近年来，我们发展出一系列新的方法来构筑功能胶体微球，并将这些纳米胶体微球用于制备功能涂料。例如，以曲拉通X-100改性的纳米SiO₂和TiO₂颗粒为Pickering乳化剂，苯乙烯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、氟硅烷 (FAS)以及引发剂等为油相，通过Pickering乳液聚合制备了包覆FAS的UV刺激响应性微胶囊。在UV光照下，微胶囊的聚合物壳层由于TiO₂的光催化降解作用而破裂，从而释放出FAS疏水物质，调节微胶囊中TiO2的量可以控制FAS的释放速度。该微胶囊可直接用于水性涂料，能够使涂层保持长时间的疏水性，具有自修复功能。将聚合物乳胶粒子与纳米二化硅共混成膜，通过改变聚合物胶体微球的尺寸大小，可以制备出一系列结构色涂层。将列举例子来展示我们近几年在这方面的工作进展。

创新通常由市场需求来驱动，其中有些市场需求是因为环境问题引发的结果。新型水性有机 / 无机杂化体系的开发正是为了满足市场对零VOC涂料体系的需求。现实中水性涂料已经在市场上使用了相当长的时间，但是水性有机 / 无机杂化体系作为水性锌粉涂料的树脂的应用却是新的技术。该技术结合了有机和无机体系的优点，为重防腐应用提供优异的腐蚀防护性能，同时涂料配方可以满足最新的环保要求。这类型的水性锌粉涂料与面漆有优异的层间结合力，典型的面漆体系如：溶剂型环氧或水性环氧涂料。

水性有机 / 无机杂化体系的涂料配方具有以下优点：几乎零 VOC；低温固化；可同时满足低膜厚或高膜厚的应用需求；比单纯的有机涂层具有更好的耐热性；与面涂层间有良好的附着力；优异的腐蚀防护性能；

直接从生物质生产的乙酰丙酸，可以转化成具有取代化石化学品基本结构的潜力，可以在涂料作为交联剂、低VOC溶剂，取代双酚A、自由基引发剂和绿色丙烯酸甲酯。

该技术的独特性在于其非持久性作用的阳离子特性。阳离子电荷可以提供普适性的附着力。在涂料干燥的过程中，阳离子电荷的损失会释放出一部分碱性基团与木材中渗出的单宁酸反应，从而提供两者之间优异的结合性能。这种非持久性阳离子树脂技术使得水性单组分树脂代替油性双组分树脂用作封闭涂料成为可能。

已研究出一种持久性阳离子树脂技术。季铵盐基团的存在提高了对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抗菌性。这种概念的独特性在于引入了具有共价键结构的季铵盐组分，获得一种不会被淋洗出的涂料，在反复清洁后依然可显示出持久的抗菌性。

当今的涂料技术被许多技术和商业挑战所驱动。助剂作为涂料配方中重要成分可以使相关材料增值并且推动技术进步。表面性能 - 如流平，滑爽，易清洁，可再涂性，疏水性或亲水性 - 受表面助剂的强烈影响。这些助剂通过向涂层 - 空气或涂层 - 基材界面迁移，从而改变表面或界面性能。这些助剂对涂层性能的影响取决于它们的化学成分及其结构。本次讲座将展示复杂的助剂技术，其高度结构化的聚合物结构来源于大分子单体技术。它将呈现通过使用亲水性助剂来提高多层涂装系统中后续涂层的润湿和流平的独特概念。我们将阐述和说明三代助剂的演变过程和相关的工业应用的案例。第一种是常规的表面助剂，如标准聚丙烯酸酯，简单地改善流平性，最后是复杂结构的助剂（如接枝和高度支化的聚丙烯酸酯），与其他表面助剂不同，它不仅可以增加涂层的表面能，同时还可以提供抗锁孔性能。

砖石涂料的耐沾污性能非常重要，这是由于其对建筑物结构美学的影响。能较长时间耐沾污的建筑物可以维持其美学吸引力且无需频繁地重新涂装。减少重新涂装的频率可以极大地降低建筑物维修保养的成本。

随着城市和城镇地区的扩大，空气中的灰层和颗粒物质的含量也有所增加。这些更具挑战性的环境条件迫使开发的聚合物需要具有更强的耐沾污性能。如预期一样，耐沾污性能的提高必须在不牺牲其它性能，如低温柔韧性和伸长率的情况下实现。

本文将介绍最小化影响涂层其它性能的同时提高垂直弹性涂层耐沾污性能方面所取得的进展。

以聚己内酯1000（PCL1000）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、2,2-双（溴甲基）-1,3-丙二醇、迭氮化钠（NaN3）等为原料合成了带有迭氮基团的聚氨酯预聚体，以1,1,3,3-四甲基胍（TMG）、3-溴丙炔合成了含炔基的五取代胍（TMG-Al），随后以点击反应为连接策略制备结构型抗菌水性聚氨酯分散体。采用红外光谱（FT-IR）、核磁共振波谱（NMR）表征了小分子单体的化学结构；通过抑菌圈实验验证了涂膜的接触型抗菌效果及非渗透特性，为接触型抗菌领域的研究提供了一种新的合成方法。抗菌结果显示，当水性聚氨酯中引入TMG-Al约为5wt%时，抗菌聚氨酯即可对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）及革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）产生显著的杀灭效果，抗菌率均达99.9%。

本论文采用偶联剂对磺化石墨烯(SG)进行了改性，而后制备了水性聚氨酯(WPU)涂料。利用傅立叶变换红外光谱、x射线衍射和扫描电镜对磺化石墨烯的化学结构进行了表征。研究了聚氨酯涂料的耐水和有机溶剂性、热稳定性、机械性能以及石墨烯在聚氨酯中的分散性能。最后，通过极化曲线和盐雾试验，对涂层的耐蚀性进行了表征。

众所周知，PVDF(Polyvinylidene fluoride)由于其优异的抗老化耐久性和耐化学性而被广泛应用于涂料市场。本文主要关注研发的水性PVDF树脂。该水性技术涂料被证明同传统的溶剂型涂料拥有相似的抗老化性能，不含有氟表面活性剂，可以应用于金属基材。水性PVDF树脂也符合诸如AAMA 2605等标准的严苛测试。该水性技术的生态友好性将很好的应对溶剂型树脂涂料配方中的VOC含量问题，在不牺牲涂料性能的同时，满足目前中国越来越严苛的环保法规。

涂料开发与应用的趋势主要由以下因素主导和控制：立法/溶剂含量降低的需求；扩大水性和粉末涂料、高固体分涂料、紫外光固化涂料和静电喷涂施工等应用前景；更快、更低成本的干燥/硬化工艺需求；成本降低的需求；新型创新性材料，特别是新型基料、颜料和填料；对表面结构和效果、表面清洁、表面耐久、节能等的新需求；纳米技术：层、结构和纳米颗粒；具有新要求的基材。

背景资料和参考文献显示有关减少溶剂含量类型涂料的技术现状和市场情况、特征性能、优点和局限性、应用领域以及对具有前景的干燥和固化方法的需求。本文主要阐述高固体分涂料、水性和粉末涂料等涂料类型，并将讨论应用改善和新工艺领域的进展。同时对辐射固化领域包括UV LED固化和光子近红外固化新近的变化和扩张展开讨论。

智能自修复涂料是近年来涂料研究中一个热点话题。本文报告了一种新型的自修复聚氨酯的制备方法，即在紫外光固化聚氨酯主链中引入具热可逆性的Diels-Alder（DA）结构，以实现紫外光固化体系大分子网络的可控可逆交联。采用升温/降温/恒温FTIR、差示扫描量热法（DSC）和动态热机械分析（DMA）系统研究了基于DA结构的光固化聚氨酯体系的逆反应机理，结果表明DA结构的热可逆性具有良好的可重复能力，光固化涂层随之从高度交联的大分子网络经由rDA反应发生解交联而形成仍具一定模量的线性聚合物。固化漆膜具有优异的修复性能，在120℃加热10min可以修复大约100μm的划痕。

降低溶剂型涂料的 VOC，同时保持其性能和成本是一项艰巨的挑战。我们开发了一种可用于降低溶剂型醇酸木器着色剂VOC的，基于改性豆油的活性稀释剂。该种稀释剂通过一个两步合成制备，产物经NMR和红外表征确认。我们用合成的豆油基活性稀释剂配制了一个250 g/L VOC的快干醇酸溶剂型木器着色剂以验证其应用性能，同时用一个550 g/L VOC 的溶剂型快干醇酸溶剂型木器着色剂和一个250 g/L VOC的，基于100%固体醇酸的溶剂型木器着色剂与其做对比性能测试。性能测试结果表明基于合成豆油基活性稀释剂的250 g/L VOC木器着色剂相对于550 g/L VOC 和250 g/L VOC的产品对比分别有同样或更快的干燥性能，基于合成豆油基活性稀释剂的250 g/LVOC的木器着色剂配方不仅对木材有更强的渗透性和着色性，而且对配方里的颜料提供更强的分散稳定性，与此同时我们的结果还证明合成豆油基活性稀释剂可以用于制备稳定的 0 VOC无机颜料分散配方。