯研究 开发具有抗菌功能的涂料是涂料工业发展的方
精选的近 5 年发表的 405 篇论文中，有 84 篇涉及 向之一。抗菌涂料通常可以通过 2种方式实现：阻止
到提升水性聚氨酯疏水性，其中 16篇为有机硅改性， 微生物在涂料表面附着（anti-adhesive surfaces）和杀
17 篇为有机氟改性，23 篇为油脂改性，4 篇为笼型聚 菌表面（bactericidal surfaces）。防黏附表面可以阻止
倍半硅氧烷（POSS）改性。纵观这些论文，改性方法 微生物在涂层表面附着进而阻止微生物生长。有多
并无新意，所谓创新点大多是复合改性，引入其他新 种方法可以降低微生物在涂料表面附着，最为常见
概念，其中47篇添加了各种“明星”纳米材料。 方法是制备疏水或超疏水表面涂料。而杀菌涂料是
通常纳米材料不会直接提升涂层疏水性，其机 在涂料中引入可杀灭细菌的功能材料或结构。
理为增强涂膜物化性能的同时提升涂层表面粗糙 获得杀菌涂料最简便的方法是在涂料中添加抗
度，从而提升涂膜表面水接触角。 菌剂，抗菌剂主要有有机抗菌剂（包括天然有机抗菌
超疏水涂料（水接触角>150 °，滚动角<10 °）也是 剂、合成有机抗菌剂）和无机抗菌剂两大类。抗菌涂
近年研究热点，近年有 13 篇关于水性聚氨酯超疏水 料的发展方向是开发低毒、广谱、长效的水性涂料。
论文发表。超疏水涂料通常需要在疏水涂料表面获 将有机抗菌剂引入高分子结构，可以有效防止
得微纳米结构（荷叶效应）。获得涂料表面微纳米结 抗菌剂迁移损失，获得长效作用。同时将抗菌剂引
构的方法可分为平板印刷法（lithography）、模板法 入高分子也可降低抗菌剂毒性。对于水性聚氨酯涂
（templating）、等离子体处理法（plasma treatment）、化 料树脂，抗菌剂中引入活性氢基团即可将抗菌结构
学挥发沉积法（chemical vapor deposition）、多层自组 引入聚氨酯。近年有数篇论文将新型抗菌剂引入水
装法 [layer-by-layer（LBL）self-assembly technique]、 性聚氨酯树脂，如合成杀菌功能结构乙内酰脲的扩

旋涂法（spin coating）、相分离法（phase separation）、静 链剂，ZnL 2 ，以及引入低毒天然抗菌剂芦荟大黄素 、
[4]
[5]
电纺 丝法（electrospinning）、溶胶 - 凝胶 法（sol-gel 姜黄素 ，这些天然抗菌剂自身就含有可以与异氰酸
method）、水热法（hydrothermal method）。在水性聚氨 酯反应的活性氢基团，如式（2）所示。
) )
)

)
) ) ) 式（2）
) )
)

聚多巴胺可以将酶固定在聚多巴胺纳米颗粒表 涂料，涂料在光照下产生热杀死细菌。
面获得固定化酶制剂。有人将抗菌酶溶葡萄球菌酶 纳米银是最有效的无机抗菌材料，将纳米银分
（lysostaphin enzyme）固定在聚多巴胺纳米颗粒上添 散在高分子涂膜中可以赋予涂料长效抗菌性能。对
加到水性聚氨酯中，获得特效抗金黄色葡萄球菌 磺酸钠环[4]烷烃也是近年热点，采用对磺酸钠环[4]
（staphylococcus aureus）水性聚氨酯涂料 。聚多巴胺 烷烃作为分散剂可以在水性聚氨酯分散体中原位获
[6]
还具有将光能高效转化为热能的作用，近年发表论 得纳米银 ，如式（3）所示。
[7]
文中有一篇为聚多巴胺光热转化（light-to-heat）抗菌 量子点（quantum dots）具有光催化功能，可以将

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