江苏涂料 2023-06

2023 年建筑涂料市场及房地产行业概况 45 行业动态

Industry News

4.3 影响建筑涂料售价的因素

4.3.1 供应端

原油作为涂料的重要原材料，与涂料供应有一定

相关性。2023 年 6 月全国原油加工量产量为 6095.0

万 t，同比去年增长 10.2%，增速近 3 个月有所收窄。

2023 年上半年化学原料和化学制品制造业增加值增速

较 2022 年也有所上涨，2023 年 6 月同比增长在 10%

左右。涂料供应端整体稳中向好，如图 7~8 所示。

图 7 2022~2023 年 6 月全国原油加工量产量（万 t）

图 8 2022~2023 年 6 月我国化学原料和化学制品制造业增

加值同比增长情况（%）

2022 年 2023 年

4.3.2 需求端

建筑涂料的下游主要为房地产和建筑装饰。2023

年上半年全国房地产投资持续下跌，房地产下行也导

致建筑涂料市场需求下滑。在国家保交楼政策下，房

地产竣工面积累计持续增加，地产也面临过剩问题。

2023 年 1~6 月我国涂料出口量增速上下波动，整体维

持增长趋势，带来一定的涂料需求。

（1）全国房地产竣工面积

图 9 的统计数据显示，2023 年上半年，我国房地

图 9 2022~2023 年 6 月我国房地产竣工面积累计值（亿 m2

）

2022 年，亿 m2

2023 年，亿 m2

图 5 2023 年 6~7 月我国 4 大区域单彩真石漆均价（元 /kg）

图 6 2023 年 6~7 月我国 4 大区域水性环氧地坪漆均价（元 /kg）

图 4 2023 年 6~7 月我国 4 大区域外墙乳胶漆均价（元 /kg）

图 3 2023 年 6~7 月我国 4 大区域内墙乳胶漆均价（元 /kg）

JIANGSU COATINGS 06-2023

46 2023 年建筑涂料市场及房地产行业概况

行业动态

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产竣工面积达到 33904 亿 m2

，累计同比 2022 年增长

18.4%，保交楼政策结果显著。但整体上看，房地产

市场持续低迷。

（2）涂料出口量

图 10 的统计数据表明，2023 年上半年我国涂

料出口量同比 2022 保持增长走势。2023 年 6 月涂

料出口量同比去年同期增长近两成，环比 5 月增长

12.3%。

图 10 2022~2023 年 6 月我国涂料出口量情况（t）

2022 年，t

2023 年，t

4.3.3 成本端

2023 年 1~7 月涂料原材料价格涨跌互现，由于原

油价格上涨，原油相关原材料价格在 7 月上旬均有所

上涨。6 月涂料工业生产者出厂价格略有缩窄。涂料

成本整体有所上涨。

（1）部分原材料市场价格

环氧树脂近三个月涨跌互现，2023 年 7 月呈增长

趋势，7 月中旬价格为 13000.0 元 /t。丙烯酸 7 月中旬

价格为 6250.0 元 /t，较 6 月也保持增长趋势，增长约

5.5%。钛白粉 6 月价格持平，7 月中旬较 6 月下跌约

3.8%，见表 1。

（2）成品油价格影响

原油价格的变动带动涂料原材料价格浮动。2023

年 7 月上旬，原油价格呈上涨趋势，于 7 月 12 日突破

80.0 美元 / 桶，在 7 月 13 日达到 81.4 美元 / 桶，为

近 3 月最高，如图 11 所示。

（3）涂料出厂价格指数

图 12 的统计数据表明，2022~2023 年涂料、油

墨、颜料及类似产品制造工业生产者出厂价格指数持

续下跌，于 2022 年 10 月指数跌破 100。2023 年 1~6

月持续微幅下跌，维持在 95 左右。

图 12 2022~2023 年 6 月我国涂料、油墨、颜料及类似产

品制造工业生产者出厂价格指数（上年同月 =100）

115

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10

月

11月

12月

1月

2月

3月

4月

5月

6月

110

105

95

100

85

90

80

2022 年 2023 年

5 2023年1~8月份我国房地产市场基

本情况

5.1 房地产开发投资完成情况

图 13 的 统 计 数 据 显 示，2023

年 1~8 月份，全国房地产开发投资

76900 亿元，同比下降 8.8%（按可

比口径计算）；其中，住宅投资 58425

亿元，下降 8.0%。

2023 年 1~8 月份，我国房地产

开发企业房屋施工面积 806415 万

m2

，同比下降 7.1%。 其 中， 住 宅

表 1 2023 年 3~7 月部分涂料原材料市场价格变化

时间 环氧树脂 丙烯酸 钛白粉

价格，元/t 涨跌，% 价格，元/t 涨跌，% 价格，元/t 涨跌，%

3月8日 14933.3 0.0 8125.0 0.0 17116.7 0.0

3月18日 14900.0 -0.2 8050.0 -0.9 17116.7 0.0

3月28日 14533.3 -2.5 7200.0 -10.6 17116.7 0.0

4月7日 14366.7 -1.1 6775.0 -5.9 17116.7 0.0

4月17日 14433.3 0.5 6800.0 0.4 16950.0 -1.0

4月27日 14633.3 1.4 6800.0 0.0 16950.0 0.0

5月7日 14800.0 1.1 6700.0 -1.5 16950.0 0.0

5月16日 14566.7 -1.6 6350.0 -5.2 16866.7 -0.5

5月31日 14000.0 -3.9 6000.0 -5.5 16133.3 -4.3

6月10日 13033.3 -6.9 5925.0 -1.3 16133.3 0.0

6月19日 12400.0 -4.9 5925.0 0.0 16133.3 0.0

6月27日 12400.0 0.0 5925.0 0.0 16133.3 0.0

7月7日 12533.3 1.1 6162.5 4.0 15650.0 -3.0

7月16日 13000.0 3.7 6250.0 1.4 15516.7 -0.9

图 11 2023 年 4~7 月英国布伦特原油价格走势（美元 / 桶）

100

90

80

70

60

50 4/4

4/6

4/8

4/10

4/12

4/14

4/16

4/18

4/20

4/22

4/24

4/26

4/28

4/30

5/2

5/4

5/6

5/8

5/10

5/12

5/14

5/16

5/18

5/20

5/22

5/24

5/26

5/28

5/30

6/1

6/3

6/5

6/7

6/9

6/11

6/13

6/15

6/17

6/19

6/21

6/23

6/25

6/27

6/29

7/1

7/3

7/5

7/7

7/9

7/11

7/13

美元 / 桶

江苏涂料 2023-06

2023 年建筑涂料市场及房地产行业概况 47 行业动态

Industry News

施工面积 567792 万 m2

，下降 7.3%。房屋新开工面

积 63891 万 m2

，下降 24.4%。其中住宅新开工面积

46636 万 m2

，下降 24.7%。房屋竣工面积 43726 万

m2

，增长 19.2%。其中住宅竣工面积 31775 万 m2

，

增长 19.5%。

5.2 商品房销售和待售情况

2023 年 1~8 月 份， 商 品 房 销 售 面 积 73949 万

m2

，同比下降 7.1%，其中住宅销售面积下降 5.5%。

商品房销售额 78158 亿元，下降 3.2%，其中住宅销

售额下降 1.5%，见图 14。8 月末，商品房待售面积

64795 万 m2

，同比增长 18.2%，其中住宅待售面积增

长 19.9%。

图 14 2022~2023 年全国商品房销售面积及销售额增速 2022

年

2023

年

5.3 房地产开发企业到位资金情况

图 15 的统计数据显示，2023 年 1~8 月份，房地

产开发企业到位资金 87116 亿元，同比下降 12.9%，

其中国内贷款 10671 亿元，下降 12.8%；利用外资

35 亿元，下降 41.6%；自筹资金 27195 亿元，下降

22.9%；定金及预收款 30185 亿元，下降 7.3%；个人

按揭贷款 15453 亿元，下降 4.3%。

8 月末，商品房待售面积 64795 万 m2

，同比增长

18.2%，其中住宅待售面积增长 19.9%。

5.4 房地产开发景气指数

图 16 为 2022 年 8 月 ~2023 年 8 月的房地产开

发景气指数（简称“国房景气指数”），2022 年 8 月为

95.03，1 年后的 2023 年 8 月为 93.56。

统计数据显示，房地产开发景气指数不容乐观，

或会导致建筑涂料行业面临需求萎缩的压力。然而，

中国房地产市场的现状和趋势受多种因素影响，包括

城市化进程、政策调控和金融环境。政府出台了一系

列房产政策，旨在维护市场稳定和保障居民住房需求。

意味着，伴随房地产行业影响的建筑涂料行业正面临

着挑战与机遇的双重局面，在这种情况下，企业更应

放眼长远，以更高标准及要求，寻求多元化发展和不

断创新以顺应市场带来的挑战，抓住机遇，最终实现

高质量发展。

图 16 2022 年 8 月 ~2023 年 8 月的房地产开发景气指数

2022

年

2023

年

5.5 2023年1~8月江苏省房地产行业概况

（1）房企销售情况

2023 年的房地产市场，产品业态分化愈加明显，

高端改善型产品更受欢迎，刚需盘去化能力放缓，认

房不认贷、降低二套房利率等政策有望加速改善性住

房需求释放，房企需要转为高品质模式，抓住市场主

流需求。2023 年 1~8 月江苏省房企的表现如何呢？

2023 年 1~8 月，江苏省房企 TOP20 门槛值为

75.23 亿元、32.17 万 m2

；TOP3 房企销售业绩均超

250 亿元和 100 万 m2

。在销售金额榜中，保利发展以

图15 2022~2023年我国房地产开发企业本年到位资金增速（%） 397.29 亿元荣登榜首，招商蛇口、万科分别以 294.07 2022

年

2023

年

图 13 全国房地产开发投资增速（%）

2022

年

2023

年

JIANGSU COATINGS 06-2023

48 2023 年建筑涂料市场及房地产行业概况

行业动态

Industry News

亿元和 253.82 亿元紧随其后；保利发展、招商蛇口、

碧桂园分别以 141.05 万 m2

、127.70 万 m2 和 109.50

万 m2 位列榜单前三位。新城控股、弘阳地产、颐居建

设、金基地产、中南建设等江苏本土房企表现亮眼，

均入围房企销售业绩 TOP20 榜单。

2023 年 1~8 月，江苏省本土房企 TOP20 门槛

值为 19.73 亿元和 8.24 万 m2

。其中，新城控股以

139.03 亿元的销售业绩荣登金额榜首，弘阳地产以

86.50 万 m2 登顶销售面积榜，新城控股、弘阳地产与

颐居建设包揽榜单 TOP3，TOP3 本土房企销售业绩均

超 100 亿元和 80 万 m2

。

2023 年 1~8 月，江苏省本土国有房企 TOP10 门

槛值为 28.36 亿元和 8.24 万 m2

，颐居建设以 109.65

亿元和 81.11 万 m2 的销售业绩稳居销售金额、销售面

积双榜榜首。从销售金额来看，苏州高新以 72.89 亿元、

苏州恒泰以 62.02 亿元位居销售金额榜第二和第三名；

江苏水利、苏州高新分别以 24.83 万 m2 和 23.23 万

m2 获得销售面积榜第二和第三名。

（2）全省土地市场解读

2023 年 1-9 月，江苏省共推出涉宅用地 869 宗，

推出规划建面 6424.59 万 m2

，共成交涉宅用地 630 宗，

成交规划建面达 4818.37 万 m2

，全省成交楼面均价为

6660 元 /m2

。其中，9 月涉宅用地推出 235 宗，推出

规划建面 1661.06 万 m2

，成交 132 宗，成交规划建面

达 824.28 万 m2

，全省楼面均价为 7020 元 /m2

。2022

年 9 月 ~2023 年 9 月江苏省涉宅用地推出成交月度走

势如图 17 所示。

图17 2022年9月~2023年9月江苏省涉宅用地推出成交月度走势

9月

10

月

11月

12月

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

6000 12

5000

4000

3000

2000

1000

0 0

2

4

6

8

10

2022年

2023年

推出规划建面，万 m2

成交规划建面，万 m2

成交楼面均价，万元 /m2

从城市角度看，南通市、盐城市以及苏州市、南

京市、徐州市为省内供应主力，盐城市、南通市为省

内成交主力，南京市以 16180 元 /m2 楼面价领跑，

苏州市以 13229 元 /m2 楼面价排名第二。南京市涉宅

土地出让金额 771.33 亿元，位列省内第一。2023 年

1~8 月江苏省各城市涉宅用地推出成交情况见图 18。

9 月 27 日，南京发布挂牌出让公告（2023 年宁

出第 14 号），共推出 12 幅涉宅用地，总用地面积约

50.4 万 m2

，起拍总价 137.625 亿元，涉及河西中、仙

林大学城、江宁、江北核心区、浦口、六合、高淳等

多个片区。

9 月 11 日，苏州挂牌推出 12 宗涉宅地块，其中

姑苏区 1 宗、吴中区 4 宗、相城区 2 宗、高新区 5

宗。12 宗地块总用地面积约 52.12 公顷，起拍总价

142.452亿元。该批地块将于10月18日进行限时竞价。

9 月 27 日，苏州再挂地，推出 11 幅涉宅地块，

总用地面积约 47.57 公顷，起拍总价 91.893 亿元。涉

及工业园区 2 幅、高新 4 幅、吴中 1 幅、相城 4 幅。

该批地块将于 11 月 1 日限时竞价。

9 月 26 日，无锡挂牌锡经告字 [2023]11 号出让公

告，推出 14 幅涉宅用地，其中梁溪区 1 幅、经开区 2

幅、新吴区 5 幅、锡山区 3 幅、惠山区 1 幅、滨湖区

2 幅，该批地块总用地面积约 68.35 公顷，起拍总价约

147.48 亿元，限时竞价开始时间为 10 月 25 日。

9 月 27 日，南京 2023 年宁出第 13 号宅地正式出

让。推出的 17 幅地块全部成交，其中 1 幅触顶摇号、

16 幅底价成交，土地市场延续整体稳定、板块分化的

态势。本次土拍总土地出让金额 162.704 亿元，成交

楼面均价16940元/m2

，平均溢价率3.9%。17幅地块中，

1 宗触顶摇号（河西南 G53），触顶占比 5.88%，由中

海竞得；其余 16 幅均底价成交，占比 94%。

9 月 20 日，无锡五批次共推出 9 幅涉宅地块，

均底价成交，总成交面积约 32.26 公顷，成交总价约

72.23亿元。涉及梁溪区1宗、锡山区2宗、惠山区1宗、

滨湖区 2 宗、新吴区 3 宗（含 1 宗定销），其中容积率

在 1.6 及以下的地块有 5 宗。从成交结果来看，本次

土拍 8 幅由地方国企摘得，成交楼面价最高的 2023-

42 地块则由无锡本土民企鸿地地产竞得。

图 18 2023 年 1~8 月江苏省各城市涉宅用地推出成交情况

南通 盐城 苏州 徐州 南京 无锡 镇江 淮安 扬州 泰州 宿迁 连云港 常州

1000 1.8

800

600

400

200

0 0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

推出规划建面，万 m2

成交规划建面，万 m2

成交楼面均价，万元 /m2

江苏涂料 2023-06

2023 年建筑涂料市场及房地产行业概况 49 行业动态

Industry News

8 月底以来，中央密集发声释放房地产市场利好

信号，认房不认贷、降首付、调整优化差别化住房信

贷等一系列政策密集落地，购房者观望情绪已有所缓

解，本月商品住宅销售情况也确有小幅回升，预计未

来全省的商品住宅成交规模有望继续企稳回升。但由

于经济形势尚未根本好转，回升幅度预期有限。

6 结语

中国建筑涂料行业在 2023 年具有良好的发展前

景，市场规模将不断增加，行业发展态势令人期待。

从市场营销、技术进步、行业政策等方面有一定的趋势，

可以指出行业走向和发展趋势。

6.1 市场营销方面

解决传统涂料市场局限性：在过去几年，传统涂

料市场发展逐步减缓，因此涂料行业给出的利润空间

也变小。2023 年，涂料行业将采取不同的市场营销手

段，加强创新，尝试突破传统涂料市场的局限性，为

消费者提供更完善的产品体系。

拓宽新兴市场：伴随着文化环境的不断改变和信

息技术的发展，越来越多的新兴市场正迅速发展壮大，

这一方面为涂料行业提供了充足的增长机会。2023 年，

涂料行业可以多角度拓宽新兴市场，改变传统销售模

式，更加深入地认识消费者，满足消费者的各种需求，

并通过营销策略的多元化将其带入新兴市场。

6.2 技术进步方面

（1）研发更多环保性能更好的涂料

2023 年，随着环保意识的不断增强，在涂料行业，

技术开发能力必将得到提升，很多建筑涂料公司将发

展更高效、环保性能更好的涂料，满足行业的各种需求。

（2）强化智能涂料的研发

建筑涂料行业还有望发展智能涂料，建筑智能涂

料可以实现自动温度调节、自动修补和智能外观的调

整，并且具有节能减排的功能。此外，建筑涂料行业

未来还将在网络技术领域深入开发，为建筑涂料行业

提供智能连接和大数据应用。

6.3 行业政策方面

（1）国家政策保障

2023 年，国家将为节能减排、环境保护等发展方

向就行相关政策的制定，消除建筑涂料行业的技术障

碍，培养企业的发展和走向国际化。相关政策可以帮

助涂料行业降低材料成本，改进生产能力，做到真正

绿色建筑涂料生产。

（2）企业标准法规制订

为推动涂料行业可持续发展，2023 年企业标准法

规制定也将占据重要地位，并在其中落实环保、节能、

安全等标准，从而强化环境和行业发展管理体制。也

会将行业标准定义更包括技术、质量、售后等，让涂

料的品质和服务走上一个新的台阶。

2023 年，中国建筑涂料行业将具有良好的市场发

展前景，行业市场将不断扩大。在市场环境上，涂料

行业将采取多种市场营销手段，拓宽新兴市场，改变

传统销售模式；在技术进步方面，涂料行业将研发更

多环保性能更好的涂料。

JIANGSU COATINGS 06-2023

50 企业新闻

行业动态

Industry News

企业新闻

Enterprises' News

鲁苏涂料经济总裁峰会成功举办

为顺应形势，把握国家政策的战略机

遇，加速推进涂料行业绿色低碳高质量发

展，进行数字化转型、产业升级，实现可

持 续 性 增 长，12

月 7 日 上 午， 由

山东省涂料行业协

会、江苏省涂料行

业协会联合主办，

山东省涂料行业协

会承办，天津松尾

贸易有限公司、安

徽博纳新材料科技

有限公司、艾利万

（山东）电子有限公司、山东邦泰涂料有限

公司、济南泉瑞自动化工程有限公司共同

协办的“鲁苏涂料经济总裁峰会”，在山东

枣庄市成功举办。

此次峰会以“智造未来，涂绘美好”为

主题，在创新、协调、绿色、开放、共享

的新发展理念指引下，汇聚专家和行业领

袖，从企业自动化和信息化建设、安全生

产管理、人才团队培养、企业联合进行技

术攻关等方面进行经验分享与交流，为涂

料行业的转型升级赋能，共同助力涂料行

业绿色高质量发展。

山东省涂料行业协会会长孙洪源、秘

书长林喆；江苏省涂料行业协会轮值会长

张卫中、秘书长丁智；山东齐鲁漆业有限

公司、山东乐化漆业股份有限公司、山东

孚日宣威新材料科技有限公司、中远佐敦

船舶涂料（青岛）有限公司、莱阳红安化工

有限公司、江苏长江涂料有限公司和双乐

颜料股份有限公司等山东涂协重点企业及

江苏涂协重点企业领导、嘉宾近 50 人参加

了峰会。会议由山东省涂料行业协会秘书

长林喆主持。

首先，孙洪源会长代表山东省涂料行

业协会对两地协会

和企业领导及嘉宾

的到来表示了热烈

的欢迎。孙会长指

出，本次峰会以“智

造未来，涂绘美好”

为主题，是促进两

省涂料协会和涂料

行业发展的盛会，

为两省涂料行业企

业发展提供了一个

重要契机；希望通过这次大会，大家互相

学习、互相提高、互相促进，加强双方在

产品、技术、管理思路等方面的深入沟通

交流，分享各自宝贵的经验，集思广益，

实现共同发展。

江苏省涂料

行业协会轮值会长

张卫中致词。张会

长在会上高兴地

说：“衷心感谢山

东涂协对会议的精

心组织和热情接

待。刚到枣庄，就

深切体会到好客山

东的文化氛围，感

受到当年台儿庄战役浴血奋战的革命精神，

感受到军民团结一心的坚定信念和永不退

缩、战胜一切困难的精神。当前鲁苏两省

涂料企业都面临着安全环保、自动化、智

能化改造的压力，也有着企业发展的目标

江苏涂料 2023-06

企业新闻 51 行业动态

Industry News

座谈讨论环节中，与会代表们畅所欲

言，探讨当下行业发展现状、企业发展的

着力点、分新的市场机会和各自发展中的

建议诉求。大家敞开心扉地面对面交流和

沟通，形成资源共享、诉求收集、

问题交办的闭环，共探破局新思

路。

讨论结束后，为了加深两省

行业协会之间的交流与合作，提

升双方在各自领域的竞争力和影

响力，实现共同发展，鲁苏两地

协会举行了别开生面的现场签约

仪式。山东省涂料行业协会秘书

长林喆与江苏省涂料行业协会秘

书长丁智在会议现场签订了战略合作协议。

下一步两地协会将建立长期稳定的战略合

作关系，两地将设立联合工作小组，定期

举行高层会议，在行业研究与交流，人才

培养与培训，资源与信息共享，以及推动

促成两省企业合作等方面展开合作。

“智造未来”

加快发展智能制造是制造强国建设的

主攻方向，这对巩固实体经济根基，建成

现代涂料产业体系，加快涂料行业发展具

有重要意义。鲁苏涂料经济总裁峰会的成

功举办，推动了山东、江苏两地涂料行业

企业战略协同和高质量发展，为推进“智造”

强国建设和实现低碳绿色发展作出了贡献。

此次峰会，两地协会站在新的起点上，

建立共同的目标和良好的沟通机制，推动

协同创新，资源共享和优势互补。

“智造未来，涂绘美好”，两地协会将

携手并进，共同谱写行业发展新篇章！鲁

苏涂料经济总裁峰会取得了圆满成功。

与现实经营情况差异的困惑。希望大家聚

在一起，畅所欲言，进行思维碰撞，一定

会收获满满”。

山东省涂料行业协会林喆秘书长表示，

这次到场的都是鲁苏两省的重点

企业，代表着两地的涂料现状和

发展趋势，两省的企业针对共性

问题互相学习，共同规范市场和

产品技术；针对差异化问题则相

互弥补市场和技术；上下游产业

链则联合进行技术攻关和市场开

发。通过加强合作，互相学习，

真正实现取长补短，互惠共赢，

共同发展。

思维碰撞 智慧激荡

在接下来的专家讲座分享中，中远佐

敦船舶涂料（青岛）有限公司生产经理杨帆

为大家做了《生产流程“三化”应用》主题分

享。双乐颜料泰兴市有限公司董事长杨汉

功以《构建两化融合管理体系，提升企业核

心竞争力》为主题、山东孚日宣威新材料科

技有限公司总经理李光俊以《科技创新对企

业发展引领作用的分享与探讨》为主题、江

苏长江涂料有限公司董事长张卫中以《涂料

工厂安全与自动化改造》为主题、莱阳红安

化工有限公司总工程师安华以《涂料树脂

原创性技术研发经验交流》为主题、山东省

智促会主任王昂以《从安全生产到“三化”建

设》为主题在大会上进行了分享。

专家们现身说法，以各自最前沿的技

术理论知识、丰富的实践经验和案例、企

业崭新的发展成果和独到的见解做了分享，

与会代表纷纷表示茅塞顿开，受益匪浅。

携手并进 共创辉煌

7 日下午，本届峰会继续以“智造未来，

涂绘美好”为主题，举行了两地协会企业座

谈会。会议由山东涂协秘书长林喆主持，

嘉宾们以“携手并进  共创辉煌”为目标，针

对行业当前经济形势、市场特点与企业困

境，围绕企业信息化建设、信息化能力提升，

涂料企业拓展产业链，上下游产业链合作

和配套服务工作，绿色涂料的发展方向等

方面进行了经验分享与探讨。

座谈会上，山东齐鲁漆业有限公司副

总经理谢吉星、山东乐化漆业股份有限公

司技术科长王坤、斯科瑞新材料科技（山东）

有限公司总经理曹景振、安徽博纳新材料

科技有限公司董事长李维格为大家做了精

彩的报告；江苏群鑫粉体科技股份有限公

司董事长张国如、

江苏冠军科技集团

股份有限公司董事

长谢海及马鞍山采

石矶涂料有限公司

董事长陈春俊等涂

料企业代表在本次

座谈会上纷纷发

言，对各自企业相

关经验进行了分享

与交流。

JIANGSU COATINGS 06-2023

52 企业新闻

行业动态

Industry News

常州华星布局涂料新赛道

中国化工学会水性技术应用专业委员会二届三次全委会成功召开

10 月 31 日，中国化工学会水性技术

应用专委会第二届三次委员会议在广州召

开，会议由水性专委会秘书长虞莹莹主持，

来自行业内的主任委员、副主任委员、委

员及专家库专家 50 余人参加了会议，中国

化工学会副秘书长宫艳玲出席会议并讲话。

会议召开前水性专委会主任委员会及

党的工作小组会议，就中国化工学会开展

选树“本领域科学家”活动的相关内容进行

商讨并表决，一致同意推选水性专委会主

任委员胡中为本领域的化工“科学家”，为

本领域的科技工作者“点亮精神火炬”。

全委会首先通报了选树本领域科学家

的人选结果；然后水性专委会秘书长虞莹

莹做了《向绿而行，争当涂料行业护绿“模

范生”》的年度总结报告，以党建为引领，

从践行科普责任、创新行业培训、深耕专

业会议、拓展技术展览、夯实基础管理、

打造交流阵地等几个方面，汇报水性专委

会 2023 年工作的完成情况；其次就 2023

年水性专委会专家库入库专家成员进行介

绍并颁发证书。

会议最后，水性专委会就 2024 年重点

工作计划安排，与委员们进行了探讨，并

听取收集了委员们的意见和建议，明确了

总体思路：深入贯彻党的二十大精神，聚

焦绿色及可持续发展，在水性涂料工业领

域积极践行水性专委会责任，在行业环保

升级的进程中，以“一个引领、四个提升”

为工作主线，即以坚持政治引领，强化党

建聚合力；立足会员需求，基础管理再提升；

立足学以致用，培训内容再提升；立足合作，

活动形式再提升；立足现有优势，服务质

量再提升，把绿色可持续发展理念贯穿行

业服务全过程。

中国化工学会副秘书长宫艳玲对水性

专委会在专业领域一直以来所展现出的引

领力、组织力和凝聚力给予了充分肯定。

同时，介绍了中国化工学会在科技公共服

务、人才举荐及决策和资讯方面拓展的新

职能，要求水性专委会在国家绿色发展的

大背景下，贴合当前的新产业升级，增强

行业服务、凝聚平台效应、发挥引领作用，

内引外联，搭起桥梁，推进创新链和产业

链深度融合。以降碳愿景，与企业携手共

赴发展，共创中国涂料绿色高质量发展的

新未来！

水性专委会主任委员胡中表示，此次

全委会对全面推动并落实好专委会 2024 年

度工作有着积极的意义，水性专委会将围

绕中国化工学会的新职能，以一、二个“切

口”为切入点，实实在在推动行业各项工作

的落地。专委会也将继续以践行绿色低碳

发展为己任，凝聚行业共识，推进绿色低

碳的发展。

常州市华星防腐材料有限公司计划

总投资 12225 万元建设年产 2.5 万吨低

VOCs 含量重防腐涂料项目。该项目生产

的重防腐涂料主要应用于沿海地区风电、

核电、传统能源、桥梁、化工等项目的钢

结构、管道、混凝土等部件的防腐。

该公司拥有年产 10000 吨防腐涂料

生产能力，主要产品有氯磺化聚乙烯系列

涂料、环氧系列涂料、无机类涂料、氯化

橡胶涂料、聚氨酯系列涂料、聚碳酸酯系

列涂料、氟碳系列涂料和建筑内外墙涂料

及各类高性能特种防腐涂料，广泛用于电

力、冶金、石化、化工、建材、建筑等行

业。与上海锅炉厂、东方锅炉厂、中国能

建、中国电建、中铝集团、中铁宝桥集团、

山东鲁能钢构、华电重工等多个行业大型

企业建立长期合作关系。

该项目可形成环氧树脂涂料 9500t/a、

丙烯酸树脂涂料 2000t/a、聚氨酯树脂涂料

1800t/a、醇酸树脂涂料 1900t/a、氟碳树脂

涂料 800t/a、橡胶涂料 1000t/a、元素有机

涂料 600t/a、硅酸锌涂料 800t/a、稀释剂

及固化剂产品 3600t/a、水性涂料 3000t/a。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 53 行业动态

Industry News

无锡万博欲投建实验室及年产 11 万吨风电/船舶涂料等项目

长江涂料为沪宁高速增光添彩

永生汽车科技推进新

能源汽车电池包涂

料关键技术国产化

无锡万博涂料化工有限公司计划投资

新建实验室项目，该项目利用 9 号办公楼

的一层东侧、三层共 1672m2

，引进菲希尔

涂层测厚仪、盐雾试验箱等设备，建设新

实验室项目。该项目计划将于 2023 年 11

月开工建设，于 2024 年 1 月投入运营。

项目建成后，年研发水性卷材涂料用

饱和聚酯树脂 300kg、水性卷材涂料底漆

130kg、水性卷材涂料面漆 130kg、水性氟

碳乳液 500kg、水性丙烯酸树脂 350kg、

水性助剂 100kg、光固化涂料 300kg。项

目仅做研发，不涉及研发后的批量生产。

无锡万博始创于 2000 年，无锡万博

涂料化工有限公司成立于 2003 年 11 月 10

日，万博新材料科技（南通）有限公司成立

于 2016 年，由丽博投资发展有限公司、无

锡市雅丽投资发展有限公司、无锡华东锌

盾科技有限公司联合投资设立，三家公司

持股比例分别为 71.25%、23.75%、5%。

丽博投资发展有限公司成立于 2004 年，万

博新材料科技成员，位于香港特别行政区。

万博涂料

日前，永生汽车科技（昆山）有限公司

汽车零部件生产项目奠基仪式在昆山千灯

镇举行。永生汽车科技公司成立于 2017年，

对数字化智能涂装设备及实施技术拥有绝

对自主知识产权，先进生产技术受到各大

头部汽车厂商青睐。

永生汽车科技公司拟投资 21000 万

元，租赁昆山飞昌环保科技有限公司的 3

号厂房从事生产经营活动，租赁面积约

20000m2

，投产后预计年产新能源汽车电

池壳体及其零部件 100 万套 (200 万件 )。

该项目年使用 240 吨阴极电泳漆、25 吨粉

体涂料。力争到 2026 年，企业产值突破

10 亿元。

当前，永生汽车科技（昆山）有限公司

正加速推进新能源汽车生产电池包涂料关

键技术国产化，与中国涂料研究所、同济

大学风险研究院合作落实国产化涂料的研

发及应用，研究解决新能源汽车电池包防

腐、阻燃、抗石击等涂层的功能性痛点问题，

在全国处于领先地位。

2023 年 10 月 10 日，沪宁高速公路青

阳港航段整治工程第三座桥梁建成通车，

在沪宁高速公路呈现水陆交汇“三桥同框”

的新地标。

三座红色桥梁并肩而立，气势磅礴的

三连拱如雨后彩虹般跃然桥面，拱与梁的

巧妙组合共承荷载，将桥梁的美观与实用

融于一身。

从 2021 到 2023，长江涂料倾力付出，

为沪宁高速公路三座钢桥提供一体化涂装

解决方案，用图片记录了工程涂装的重要

节点。

桥梁漆一直是长江涂料的硬核产品，

广泛应用于在国内外大型综合场馆、钢构

桥梁、港口机械等领域，获得一众用户赞誉。

如今，三座桥梁集结完毕，合力保障

沪宁高速与青阳港的顺畅通行。

经过两年多风雨的洗礼，首座桥上涂

装的红色依旧靓丽、耀眼。长江漆将持续

为这抹绚彩红色提供长效防护，让这三座

桥一直“红”下去。

JIANGSU COATINGS 06-2023

54 企业新闻

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国家级“智能制造示范工厂”花落常涂院

华源控股跨界进军人工智能领域

决了批量成品及半成品的规模化生产问题，

极大缓解了产品交付压力；柔性生产线采用

智能化精准配色，成功解决了“多色彩需求、

小批次多批量生产”等关键痛点，有效满足

了市场个性化需求；自动灌装线的引入，也

使得包装效率和准确率稳步提高。

自智能工厂全线试生产以来，在岗人

员减少了 50%，每批次涂料成品生产工时

由原来的 15h 减少至 8h，生产效率提升近

2 倍。产品交付周期也大幅缩短，量产产

品交付周期压缩 57%，小批量定制化产品

交付周期压缩 70%。常州涂料院副总经理、

安全总监王臣说：“通过对传统涂料生产

线的智能化改造，大幅提升了工厂的本质

安全、环保能力和产品品质控制能力，还

可以最大程度排除化工生产过程中的人工

操作，保障员工健康安全”。

该智能工厂的投用，彻底改变了过去

纯人工业务模式，生产及仓储流程得以集

成和简化，线上信息的流转大幅提升了业

务效率，标准体系的固化也使得业务更规

范和专业，多维度的数据资源助力企业打

造更强产品竞争力。

未来，常州涂料院将以防腐涂料智能

工厂为实施载体，持续推进智能工厂 2.0 优

化升级，打造可复制、可推广的智能工厂建

设模板，在我国涂料行业领域形成“灯塔”效

应，引领带动更多企业迈向数字化，推动民

族涂料工业驶入高质量发展的快车道。

日前，工业和信息化部公布了 2023 年

度智能制造示范工厂揭榜单位和优秀场景

名单。经省级有关部门推荐、专家评审、

网上公示等程序，工业和信息化部、国家

发展和改革委员会、财政部、国务院、国

资委、国家市场监督管理总局公布 2023 年

度智能制造示范工厂揭榜单位和优秀场景

名单，“中海油能源涂料化工智能制造示范

工厂”成功入选，揭榜单位为中海油能源发

展股份有限公司。据悉，这是涂料行业唯

一入选该类智能制造示范工厂。

据了解，工信部等 5 部门于今年 8 月

1 日联合发出《关于开展 2023 年度智能制

造试点示范行动的通知》，面向原材料、装

备、消费品、电子信息 4 大类行业，遴选

一批智能制造优秀场景，以揭榜挂帅方式

建设一批智能制造示范工厂和智慧供应链。

智能制造优秀场景方面，依托工厂或车间，

面向单个或多个制造环节提炼关键需求，

围绕技术、装备、工艺、软件等要素打造

智能制造单元级解决方案。智能制造示范

工厂方面，围绕设计、生产管理、服务等

制造全流程，以揭榜挂帅方式建设一批达

到国际先进水平的示范工厂和智慧供应链。

中国海洋石油集团有限公司科技信息

部去年组织召开数字化转型示范建设项目

验收评审会，中海油能源发展股份有限公

司常州涂料化工研究院防腐涂料智能工厂

示范建设项目通过验收。防腐涂料智能工

厂项目是中国海洋石油集团有限公司首批

数字化场景示范建设项目之一，通过数字

赋能实体制造产业，在我国涂料生产行业

首次实现了集批量线、柔性线、灌装线于

一体的智能化、自动化、数字化生产制造。

作为我国首个“三线一体”防腐涂料智

能工厂，常州院防腐涂料智能工厂于 2022

年 11 月 28 日正式启动试产运行。据悉，

2022 年常州涂料院围绕标准化生产、智能

化排产、个性化定制等方面开展技术攻关

75 项，大幅提升了智能工厂协同运营能力，

成功打造出“数据 + 平台 + 应用”的涂料生

产新模式。

其中，海油发展自主研发的生产管理

数字化平台为智能工厂整体建设注入了“数

字灵魂”；批量生产线以数字化标准配方为

基础，实现全流程自动化生产运行，集中解

根据 2023 年 12 月 3 日晚间 (002787)

发布的公告称，公司基于战略规划及未来

经营发展的需要，拟投资设立全资子公司

苏州华源数智科技有限公司，公司以自有

资金等方式出资，注册资金为 30000 万元

人民币，持有华源数智科技 100% 的股权。

涂料包装企业华源控股表示，本次投

资系公司基于整体业务规划及经营需要做

出的慎重决策。其主要目的是为公司向人

工智能、数字技术、信息技术、智能制造

等方向转型升级建立运营实体，有利于公

司技术的落地与提升、人才的培养与升级，

以及合作伙伴的开拓与共赢。人工智能、

数字技术、信息技术、智能制造具有良好

的市场发展前景和经济效益，本次投资有

利于公司进一步扩大业务板块、提升公司

可持续发展能力和综合竞争力，同时也有

利于公司业务架构的优化，对公司经营具

有积极影响。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 55 行业动态

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汤姆森智能荣获江苏省服务型制造示范企业

苏州市监局抽查木器漆等涂料产品结果发布

三家涂企联合投建年产3万吨高性能防腐涂料项目

近日，江苏省工业和信息化厅公示了

江苏省服务型制造示范企业（平台）名单，

令人瞩目的是江苏汤姆集团 / 江苏汤姆森

智能装备有限公司经过一系列推荐、评选、

考核等程序，成功获评，光荣上榜。

服务型制造是制造与服务融合发展的

新模式和新业态，是制造业转型升级、增

强核心竞争力、实现高质量发展的重要途

径，也是汤姆集团持续前进的方向。

江苏省服务型制造示范企业的授牌仪

式受到了多位领导的亲临，包括常州市工

信局周峥处长、金坛区工信局肖巍副局长、

金坛区工信局张志亮科长、儒林镇孙丽萍

副镇长、儒林镇经发局曹中强副局长等，

领导们为汤姆颁发相应的荣誉证书和工信

局奖金 25 万元。

汤姆集团轮值总裁张正宝、工会主席

吴芳、知识产权与信息化部长钱成龙等公

司高管也参加了这一授牌仪式，见证了企

业在服务型制造领域的突出表现。

这次授牌标志着汤姆集团成为江苏省

服务型制造示范企业，得到了政府及相关

机构的高度认可。汤姆集团将秉持服务型

制造的理念，不断提升产品和服务质量，

为产业发展和区域经济做出更大贡献。

在授牌仪式上，领导们对汤姆集团过

去所取得的卓越成绩给予高度的赞誉。他

们特别强调了汤姆森在服务型制造领域的

杰出表现，以及对行业发展所做出的显著

贡献。领导们对汤姆集团在产品质量、创

新能力、服务水平等方面的综合实力表示

了充分肯定，并希望企业能够在未来继续

保持领先地位。

10 月 30 日，江苏省苏州市市场监督

管理局网站发布了 2023 年木器等 5 种涂

料产品质量市级监督抽查情况公告（第 69

期）。公告称，2023 年三季度苏州市市场

监督管理局委托苏州索泰检测技术服务股

份有限公司对木器等 5 种涂料产品质量实

施了市级监督抽查。

监督抽查对象为木器等5种涂料产品。

共抽样 20批次，其中生产企业抽样 10批次，

实体店购样 10 批次，合格 19 批次，合格

率为 95%。标称苏州永立涂料工业有限公

司生产的一批次轮圈白底漆不合格，不合

格项目为乙二醇醚及醚酯总和。

对市场上流通的商品进行质量监督抽

查是各地市场监督管理部门

的常规动作，能够对生产和

销售企业起到警示作用，提

高产品质量，保障消费者权

益。随着质量监督抽查工作

的深入开展，仅从涂料行业

看，近年来出现质量抽查不合格的情况已

大幅减少；尤其是涉及大企业、大品牌的

质量问题基本得到杜绝。但一些地方性、

小型涂料企业产品抽查不合格的情况仍时

有发生，表明涂料行业的高质量发展之路

仍任重道远。

江苏芳茂山高分子材料有限公司计划

总投资 12225 万元新建年产 3 万 t 低 VOCs

高性能防腐涂料项目。据悉，该项目由横

山桥镇内常州宝进新材料科技有限公司、

常州市鸿腾化工有限公司、江苏力丰特种

涂料有限公司 3 家公司集聚重组而成，鸿

腾化工公司现已关闭退出。待该项目建成

投产时，宝进新材料和力丰特种涂料 2 家

公司在常州经开区范围内的工厂同步退出

所有化工产品的生产，不再从事化工项目

生产。

项目建设地点位于常州市经济开发

区横山桥镇常州经开区绿色涂料集聚区

内，新增用地 12428m2

，建厂后形成年产

6150t 环氧树脂涂料、4200t 丙烯酸酯类树

脂涂料、2000t 聚氨酯树脂涂料、2000t 醇

酸树脂涂料、2500t 元素有机涂料、500t

橡胶涂料、1150t 聚酯树脂涂料、8000t 水

性工业涂料、1500t 环氧漆固化剂、1000t

聚氨酯固化剂、1000t 涂料用稀释剂的生

产规模。据悉，该项目产品工艺技术来源

于母公司。

JIANGSU COATINGS 06-2023

56 企业新闻

行业动态

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常州威斯敦粘合材料有限责任公司计

划总投资 11281 万元新建年产 2 万吨光伏

/ 动力锂电池用低 VOCs 涂层材料项目。该

项目建成后，年产水性耐候涂料 4900 吨、

水性绝缘涂料 7500 吨、丙烯酸酯类树脂涂

料 3750 吨、聚氨酯树脂涂料 1250 吨、聚

酯树脂涂料 950吨、元素有机涂料 1500吨、

涂料固化剂 100 吨、涂料用稀释剂 50 吨。

常州威斯敦粘合材料有限责任公司成

立于 2018 年 11 月，是专业从事光伏组件

背板用粘结材料和涂层材料、水性粘合剂

和涂层材料、热熔封装材料研发、生产制造、

销售及服务于一体的国家级科技型中小企

业。公司主导产品为太阳能背板粘结材料、

PPG近日宣布，PPG张家港工厂 (三期 )

正式投产运营，预计年产能 8 万吨。通过

引入先进的产品技术和生产设备，该工厂

可为客户量身定制涂料产品，提高产品质

量和生产效率，降低运营成本，实现绿色

低碳生产，助力行业可持续发展。

张家港工厂是 PPG 在中国唯一的树脂

生产基地，该扩建项目标志着 PPG 与全球

客户共创卓越价值的又一个里程碑。凭借

常州威斯敦投资清洁能源涂料项目

PPG张家港工厂年产能8万吨三期项目正式投产

水性粘合剂和涂层、热熔封装材料，均为

自主研发产品，广泛应用于光伏板块、新

能源、轨道交通和家装等各个领域。

威斯敦表示，公司始终坚持以研发创

新为生产力，以知识产权为核心，不断推

陈出新，并将创新成果产品化，公司目前

产品均委外加工，具备成熟可靠的生产工

艺。公司的主导产品填补了太阳能光伏高

反射型背板粘合涂层材料领域的空白，在

光伏市场已具备较高的市场占有率和良好

的口碑，成为光伏背板行业龙头上市公司

的优秀供应商。在锂电行业，公司与动力

电池行业龙头公司密切合作，开发出应用

于锂电电芯、模组及 PACK 的水性、UV 绝

缘耐压涂层产品。

该项目新增用地约 1.25 公顷，新建生

产车间、甲类仓库、丙类仓库、辅助用房

各 1 座，主要生产光伏、动力锂电池用低

VOCs 含量涂层材料。项目投产后，预计实

现年销售额 10 亿元以上，年均增值税 2000

万元以上，发展潜力巨大，有利于壮大区域

涂料行业产业集群，提升产业整体层次，为

常州建设新能源之都提供有力支撑。

更好的资源整合、先进的自动化设备和优

越的地理位置，PPG 张家港工厂 ( 三期 )

将为整个华东地区的客户提供全方位的生

产服务，持续推动中国业务的发展，助力

员工成长与客户业务发展。

PPG 亚太区总裁兼大中华区工业漆及

全球电子消费品副总裁聂笑冰表示：“张

家港工厂三期项目的正式投产是我们在华

持续发展的重要里程碑，它将进一步提升

工业涂料和包装涂料业务部门的生产力，

满足客户不断发展的需求，增强我们在行

业内的市场竞争力，并支持整个中国业务

的发展”。 PPG 亚太区运营总监单琪表示：

“PPG 张家港工厂三期的投产是 PPG 在亚

太地区生产和供应链能力的重要提升。我

们将继续秉承创新、卓越运营的理念，通

过不断的技术升级和产能扩大，以更好地

满足客户的需求，推动行业的可持续发展”。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 57 行业动态

Industry News

根据凯伦股份发布的第三季度财报显

示，公司营业收入实现 7.73 亿元，比上年

同期增长 26.39%；归属于上市公司股东

的净利润 1987.65 万元，比去年同期增长

2190.92%。前三季度营业收入 20.80亿元，

比上年同期增长 35.70%；前三季度归属于

上市公司股东的净利润 7507.76 万元，比

去年同期增长 235.39%。

前三季度凯伦股份除了营收和净利

呈良好增长态势外，在应收账款、现金

流、研发投入等方面的表现也值得关注。

报告显示，凯伦股份的应收账款从 2022

年 12 月 31 日的 16.98 亿元增长至今年

(2023 年 )9 月 30 日的 24.08 亿元，增长

了 41.88%，系报告期内公司加大市场开

拓所致。

报告期内营业收入 20.80 亿元，比去

年同期增长 35.70%，主要系报告期内公司

加大市场开拓与营销投入力度等导致销售

规模增长所致；报告期内营业成本为 15.79

亿元，比去年同期增长 30.59%，主要系报

告期内公司销售规模增长导致营业成本增

长所致；研发费用超过 1 亿，为 1.19 亿元，

比去年同期增长 35.26%，主要系报告期内

加大研发投入所致。

现金流压力放缓，表现强劲。其中，

经营活动产生的现金流量净额增长 32.58%

，主要系报告期内公司应收款项收回增加

所致；投资活动产生的现金流量净额增长

66.61%，主要系报告期内公司固定资产、

长期资产购置减少所致。

纵观凯伦股份的这张“成绩单”，亮点

非常明显。首先是加大科研成本的投入，

为后续增长与发展持续蓄能。通过数据发

现，凯伦股份将“降本增效”发挥到了极致，

减少固定资产以及长期资产购置，将花销

主要投入到研发与增长市场销售规模方

面，节源开流，稳定增长。表现为以下几

大优势：

凯伦股份第三季度业绩表现强劲

立足高分子防水材料，现金流持续改善

凯伦股份于十周年（2021 年 7 月）庆典

之时举行高分子产业园试产暨开业庆典，

首次将“高分子”和“光伏”结合，踏入“高分

子防水材料在工商业屋面分布式光伏产业

链应用”的新赛道。凯伦股份树立了高分子

防水材料核心战略，不断拓展高分子材料

应用场景，提升高分子材料收入占比；持

续推进集采、渠道“双轮驱动”战略；加强

与央企总包、城投企业合作，还全力拓展

经销商渠道，力争销售网络覆盖全国主要

地级市。

业绩大幅增长，盈利能力提升

从前三季度财报来看，凯伦股份业绩

大幅增长，盈利能力增强，管理费用率降

幅明显。据了解，公司已投产及在建的生

产基地能够辐射华东、华北、华中、西南、

华南、西北绝大部分市场区域；设计产能

1 亿 m2 的高分子产业园一期项目已进入

生产阶段，有望进一步提升公司在高分子

防水领域的领先地位。并且，凯伦股份继

续大力发展经销商模式，通过渠道下沉，

增加区域销售资源，大力拓展工业建筑、

市政建筑、民用建筑广阔市场。

计提大额减值，未来收入结构将更加合理

中银证券表示：公司计提减值较大，

影响 2022 年利润表现，但预计 2023 年起

防水行业需求回暖，房企客户风险降低，

公司业绩弹性凸显，因此对应调整盈利预

测。预计 2022~2024 年公司营收为 22.0、

28.6、34.3 亿元；归母净利润为 -1.1、1.2、

1.8 亿元；EPS 为 -0.28、0.30、0.46 亿元，

维持公司增持评级。

光伏产业发展势头良好，开辟新增长空间

近年来，凯伦股份跨界转型，聚焦时

下行业最关注的单层屋面、种植屋面、光

伏建筑一体化、瓦屋面、金属围护系统等

热点领域，大秀“低碳实力”，深度挖掘高

分子防水材料在工商业屋顶和海绵城市建

设中的应用前景。针对新建和既有屋面的

翻新改造、加装光伏等多场景需求，推出

了融合瓦光伏屋顶系统、单层屋面光伏屋

顶系统、LD 伦顶轻型耐久组装式屋面系统

等一系列解决方案，都为其增长与发展开

辟了新的空间。

JIANGSU COATINGS 06-2023

58 企业新闻

行业动态

Industry News

江苏时空永恒新材科技有限公司计

划总投资 11186 万元新建年产 2 万吨低

VOCs 含量高性能防腐涂料项目。据悉，时

空永恒成立于 2023 年 3 月，是一家从事生

产与销售高性能低 VOC 含量的环境友好、

资源节约型涂料的企业，由常州双华涂料

有限公司同其他 3 家贸易公司集聚重组而

成，待本项目投产后，常州双华涂料有限

公司将关闭退出。

该项目新增用地约 1.17 公顷，建成后

可形成年产 5000 吨环氧树脂涂料、2300

吨丙烯酸树脂涂料、1500 吨聚氨酯树脂涂

料、150 吨聚硅氧烷面漆、1500 吨醇酸树

2023 年 12 月 1 日，洪汇新材 (002802)

发布公告，公司拟投建水性工业涂料基料

及氯乙烯 – 醋酸乙烯共聚树脂技改项目，

项目在现有年产 6 万吨水性工业涂料基料 –

氯乙烯共聚乳液及年产 10 万吨氯乙烯 – 醋

酸乙烯共聚树脂项目基础上进行技术改造

升级，优化产品结构和工艺，以更好地满

足市场和客户需求，增强公司市场竞争力

和综合实力。

根据项目规划，公司拟在现有厂区

厂房及设施基础上，新建部分仓库和生产

辅助用房，同时改造部分仓库和车间，完

善厂区规划布置；针对该项目中的新产

品和新工艺，增加或完善部分设备和设

施，以满足项目生产需求。该项目总投资

金额预算为 1.07 亿元，24 个月内分两期

建设。项目达产后，预计年均可新增营业

收入 56,566.37 万元，年均新增税后利润

13,380.37 万元。

洪汇新材是特种氯乙烯共聚物行业的

领先企业，是全球能将特种氯乙烯共聚物

水性化并进行应用推广的少数企业之一。

主要产品包括氯乙烯 – 醋酸乙烯共聚树脂

三家涂企抱团投资布局特种涂料赛道

洪汇新材拟投建涂料原材料技改项目

脂涂料、500 吨橡胶涂料、1350 吨元素有

机涂料、1500 吨涂料固化剂、800 吨涂料

稀释剂、400 吨硅酸锌涂料、5000 吨水性

涂料。

该项目产品工艺技术主要来源于常州

双华涂料有限公司，该公司已生产经营多

年，生产工艺成熟、可靠。该项目生产的

涂料产品主要应用于核电、军工、重防腐、

新能源风力发电等领域。

该项目生产的环氧富锌底漆适用于大

气环境下钢铁防锈，在一般防腐、化工大

气、海洋环境等防腐涂装中广泛应用；聚

氨酯涂料品种较多，应用范围很广，主要

应用方向有木器涂料、汽车修补涂料、防

腐涂料、地坪漆、电子涂料、特种涂料、

聚氨酯防水涂料等；醇酸树脂涂料施工性

能好，能常温干燥成膜，广泛用于建筑、

桥梁、船舶、车辆、仪器、仪表等的涂饰。

元素有机涂料漆膜耐高温、耐腐蚀、耐水、

耐寒性好；广泛应用于国防工业及国民经

济建设等方面。

二元系列、羧基三元系列、羟基三元系列、

塑加工改性系列和氯乙烯共聚乳液及其改

性水性丙烯酸系列、环氧系列、氯醋乳液

系列等产品，广泛应用于油墨、涂料、胶

黏剂及塑料加工等领域。年报显示，洪汇

新材 2022 年实现营业收入 5.16 亿元。

目前，公司食品罐内涂料用羟基三元

系列得到了国际级客户或其设立在中国的

合资公司或其全球主要子公司的认可和使

用；水性乳液（树脂）系列产品已取得中国最

大集装箱涂料企业德威涂料以及专业制漆

60 余年的石家庄市油漆厂的认可和使用。

公告称，通过该项目的实施，公司可

进一步发挥技术领先优势，加速新产品、

新技术的市场转化率，提升现有产品品质，

扩大产品应用领域。将有利于“成本较低、

绿色环保、品质优良”的水性涂料基料、功

能性树脂和环境友好型氯醋共聚树脂等系

列产品的市场推广，且可以有效地改善公

司现有产品结构，丰富产品种类，降低公

司经营风险，提升公司规模优势，增强公

司盈利能力。

该项目投资建设符合我国新材料行业

发展趋势，以满足国内外市场对水性涂料

等新材料的需求，符合公司坚持绿色环保

的发展方向。项目投资不会对公司当期财

务状况和经营成果造成重大影响，从长远

来看，是公司新产品、新技术、新工艺的

拓展应用，有利于进一步优化产品结构、

提升发展动能、提高公司产品市场占有率

和品牌影响力、提高生产效率和产品质量

稳定性，并发挥规模优势效应，对增强公

司综合竞争实力、提升公司盈利能力具有

积极作用，为公司持续、健康、快速、高

质量发展提供保障，符合公司和全体股东

的利益。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 59 行业动态

Industry News

2023年 11月 17日，三新股份（873510）

发布收购报告书，2023 年 11 月 16 日，苏

州创元产业投资有限公司与顾峻、顾闻、

苏州勤获企业管理合伙企业（有限合伙）、

陈晓华订《股权转让协议》，通过特定事项

协议转让方式受让其持有的三新股份共计

22,848,000 股股份，占股本总额 51.00%。

在完成股份转让后，创元产投将持有三新

股份 51% 的股份。至此，创元产投成为三

新股份的控股股东，苏州市人民政府国有

资产监督管理委员会成为三新股份的实际

控制人。

经各方同意，截至 2022

年 9 月 30 日， 三 新 股 份 股

东全部权益价值的评估值为

30,200 万元。各方同意，三

新股份全部股东权益价值应为

30,000 万元。根据上述情况，

各方同意标的资产的转让价格

为 15,300 万元。

三新股份表示，公司主要从事研发、

生产和销售金属包装涂料，近年来着重发

展太阳能和风电材料等绿色环保产品，瞄

准国家战略性新兴产业中的细分领域，进

一步实现企业“专精特新”的转型升级。创

国有企业苏州创元并购三新股份

徐工引领喷粉技术

元产投主要开展项目投资、项目融资、战

略策划、资产并购重组、企业管理咨询、

财税顾问、投资顾问等业务；作为国有资

本投资运营平台，通过本次收购取得三新

股份的控制权，有利于进一步集团产业的

多元化布局、夯实实业基础，提高整体盈

利水平和抗风险水平。

本次收购完成后 12 个月内，收购人暂

时没有对三新股份主营业务进行调整的计

划。若根据实际需要确需调整的，收购人

将根据三新股份的实际运营情况，以及《公

司章程》和其他相关规定，对三新股份主营

业务进行调整，积极整合具有良好发展前

景的优质资产，增强挂牌公司持续经营能

力和综合竞争力，并将履行相关审议程序

和信息披露义务。

财报显示，2022 年公司营业收入为

2.762 亿元。三新股份 2023 年上半年实现

营业收入 1.405 亿元，同比增长 4.54%；

归母净利润为 1662.45 万元，同比下降

21.97%。三新股份表示将持续巩固铁易拉

盖市场的领导地位，通过产品优化，品质

提升提高在食品罐，三片饮料罐，大桶细

分市场的占有率，加大投入饮料盖卷涂市

场，提升核心竞争力和市场地位，进一步

挖掘其他细分市场的机会，优化产品结构，

丰富产品线，结合市场需求持续进行产品

技术革新。利用新厂的建立和产能的放大，

提升核心竞争力和市场地位。通过对其它

金属包装涂料市场精确细分，挖掘细分市

场的机遇，通过产品创新和定制开发为细

分市场和公司发展注入新的活力。

在 2023 年 11 月 16 日举行的苏州创

元产业投资有限公司与苏州市三新材料科

技股份有限公司股份转让（并购合作）协议

签订仪式上，三新公司创始人、股东顾峻

对创元集团的认可和支持表示感谢，并表

示将以此次合作为新的起点，在创元集团

战略合作的领导下，共同努力推动企业实

现更高水平的发展。创元产投党支部书记、

董事长王兰英表示，双方将强强联手，发

挥各自优势，实现资源的优化整合，促进

协同创新，开创新的增长点，助力创元集

团高质量发展。

从 2018 年至今，徐工环保累计投入 2

亿元实施 3轮技改，建成了业内在智能化、

自动化、信息化等方面处于第一梯队的激

光下料、包罐线、箱体线、绿色智能喷粉

线及柔性装配线，获得专利 23 项。目前，

生产线整体自动化率达到 80% 以上，产能

从最初的 500 台提升至 4000 台。

粉末涂装线上，操作工在电控系统上

设置好参数，焊接后的罐体静置在大“盒子”

里，经过一系列流程，穿上“新衣”的罐体

等待着被送至装配线上。徐工环保技术开

发部部长助理李灵可介绍说：“第二轮技改

后，我们用喷粉技术取代了传统喷漆工艺”，

喷粉技术此前广泛应用于家电、工程机械

等领域，现在将其创新应用到环卫设备制

造领域。得益于技改，近年来徐工环保销

售额以每年约 50% 的速度增长。同时，更

专注于高端、智能化环卫设备的研发、制造、

销售和服务。

技改，贯穿徐工环保的各个生产环节。

去年底，徐工环保引进 MES 生产管理系统，

工人登入系统即可第一时间查看产品生产

进度，安排生产计划。不仅如此，还充分

利用 DSC、CRM 等 15 个信息化平台管理

系统，实现了全球集采成本降低，销售、

客户信息数据化，推动企业向精细化、网

格化、智能化发展。

李灵可说：“随着新型工业化加快推进，

将促进新产品、新业态的迭代发展，推动产

业融合，塑造经济增长新动能”。今年以来，

徐工环保紧跟市场需求，不断加大研发力度，

推出各类智能环保专用装备 40 款，目前公

司可销售产品增至 200 款，包括水罐类、

吸污罐类、垃圾压缩站类等各类特种车辆装

备，预计 2023 年销售额达 4.2 亿元。

JIANGSU COATINGS 06-2023

60 企业新闻

行业动态

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2023 年 11 月 18 日上午 11 点 18 分，

冠军集团年产 4 万吨节能环境友好型涂料

生产线自动化项目投产庆典仪式在通用漆

车间隆重举行，冠军集团董事长谢海先生、

总经理任贤萍女士、常务副总胡明先生、

厂长杨煜先生、设备厂家儒家机电科技有

限公司相关领导以及冠军集团各部门职工

参加庆典及观礼，这标志着冠军集团生产

线迈向自动化、智能化，逐步摆脱传统行

业的束缚。

仪式启动后，冠军集团总经理任贤萍

女士发表讲话，她表示安全生产大于天，

一定要把安全问题放在第一位，做好新生

产线安全运行意识宣贯。同时，新生产线

大大提升了生产效率，将为冠军集团创造

更加辉煌的业绩。随后，冠军集团董事长

谢海先生发表庆典寄语，他提出冠军集团

作为国家级专精特新小巨人企业，将始终

秉承高标准、严要求的发展理念，坚定绿

冠军集团年产4万吨节能环境友好型涂料生产线自动化项目投产

色化、智能化、融合化的安全生产发展方向，

提高生产效率和产品质量，尽心竭力为涂

料行业的改进与发展贡献坚定的力量。

在礼炮齐鸣声中，与会领导及嘉宾共

同剪彩，并宣布生产自动化车间（一期）工

程项目正式投产。与会领导及嘉宾在冠军

集团生产部部长的带领下参观了新生产线。

据悉，该条生产线重点解决了传统涂料生

产设备噪声大、粉尘大等短板，从投料到

分散再到砂磨、入罐体，真正实现了全流

程静音无尘生产。该条生产线也是冠军集

团“脱危战略”的重大进程，智能化、可视

化的生产设备，更直观、更真实、更精确

地掌握各项运行和生产状况，实现各类过

程全程可追溯。该项目的建成及投产，将

为环境友好型涂料的规模化安全稳定生产

和高质量发展提供强有力的保障。

冠军集团年产 4 万吨节能环境友好型

涂料生产线自动化项目投产后，将从源头

上保障涂料生产品质量安全，聚焦形成智

能制造、安全生产和节能环保三大方向支

撑。届时，涂料质量更加稳定，产量大幅

增加，为环境友好型涂料的产业链发展提

供重要助力。

在阿克苏诺贝尔苏州工厂的 3000m2

厂房内，智能化生产线高速运转，一桶桶

高性能涂料产品依次灌装下线，企业正全

力以赴抓生产、赶订单。该公司主要生产

和销售溶剂型、水性液态和粉末态的工业

防护涂料、船舶涂料、航空航天涂料及密

封剂、防火涂料等产品。

据阿克苏诺贝尔苏州公司董事长钱捷

介绍，今年前三季度公司销售额超 8亿元，

进入第四季度订单持续攀升，目前车间生

产线全开，高效运转保交付。钱捷表示：“我

们采用数字化管理工具等措施，不断提高

生产效率”。在全球近 200 家集团工厂中，

一直以来苏州公司无论在生产效率还是产

品可靠性、交付服务等方面都位居前列。

钱捷对企业第四季度发展形势充满信

心，“当前我们的订单处于排队状态，预计

2024 年销售额较 2023 年将增加 40% 以上，

公司正努力向年销售额 10 亿元目标迈进”。

据了解，阿克苏诺贝尔主要服务船舶与海

洋工程。目前，该公司所对应的服务客户

都进入周期性上升阶段，由此带动了企业

的高速发展。

为应对接下来的市场需求，阿克苏诺

贝尔正加大产能布局，推进一系

列技改项目，年新增 8000 吨高

性能风电叶片涂料技术改造、高

性能涂料产品品质提升技改等 3

个项目先后完成立项。钱捷表

示，“我们将利用现有土地，高

效提升单位产能，目前各技改项

目都在紧锣密鼓实施中，争取在

2024 年至 2025 年达产”。

阿克苏诺贝尔防护涂料（苏

阿克苏诺贝尔苏州公司2023年业绩喜人

州）有限公司目前正在实施多个项目，包括

年新增 8000 吨高性能风电叶片涂料技术改

造项目，投资 7728 万元实施年新增 18250

吨高性能涂料及安全环保技术改造项目，

以及计划投资约 600 万欧元建设年新增

7000 吨无溶剂高性能防火涂料、23000 吨

储罐内衬涂料及原 26524 吨高性能涂料品

质提升项目等。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 61 行业动态

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第21届水性技术年会暨水性技术展成功举办

由中海油能源发展股份有限公司、《涂

料工业》杂志和中国化工学会水性技术应用

专委会联合主办的“第 21 届水性技术年会

暨水性技术展”于 11 月 1~2 日在广州成功

举办。来自行业领域共计 150+ 家单位、

300+ 人参会，会议同期全程图片直播，获

得大量业内人士的关注。

开幕式

11 月 1 日大会开幕式由

中国化工学会水性技术应用

专业委员会秘书长虞莹莹女

士主持。中国化工学会副秘

书长宫艳玲女士、中海油常州涂料化工研

究院有限公司首席工程师 / 中国化工学会

水性技术应用专业委员会主任委员胡中先

生以及广东省钢结构协会秘书长万敏芳女

士分别代表主承办以及支持单位在开幕式

上致辞。广东省涂料行业协会副秘书长王

兵先生、中海油常州涂料化工研究院有限

公司科技服务分公司经理马吉康先生、佛

山市涂料行业协会秘书长 / 佛山市顺德区

涂料商会秘书长张梦东先生、广东科德环

保科技有限公司董事 / 佛山涂料协会以及

顺德涂料商会工业涂料专业委员会主任高

睿先生出席了本次会议开幕式，大会还邀

请到广东省环境科学研究院副院长张永波

先生出席本次年会。

执行主席

本次大会邀请了 4 位专家担任执行主

席，他们是安徽大学教授王武生先生、中

国建筑材料科学研究总院教授冀志江先生、

中海油常州涂料化工研究院有限公司首席

工程师 / 中国化工学会水性技术应用专业

委员会主任委员胡中先生和全国涂料和颜

料标准化技术委员会漆基分会秘书长黄逸

东先生。

大会交流

会议为期 2 天，共组织了 29 场精彩报

告 +2 场主题沙龙 +1 场展商采访直播。主

要围绕面向绿色未来・可持续发展、环保

技术・水性树脂和颜料、先进功能・水性

树脂和添加剂、减碳需求・水性应用用户

案例分享等 4 大主题进行了探讨，以推动

行业可持续发展的新技术、新产品、新工

艺及新应用。

面向绿色未来・可持续发展

大会邀请到中海油常州涂料化工研究

院有限公司首席工程师 / 中国化工学会水

性技术应用专业委员会胡中先生、安徽大

学教授王武生先生、科思创 ( 上海 ) 投资有

限公司涂料黏合剂中国区销售副总裁李金

旗先生、采筑平台土建模块轮值负责人庄

松坡先生、万华化学集团股份有限公司表

面材料事业部涂料技术服务

负责人景传明先生、优卡化

学 ( 上海 ) 有限公司技术市场

经理朱敏先生、雷孚斯集团

中国区业务拓展经理刘金昌

先生、长兴材料工业股份有

限公司涂料应用技术组高级

研究员张宝春先生等 8 位行

业专家就水性涂料可持续发展进行了讲解

和探讨，提出可持续发展是涂料行业正面

临的战略机遇！唯有整个价值链通过协作、

知识共享和创新，创造和推动更可持续的

解决方案，实现涂料行业可持续和繁荣发

展的未来！

环保技术・水性树脂和颜料

大会邀请到江苏富琪森新材料有限公

司应用技术总监刘冬立先生、

武汉仕全兴新材料科技股份

有限公司董事长兼总经理唐

盛先生、江西省龙海化工有

限公司应用部经理李玉录先

生、阜新瑞丰氟化学有限公

司总经理谷峰先生 4 位行业专家就水性树

脂、颜料的新产品、新技术进行了系统的

介绍，并为水性涂料领域的应用出现的问

题提出了解决方案。

先进功能 . 水性树脂和添加剂

会议邀请了国家涂料工程技术研究中

心涂料研发工程师王亚鑫先生、台湾永光

化学工业股份有限公司特化技术处技术副

处长杨永吉先生等 2 位行业专家就水性树

脂及添加剂的最新研究进展进行了讲解和

对未来的展望。

减碳需求・水性应用用户案例分享

大会邀请了江苏天合储能有限公司电

池研发主任工程师姚伟先生、广汽集团汽

车工程研究院非金属材料主管工程师李咏

斌先生、上海君子兰新材料股份有限公司

水性技术总监马强华先生、雅图高新材料

股份有限公司水性修补研发主管李柏文先

生、广州合成材料研究院材料检测事业部

总经理助理 / 材料检测事业部分析室主任

彭军先生、宣伟 ( 上海 ) 涂料有限公司高级

水性产品经理 / 行业经理沈剑先生等 6 位

行业专家探讨水性涂料涂装工艺技术难点

及应用，为下游涂料用户解决涂装问题的

JIANGSU COATINGS 06-2023

62 企业新闻

行业动态

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同时也为他们提供了更好的选择。

热点专题

主题沙龙：抗菌抗病毒建筑涂料的市

场需求及技术进展

围绕“抗菌抗病毒”模块，大会邀请了

中国建筑材料科学研究总院教授冀志江先

生担任主持，并领衔德爱威 ( 中国 ) 有限公

司副总经理兼研发中心总经理王燕女士、广

东省科学院微生物研究所微生物工程研究

发展中心主任谢小保先生、龙牌涂料 (北京 )

有限公司涿州分公司南方区销售总监余俊

文先生、南京天诗蓝盾生物科技有限公司研

发总监孔维峰先生等 5 位行业专家，带来 4

场技术报告和 1 场主题沙龙。分享了水性

建筑涂料的技术和应用研发进展，并提出抗

菌抗病毒的解决方案。同时在沙龙环节针对

5 项抗菌抗病毒相关议题进行了精彩讨论，

专家们也纷纷阐述了独到的见解。

主题沙龙：水性防腐蚀涂料在金属钢

结构上的应用

围绕“腐蚀钢结构”模块，大会邀请到

中海油常州涂料化工研究院有限公司首席

工程师 / 中国化工学会水性技术应用专业

委员会胡中先生担任主持，并领衔广东省

环境科学研究院副院长张永波先生、广东

省钢结构协会副秘书长苏铠先生、展辰新

材工业漆技术总监董立志先生、上海振华

重工 ( 集团 ) 股份有限公司工艺设计研究院

副院长叶勇先生、广州集泰化工股份有限

公司研究室主任张培先生、全国涂料和颜

料标准化技术委员会工程师黄逸东先生等

6 位行业专家，带来 5 场技术报告和 1 场

主题沙龙。就金属钢结构的涂装工艺、技

术难点及解决方案分享了丰富的研究经验，

同时在沙龙环节围绕国家、地方钢结构涂

装环保法规及行业标准深入探讨了 5 项关

于钢结构用水性防腐蚀涂料相关热点议题。

主题沙龙环节中，面对参会代表关心

的行业痛点及热点问题，行业专家都积极

建言献策，极具建设性。同时也获得与会

人员支持与肯定，与会代表纷纷表示在本

次年会沙龙中分享和讨论的议题更专业和

实用。

水性技术展

水性技术展旨在为上下游客户搭建交

流对接平台，2023 水性技术展共设有 30

余个展位 +1 个优秀案例展，并实行双线模

式，通过涂料工业线上平台，同步直播展

区采访，让更多没能亲临现场的行业人员

也能了解展区现场最新产品样式、仪器功

效和涂装工艺等。

委员会议

会议同期召开了中国化工学会水性技

术应用专业专委会二届三次全委会，会议

审议通过了秘书处的工作报告，着重针对

组织建设和能力建设讨论了下年度专委会

的工作。专家委员们踊跃交流，为专委会

的进一步发展建言献策。

结语

水性技术年会至今已举办第 21 届，始

终坚持“以技术为先导“，与水性树脂、助剂、

颜填料以及水性涂料与涂装企业、大专院校、

科研院所一起共同探讨水性技术重难点，分

享水性研发新成果，宣传和推广水性技术应

用成功案例，为推进行业环保水性化技术创

新和可持续发展贡献力量。多年来水性技术

年会已得到涂料涂装行业的广泛认同，得到

行业重点企业大力支持，专业人士积极分享。

水性技术年会已成为水性行业全产业链技

术交流的专业优秀平台。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 63 行业动态

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2023 年 11 月 14 日，中国海洋石油集

团有限公司发布消息，我国渤海首个千亿

方大气田—渤中 19-6 气田Ⅰ期开发项目成

功投产。该项目海上平台防腐蚀全部采用

中海油常州涂料化工研究院有限公司自主

研发生产的新一代重防腐涂料，标志着我

国海上油气田防腐技术迈入新阶段，独家

定制，为海洋防腐而生的“冲锋衣”为保障

油气田安全生产发挥了重要作用。

海洋是腐蚀性较强的天然电解质，海

洋腐蚀造成的损失约占我国腐蚀总成本的

1/3，腐蚀已经成为影响海洋工程装备服役

安全、寿命、可靠性最重要因素。如何研

发适用于极端苛刻环境的重防腐涂料，提

高海洋平台钢结构及设备的抗腐蚀能力，

对于油气田安全生产具有重要意义。

常州涂料院石化能源涂料研究所所长

廉兵杰介绍说，渤中 19-6 气田投产之后，

海上平台结构将长期处于高盐、高湿的海

洋环境，特别是处于干湿交替状态的浪花

飞溅区，在日照、风浪和海水环境的协同

作用下，腐蚀最为严重。一般来说，钢结

构不加任何腐蚀防护手段在海中“裸奔”，

短短 1 小时就会生锈，1 个月的时间就能

让它腐蚀穿孔、断裂坍塌。常州涂料院防

中国造重防腐涂料用于渤海首个千亿方气田

阿克苏诺贝尔和无锡爱邦携手探究辐射固化涂料

腐涂料技术团队针对渤中 19-6 气田的防腐

涂料需求做了定制化研制，通过技术创新，

防护期限最高可达 30 年以上，较常规防腐

涂料延长了 3 倍以上，大大提升了海洋石

油工业设施防腐涂料寿命。

廉兵杰表示，如果把传统防腐涂料比

作是给钢结构穿上的“外衣”，那么，我们

开发的新一代重防腐涂料就相当于是给钢

结构定制了一件‘冲锋衣’，不仅腐蚀防护

性能可以提升 50% 以上，还能同时具备防

滑耐磨、超耐光老化、防污、防结冰等功能。

常州涂料院副总经理朱亚君指出，常

州涂料院设计开发的“阿沃德”重防腐涂料

通过新材料选型改性，先后攻克聚合物超

支化改性技术、低表面渗透技术等多项核

心技术。改性后材料具有更加紧凑的分子

结构，可以使涂层在基材表面形成更加致

密的“防护网”，从而具备更强的刚性和硬

度，避免腐蚀介质的侵入。

另外，防腐涂料体系一般会加入可为

钢铁基材提供电化学保护的锌粉材料，但

在常规的涂料中锌粉的利用率并不高，仅

只有 50%。新一代防腐涂料体系中，通过

加入专用活化剂，可激活涂层中更多的锌

粉来对抗腐蚀，锌粉利用率可提高 1 倍以

上，同时腐蚀产物可填补漆膜裂纹，起到

涂层的自愈合效果，阻止腐蚀扩展。

朱亚君介绍说，针对渤中 19-6 大气

田的投产，我们提供了全方位的腐蚀保护，

防腐涂装面积累计达 59 万 m2，相当于

82 个标准足球场，在国产化自主研发方

面取得了新的突破，打破了国外公司在高

端重防腐涂料领域的垄断。下一步，常州

涂料院将继续创新海洋防腐技术，特别是

探索深海耐高压涂层技术，助力海洋强国

建设。

阿克苏诺贝尔公司和无锡爱邦辐射技

术有限公司正在探索电子束作为固化涂层

的潜在替代品。双方将携手开发革命性的

涂料工艺新技术，共同探索辐射固化技术

在卷钢涂层中的应用。

阿克苏诺贝尔公司的卷材和挤压涂料

业务已经与高科技专家签署了一项战略协

议，以开发一种开创性的工艺，用于电子

束固化金属基材上的涂层。

与传统涂层固化技术相比，辐射固化

拥有能耗低、生产速度快、质量更高、对

环境影响更小等显著优势。

阿克苏诺贝尔工业涂料业务总监表示，

对电子束技术的可能性和这种合作可能带

来的益处感到非常兴奋。通过与无锡爱邦

的合作，将能够利用他们在电子加速器和

光束设备方面的专业知识和经验，共同创

新可持续发展的解决方案。

无锡爱邦董事长表示，无锡爱邦始终

致力于发展民用核技术，拓宽电子束技术

的应用，推动产业高质量进步，对于爱邦

低能电子束设备的工艺开发能力，以及阿

克苏诺贝尔集团顶尖的涂料配方研发能力

充满信心。双方的紧密合作提升产品的品

质与安全，为早日实现涂料产业的碳达峰

碳中和提供有力支撑！

革命性的辐射固化技术摒弃了传统涂

层固化耗时又耗能的干燥、硬化过程，既

能够帮助降低能耗和与碳排放，还能够为

客户节约运营成本、提升生产效率与质量。

JIANGSU COATINGS 06-2023

64 企业新闻

行业动态

Industry News

佐敦计划投建粉末涂料研发中心

国内工业防护涂料领域领先企业佐敦

涂料（张家港）有限公司计划投资建设高性

能粉末涂料研发中心迁建项目。据悉，该

项目将开发电池侧板绝缘粉末涂料、电芯

用耐电解液绝缘粉末涂料、电池包用防火

粉末涂料、电池包用绝缘防火粉末涂料等

多种新产品。

佐敦集团全球执行副总裁马丁此前表

示，佐敦涂料（张家港）有限公司于 2004

年设立，2006 年正式投产，投资总额逾

8888 万美元，迄今已安全运行 17 年，公

司业务呈现快速生长。为持续深耕中国市

场，佐敦集团计划依托张家港生产基地，

进一步加大研发投资、实现产能增长，确

保其在工业保护和船舶涂料领域的领先地

位，同时也助力张家港产业转型、创新发展。

根据年报，2022 年佐敦推出了两款

用于建筑组件的优质产品：LifeShine 是

一种具有金属效果的明亮金属粉末涂料；

UltiMatt 则是一种高度耐用的粉末涂料

解决方案。去年，佐敦还推出了 Guard

Insulate，并开发了 Guard Insulate Pro，

这两种用于电动汽车电池组和其他部件的

高度耐用涂料，帮助佐敦提高了在中国的

销量。在挪威，佐敦完成了一条工业粉末

涂料生产线的建设，与客户合作开发和测

试低固化粉末涂料。

中国始终是佐敦涂料最为重视的市

场之一。自 1983 年佐敦涂料进入香港，

1993 年进入中国大陆市场以来，在中国共

拥有 6 家分公司、2 家工厂、10 个办事处、

1 个研发中心和 1 个培训中心，分布在 6

大区域。佐敦涂料在中国青岛、张家港拥

有两大生产基地。佐敦中国总部位于上海，

员工 1600 余人。佐敦中国以 61.856 亿元

销售收入位居 2023 年中国涂料企业 100

强排行榜第 6 位。

佐敦涂料（张家港）有限公司是佐敦集

团在华的独资企业，成立于 2004 年 4 月，

是佐敦集团最大的单体生产基地。公司生

产和销售船舶涂料、工业保护涂料、民用

涂料和粉末涂料，产品广泛应用于海洋工

程、石化行业、电力行业、工程机械、桥

梁及基础设施行业等，曾为广州新电视塔、

泰州长江大桥、广东白云机场等中国多个

地标建筑提供保护。

公开资料显示，佐敦涂料（张家港）

有限公司现有工程主要有年产 48000 吨

的船舶漆、工业漆及民用涂料项目，涂料

研发中心和培训中心，配套冷藏库，年产

10000 吨粉末涂料项目以及扩建年产 10 万

吨高性能涂料项目。截止目前，该公司已

形成涂料产能 15.5 万吨。佐敦张家港公司

2019~2022 年实现销售额分别为 18.57 亿

元、21.73 亿元、27.33 亿元、33.70 亿元，

呈现出快速增长势头。截止 2022 年底，该

公司拥有员工约 1750 人。

佐敦是中国最大的船舶涂料企业。

1993 年进入中国后，佐敦集团就与中远海

运（COSCO）成立了合资公司—中远佐敦船

舶涂料（香港）有限公司，该合资公司则在

中国大陆投资设立了中远佐敦船舶涂料（青

岛）有限公司，后者主要生产和销售船舶涂

料，中远海运国际和佐敦集团持股比例均

为 50%。根据年报披露的财务业绩显示，

中远佐敦 2022 年实现销售收入为 35.580

亿港元（约合人民币 31.783 亿元），同比增

长 37.20%。营业利润为 2.724 亿港元，同

比增长 154.97%；净利润 2.134 亿港元，

同比增长 124.76%。

2023 年 12 月 8 日，常州市涂料协会

交流考察团一行莅临龙佰集团 & 佰丽联水

漆参观调研。考察团由常州涂协会长王留

方、秘书长李心一、河南涂协秘书长苏全

军带队，龙佰集团股份有限公司董事陈建

立、河南佰利新材料有限公司总经理高中

祥、党支部书记冯民贯陪同介绍。本次活

动由河南涂料协会精心组织，旨在进一步

强化沟通，为涂料行业发展共谋新机。

考察团参观了龙佰集团氯化法钛白二

期展厅、立体仓库、生态智慧餐厅、国家

级企业技术中心、佰丽联水漆自动化水性

常州涂协交流考察团一行莅临龙佰集团和佰丽联水漆参观调研

涂料车间、制罐车间等地。

在国家级企业技术中心，陈建立向大

家详细介绍了龙佰集团的科研平台、实验

设备、研发方向等。陈总表示，龙佰集团

始终坚持以科技创新为驱动，不断提升产

品的质量和性能，满足客户的需求和期待。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 65 行业动态

Industry News

2023 年 11 月 14 日上午，由常州市涂

料协会会长王留方、秘书长李心一带队，

组织业内重点生产企业负责人一行 28 人赴

阿克苏诺贝尔功能涂料（常州）有限公司进

行考察交流学习。

阿克苏诺贝尔常州工厂总经理张健等

领导班子热情接待了考察学习人员。考察

成员们首先接受了常规性的安全培训教育，

并详尽了解了阿克苏常州工厂的发展历程、

理念和未来发展愿景，参观了工厂生产现

场，对安全生产管理、环保处理和生产运

行管理等方面进行了深度座谈交流。

阿克苏诺贝尔功能涂料（常州）有限公

司成立于 2011 年，拥有粉末涂料、汽车涂

料和特种涂料、装饰漆、包装涂料、消费

电子涂料、船舶及工业防腐等多个事业部，

总占地面积 250 亩。规划年产 2.5 万吨高

性能涂料和辅料，产品主要用于汽车、高

铁、地铁等高端产业领域，年产值超 10 亿

元。项目二期总投资 3600 万美元，注册资

常州涂协组团参观阿克苏诺贝尔常州工厂

在佰丽联年产 20 万吨水性涂料的自动

化车间，高中祥向大家详细介绍了智能化

生产设备和技术体系，并表示佰丽联水漆

重视涂料生产的全过程管理，从原料选择

到生产工艺严格把控，确保产品质量可靠。

双方在集团多媒体会议室召开了座谈

会。会上，高中祥首先代表公司欢迎考察

团的到来，并介绍了河南佰利新材料的发

展历程、经营理念、市场布局等。他表示，

佰丽联水漆将继续秉承“从源头做起”的品

牌理念，坚持以客户为中心，以质量为生命，

以创新为动力，为消费者提供优质的水性

涂料产品和服务。

接着，与会代表就双方的合作交流进

行了深入探讨。常州涂协会长王留方、河

南涂协秘书长苏全军、常州涂协秘书长李

心一及各涂料企业领导纷纷发言，他们对

龙佰集团的智能化、数字化建设和佰丽联

水漆的自动化生产线给予了高度赞扬，并

表示此次参观感触很深，对涂料行业的发

展有了更多的思考和启发。他们还表示，

龙佰集团是全球钛白粉行业的领军企业，

佰丽联水漆是涂料行业优秀代表。上下游

协同发展联合创新有利于提升中国涂料企

业的竞争力。

最 后， 龙 佰

集团董事陈建立

发表了讲话。他

表示，龙佰集团

是一家致力于新

材料研发制造和

产业整合的大型

工业集团，是全

球行业中少数同

时掌握硫酸法和氯化法钛白粉生产工艺的

企业和少数实现钛白粉和钛金属产业一体

化的企业。他还表示，龙佰集团将作为涂

料行业的重要合作伙伴，继续坚持以科技

创新为引领，以质量服务为基础，以可持

续发展为目标，为涂料行业提供最优质的

原料和服务，携手推动涂料行业的绿色发

展和转型升级。

本 1200 万美元。规划年产 3.6 万吨粉末涂

料，产品主要用于建筑建材、工业电子、

汽车等产业领域，年产值超 20 亿元。常州

粉末涂料工厂是阿克苏诺贝尔集团在国内

最大的单体工厂，同时也是该行业在中国

最大的单体工厂。

走进工厂，映入眼帘的是醒目的区域

标识、别致的安全通道、车间干净整洁的

6S 管理生产现场、先进的生产工艺和设备、

液体原料仓库 & 储罐区域、生产进度实时

更新系统、ADU 自动加料系统、自动包装

系统、标准喷涂工艺流程、颜色控制、成

品仓库 & 发货区域、环保管理 VOC 排放控

制等智能化生产线和先进设备等深深地震

憾了考察学习人员。阿克苏诺贝尔功能涂

料常州工厂为应对未来不断提高的 VOC 排

放标准，在 2019 年 3 月 RTO 系统开始试

运行，VOC 排放标准从 70mg/m3 降低到

7mg/m3

。参观者感叹：阿克苏诺贝尔功能

涂料（常州）有限公司不愧为行业的标杆企

业，是我们涂料行业企业学习的榜样。

通过此次考察学习，提高了常州涂料

生产企业安全生产管理意识、学习了先进

的安全生产管理经验。通过考察学习行业

先进标杆企业，不断改进落后的生产模式，

实现零伤害、零污染、零浪费、零缺陷的

宏伟目标，达到共同进步，打造成为高质

量涂料生产基地。

JIANGSU COATINGS 06-2023

66 企业新闻

行业动态

Industry News

2023 年 11 月 24 日，在湟里镇纪委书

记杨军的陪同下，常州市武进区纪检系统

领导干部一行莅临晨光集团考察调研 ，晨

光集团董事长缪国元、中禾科技总经理吴

健热情接待并陪同参观。

调研中，缪国元董事长向调研考察团

汇报了晨光集团 30 多年的发展历程、取得

的荣誉、主要产品、当前的业务重点及发

展变革思路。

在晨光智慧馆，领导一行详细了解了

智能调光玻璃在各行业领域的应用，对晨

光涂料利用创新科技塑造新服务、新产品、

新的业务模式表示赞赏。

在座谈会上，缪董对前来调研的考察

团表示衷心感谢。他说，晨光集团在不确

近日，博世汽车部件 ( 苏州 ) 有限公司

新能源汽车核心部件和自动驾驶研发生产

基地项目，主体结构顺利封顶。

该项目是园区今年首个“拿地即开工”

产业项目，位于高贸区现代大道以北、杏

林街以东，总用地面积 263 亩，总投资超

10 亿美元，一期项目用地面积 146 亩。

该项目是博世苏州在园区的第 5 个基

地，主要围绕新能源汽车核心部件以及博

世中国高阶智能驾驶解决方案在内的多款

自动驾驶核心技术进行研发、生产，将助

力国内汽车产业转型升级和创新发展。

常州市武进区纪检系统领导干部一行莅临晨光集团考察调研

投资超10亿美元的新能源汽车项目顺利封顶

定的市场中寻找确定的答案，没有盲目扩

张，而是稳健经营，紧跟国家经济发展趋

势和环保相关政策，发力绿色环保涂料产

业，专心致志提高技术研发，充分保持科

技创新优势，踏踏实实抓好产品质量，以

更先进、更优质的产品和服务占领新应用

市场。

调研考察团对晨光集团重

视研发创新，积极推进产品、

企业转型升级表示了高度赞

许。实体经济是常州的根基，

晨光要在现有的基础上持续发

力创新研发，以好的产品进一

步推动企业做大规模、做强品

牌，为常州产业结构更优、实

体经济更强、竞争优势更显著做出更大贡献。

晨光集团一定会继续发挥行业带头作

用，抓住机遇，用好用足当前各项政策；

继续依托自身资源优势，做行业的引领者，

不断研发出更多高技术、高质量的产品；

积极引领行业，推动常州地区涂料行业发

展，为地区经济发展做出积极的贡献。

项目前期

在园区各审批

部门及高贸区

帮代办全流程

服务下，从拿

地到开工仅花

费两天时间，

于今年3月

25 日奠基，后续在建设、设计、监理、

施工等各家单位共同努力下，45 天完成

桩基工程，116 天完成主体结构封顶，

高标准、高质量、高效率全面推进项目

建设进度。

下一步，园区各部门将进一步推动“拿

地即开工”全覆盖，助力产业项目，早开工、

早建设、早投产。

江苏涂料 2023-06

企业新闻 67 行业动态

Industry News

科思创与中车唐山机车车辆有限公司、

苏州佩琦材料科技有限公司在第六届中国

国际进口博览会期间签订合作协议，共同

推进低 VOC、低碳排放涂装体系在轨道交

通行业的研发与应用，旨在为“中国速度”

绿色升级保驾护航。

借助此次合作，科思创将充分发挥自

身技术创新能力及本土市场洞察力，以低

碳涂装解决方案回应行业绿色发展需求，

应对本土市场痛点。例如，多步涂刷及烘

烤工序带来的能耗问题，以及人工刮涂的

低施工效率。

中车唐山机车车辆有限公司制造技术

中心主任马霄锋表示，十四五规划明确提

出铁路车辆的绿色先进制造和快速发展目

标。中车唐山公司积极响应国家战略目标，

联合产业链创新材料制造商科思创、涂料

企业佩琦涂料一道探索节能减排方案，并

已取得阶段性合作成果。期待未来共同引

领轨道交通行业迈向绿色新阶段。

苏州佩琦涂料股份有限公司董事长叶

富强说道：“佩琦涂料坚信并致力于科技创

新发展。企业积极将科技成果转化为涂料解

决方案，针对性解决行业痛点。此次与科思

创、中车唐山公司签约合作协议，旨在共同

推动轨道交通涂装在生产效率、节能减碳、

水性化方案等方面实现多元升

级”。

由科思创推出的低碳轨道

交通涂料解决方案是助力中车

唐山公司迈向低碳未来的重要

推动力之一，也是本次合作的

重点。

目前高铁金属部件（如车

架）通常需采用多涂层、多遍

烘烤的生产工艺。科思创低碳

解决方案适用于双组分免烘烤

体系，可实现底面合一快速固

化涂装，赋能中车唐山公司在

产业链企业抱团合作推进轨道交通装备低碳涂料研发应用

高铁车辆生产过程中简化涂装工序，并有

效减少烘烤所产生的能耗。该解决方案预

计可为终端生产车间每年节能约 2000 万千

瓦时，占目前能耗约 25%；综合年二氧化

碳排放量减少约 24000 吨。

轨道交通车身腻子通常采用不饱和聚

酯体系，需人工刮涂。科思创此次推出的

低碳解决方案还可用于自动喷涂、打磨腻

子工艺，全面实现自动化涂装与打磨和室

温快速固化，大幅提高车辆生产效率，预

计可缩短 40% 生产周期。

科思创涂料与胶粘剂事业部大中华区

副总裁李金旗表示：“我们将始终以客户

为中心，依托强大的技术研发实力，全方

位助力城轨高铁提升绿色制造水平。除节

能减碳解决方案外，我们还为轨交行业提

供先进的水性涂装解决方案，从原材料端

提供切实可行的环保解决方案，将循环经

济的愿景转换为现实”。

由科思创深度参与研发的高铁外饰水

性涂装解决方案已完成 30 万公里路试，满

足商用标准。该方案耐候性和耐化学品性

出众，可抵御风沙、石子、气候变化等不

利因素，满足对高铁面漆的严苛要求。同时，

该方案具备超高光泽度，符合高端列车对

靓丽外观设计的要求。

JIANGSU COATINGS 06-2023

68 一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法

试验研究

Experimental Research

1 前言

环氧树脂及其衍生物具有许多优异的特性，但缺

乏柔韧性和延展性，因此通常将它们归为韧性低的脆

性树脂，这在很大程度上限制了它们的适用性。人们

已经做出了许多努力来克服这一缺陷。近年来，蒙脱石、

氧化石墨烯、碳纳米管和纳米二氧化硅等有益的纳米

填料已被广泛应用。但将这些纳米填料应用于聚合物

基质中时，出现了与分散相关的挑战。后者源于不同

阶段的不同性质。纳米颗粒，尤其是无机颗粒，具有

亲水性，而树脂基料通常是疏水性的或亲水性较低。

这种亲水性差异提供了足够强的负驱动力，导致颗粒

聚集，使颗粒的有效表面积直线下降，抵消了所有预

期的积极影响。解决方案似乎是增加混溶性，即增强

无机颗粒与树脂基料的亲和力，彼此间的相互作用可

能性增大。为此，可以采用其他反应基团取代表面上

的官能团以调整纳米颗粒的性质，所用反应基团可与

树脂分子发生物理和 / 或化学反应。在我们之前的研

究和其他研究中，已经提出了多种方法来实现纳米颗

一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法

A Method for Enhancing the Toughness and Viscoelasticity of Epoxy Coatings

摘要：采用改进的Hummer法合成了氧化石墨烯（GO）纳米片。然后，采用（3-氨丙基）三乙氧

基硅烷（APTES）使GO表面官能化，用伯胺基团取代其他官能团。化学特性、结构和形态分析表

明，APTES分子已成功接枝在GO薄片上，叠层的层间距D增加，获得了具备插入/剥离形态的较小

团聚体，叠层中的薄片数量减少。随后，将得到的GO薄片以不同的用量（0.25%、0.5%和1%）浸

渍到低分子量双酚A液体环氧树脂中，然后用聚酰胺固化剂固化。通过万能拉伸试验、动态力学分析

和断裂截面形貌评估，研究了纳米填料对环氧树脂固化膜力学性能的影响。结果显示，与对照环氧

树脂相比，含有1%质量分数硅烷改性GO的纳米复合材料的样品弹性模量24%、最大应力12%、最

大应变24%和断裂功69%，这些技术参数均显著增加。DMA分析结果还表明，该样品的Tg值最高和

交联密度最大。断口形貌研究表明了力学性能的增强。这种机械性能的增强使所研究的涂料成为各

行业中的重防腐涂料。

粒的表面官能化，例如通过溶胶 - 凝胶法实现硅烷化、

树枝状聚合物和超支化聚合物的应用、分散剂的应用、

接枝和接枝方法的组合等。在纳米颗粒表面接枝反应

性官能团，例如氧化石墨烯表面接枝的伯胺，有助于

增强无机颗粒的分散和分散体更趋于稳定。前者源于

混溶性的改善，后者在于接枝反应使颗粒在树脂中的

位置被固定下来。除了影响纳米复合材料最终性能的

分散问题外，纳米颗粒的结构性能也有影响。高机械

强度、高导热性和稳定性、优异的耐化学品性、极高

的纵横比和比表面积等特性使石墨烯及其家族（如氧化

石墨烯）成为吸引力中心。佐藤等人在之前的一项研究

中，将石墨烯纳米颗粒的效果与纳米管和纳米粘土进

行了比较。他们发现，即使在用量极低的情况下，石

墨烯增强的纳米复合材料也具有最高的韧性。这一成

就可以归功于石墨烯的二维结构，它比富勒烯和纳米

管材料提供了更高的比表面积，表明这种纳米颗粒能

够与树脂聚合物链形成更大的界面区域，获得更有效

的增强效果。石墨烯家族的另一个成员为氧化石墨烯，

江苏涂料 2023-06

一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法 69 试验研究

Experimental Research

其颗粒表面含有不同的官能团，如羟基、羧基、环氧

化物和酮，将有助于在表面上接枝所需的官能团。以

溶胶-凝胶法进行GO硅烷化的各种共价官能化方法，

因反应条件不苛刻且价廉，似乎是一种比较合适的方

法。硅烷醇（Si-OH）为水解硅烷前体，可与 GO 的羟

基和羧基进行化学反应。在硅烷分子的另一端，伯胺

等反应性基团可化学键合到聚合物基体上。在这些反

应过程中，由 SiO2 组成的二次网络也可以创建为矿物

网络，从而产生互穿网络（IPN）结构，使系统具有良

好的有机网络性能和无机网络的理想特性。在本研究

中，我们决定利用氨基硅烷前体对氧化石墨烯纳米片

粒进行表面官能化，从而为颗粒与环氧树脂基料的缩

水甘油基共价反应提供机会，旨在追求两个特定的目

标，即化学改性成功完成；二是改性过程对所得纳米

复合涂层的最终性能产生积极影响。重点是改善涂膜

的机械性能，即弹性模量和韧性，并试图解释作用机理，

以某种方式阐明所获得的纳米复合材料的行为和特性。

2 实验部分

2.1 实验用材料

膨胀率 270~325、粒径 >300μm 的膨胀型石墨片

是氧化石墨烯合成的主要前体，购自 Sigma-Aldrich

公司。工业级硝酸钠（NaNO3）、高锰酸钾（KMnO4）、

37% 盐 酸（HCl）、98% 硫 酸（H2SO4）、 过 氧 化 氢

（H2O2）、乙醇（C2H5OH）、氢氧化钠（NaOH）、甲苯

（C7H8）和乙酸丁酯（C6H12O2）均由德国默克公司提

供，并按原样使用。硅烷偶联剂，即（3- 氨丙基）三乙

氧基硅烷（APTES），购自德国 Sigma-Aldrich 公司。

双酚 A 环氧树脂二缩水甘油醚（Epiran-01 X-75），

EEW 为 434~555，黏度为 6000~12000mPa.s，非挥

发份为74%~76%，来自伊朗胡齐斯坦石化公司。聚（酰

胺）固化剂（M-115×80），HEW 为 105g/eq，黏度为

1100~1400mPa.s@25℃，由伊朗 Mana Polymer 提

供，为颗粒分散其中的涂料基料。

2.2 GO的合成

通过改进的 Hummer 方法获得了稳定的氧化石墨

烯片状纳米粒子水分散体。该工艺如图 1 所示。第一

步是将 1g 膨胀型石墨片粒倒入 120mL 浓硫酸中并搅

拌 12h。在此期间，H2SO4 分子渗透到石墨堆中并形

成插层形貌。之后在低于 20℃的温度下，将 6g 高锰

酸钾和 1g 硝酸钠逐渐加入混合物中。然后，将温度

升高至环境温度，并将混合物搅拌 72h。在此阶段石

墨薄片开始氧化，并在片边缘和中心形成含氧官能团。

再用 630mL 去离子水稀释混合物以减缓氧化反应的

进行。最后，向混合物中加入 3~5mL 35% 的过氧化

氢以完成该反应过程。使混合物静置并稳定 24h 以便

形成沉淀，然后以 4000r/min 转速离心 2min。用 1M

HCl 和去离子水的混合液洗涤沉淀 3 次。

2.3 APTES官能化的GO

通过溶胶 - 凝胶法用（3- 氨丙基）三乙氧基硅烷所

制备的 GO 薄片进行表面改性。为此，将 GO 的水性

胶体悬浮液与乙醇混合。将水与乙醇的体积比调整为

30/70，并将该混合液倒入装有回流冷凝器和温度计的

三颈烧瓶中，加热至 80℃，搅拌下保温 30min。预热

阶段结束后，将 APTES 逐滴加入悬浮液中。为了催

化硅烷前体的乙氧基水解，加入几滴 1M HCl 使反应

体系 pH 降至 3~4。使该阶段持续 24h，然后加入几

滴 NaOH 调节 pH 值至 7~8，以催化缩合反应。继续

搅拌 5h 以确保反应完成。然后将所得悬浮液用乙醇

洗涤 3 次以除去未反应的物质，图 2 为该工艺示意图。

2.4 纳米复合涂料及涂层的制备

采用超声探针装置在 80W 功率下将氧化石墨烯及

其改性物预分散 80min。应当提及的是，用甲苯交换

了介质乙醇 / 水溶液。在分散颗粒并交换介质后，将

样品以 3 种不同浓度（即 0.25%、0.50% 和 1.00% 质

量分数）用环氧树脂浸渍，机械搅拌并辅助 100W 功

率的超声混合 20min。运用冰浴以防止温度升高，阻

止环氧树脂热分解。然后将所得悬浮液与化学计量的

固化剂混合，并采用薄膜涂布器将其涂布在清洁的玻

璃板表面，形成 120μm 厚的湿涂膜。在环境温度下

固化过 7d，并在 100℃的烘箱中后固化 1h。将涂膜

样板在去离子水中浸泡 24h，再非常小心地将涂膜剥

离下来。所得游离膜的干膜厚度为 35±5μm。

2.5 粒子表征

运用 Perkin-Elmer 分析仪在 4000~400cm-1 波数

范围进行傅里叶变换红外光谱 FT-IR 分析，以表征颗

粒的化学结构。利用 X 射线衍射技术 XRD（Philips

分析仪，型号 PW-1800）获得颗粒的晶体结构信息。

JIANGSU COATINGS 06-2023

70 一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法

试验研究

Experimental Research

该分析仪采用 CuKα旋转式

阳极产生 λ 最大 =1.54Å 和散射

角 5~80° X 射线，步长调整为

0.05°。运用拉曼光谱收集氧

化石墨烯堆的结构参数信息，

所用分析仪为日本 HORIBA

生产的具备 532nm 和 785nm

多激光波长的 ExploRA™

PLUS 分 析 仪。 采 用 Perkin

Elmer 提供的 Pyris 1 TGA 热

重分析仪，在 25~800℃范围

进行 TGA 测定，以评估粉末

的热行为。分析在 N2 气氛中

进行，加热速率 10℃ /min。

最后，运用 MIRA3 TESCAN

XMU 场发射扫描电子显微镜

（FE-SEM）对粉末形态进行

表征。该技术还用于评估纳米

复合涂膜断裂表面的评估，从

而了解样品的颗粒分散状态。

2.6 纳米复合涂膜表征

运用伊朗 SANTAM 公

司制造的 STM-5 在室温下进

行拉伸试验测定。拉伸速率

设定为 2mm/min，试样厚度

为 35±2μm，每个样品重复

测定 5 次以计算实验误差。

除了静态力学测试外，还运

用英国 DMA Triton 公司生产

的 TRITEC 2000 DMA 进 行

了动态力学分析。该测定的温

度范围 -20~130℃，形变频率

1Hz，受试样品为游离涂膜。

3 结果与讨论

3.1 粒子的表征

图 3 显示了 GO 和 Si-GO

的 FT-IR 光谱。根据 FT-IR 分

析结果寻找氧化石墨烯成功合

成和硅烷分子在 GO 片粒上

膨胀型石墨 石墨氧化物

石墨氧化物

用水、1mol HCl 超声

波处理 10min(150W)

NaNO3, H2SO4

KMnO4(29±1°C)

石墨氧化烯

石墨氧化烯

图 1 用膨胀型石墨合成氧化石墨烯的工艺示意图

图 2 硅烷官能化的氧化石墨烯结构示意图

江苏涂料 2023-06

一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法 71 试验研究

Experimental Research

化学附着的证据。从图 3 可以明显地看出，GO 的特

征峰是 3435cm-1 处的 OH 键拉伸振动峰、1733cm-1

的 C=O 键拉伸振动峰、1065cm-1 处的 C–OC 键拉

伸 振 动 峰、1625 cm-1 处酚环 C=C– 键 在 振 动 峰、

2927cm-1 和 2856cm-1 之间的脂族环 CH 键振动峰，

以及 1380cm-1 处的 O=C–OH 振动峰。GO 光谱中这

些特征峰的存在证实了石墨烯片粒表面存在含氧官能

团。GO 经 APTES 改性后产生了新的化学键，出现

了相应的特征峰，即 3314cm-1 处的 N–H 拉伸振动峰、

1105cm-1 和 667cm-1 处的 Si–O–C 拉伸振动峰以及

1042cm-1 处的 Si–O–Si 拉伸振动峰。这些特征峰的存

在表明氧化石墨烯和氨基硅烷的共价键结合。

GO 的表面改性对其热行为产生影响，尤其是影

响测定颗粒灰分的高温。运用 TGA 分析研究材料的

热行为。如图 4 所示，在 GO 的 TGA 图中至少有 3

个明显的热失重区间，即 25~150℃、 150~350℃和

350~800℃。第 1 个失重区间（失重 ~16%）与片粒表

面物理吸附的水分子蒸发有关。第 2 个失重区间（失

重 ~35%）与氧化石墨烯官能团的分解有关，即羟基、

环氧基和羧基。第 3 个失重区间（~20%）与 GO 主链

本身的热分解有关。GO 的灰分含量约 28%。然而，

在整个测定温度范围内，Si-GO 的热性能表现出不同

的行为和热稳定性的增强。Si-GO 在第 1 个失重区间

的失重为 7%，不及 GO 热失重的一半，表明 Si-GO

的疏水性更强，原因在于与 GO 的含氧官能团相比，

硅烷分子的亲水性更差，它们排斥水分子，降低了

GO 粒子的吸水率。Si-GO 在第 2 个失重阶段结束时

（350℃）显示出约 14% 的重量损失，表明热稳定性

显著提高，这归因于 APTES 结构的无机链段部分，

它们能够在 GO 表面形成 SiO2 网络，可以在更高的

温度下充当保护 GO 片粒的热屏蔽。当温度升高到

800℃时，Si-GO 的热稳定性变得更好，灰分含量约

46%，GO 的灰分焊料高出约 18%，表明 APTES 分

子在 GO 表面形成无机网络。因此，考虑到样品的热

行为和 TGA 数据信息，可以保证 GO 的表面官能化

已经成功实现，并与 FT-IR 分析结果完全一致。

实验已经证明了 APTES 的化学接枝已经成功实

波数，cm-1

T，a.u.

图 3 GO 和 Si-GO 的红外光谱图

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

2θ，°

10 20 30 40 50 60 70 80

I，a.u.

图 5 GO 和 Si-GO 粒子的 XRD 谱图

DTG，μg/min.

W，%

T，°C

T，°C

图 4 GO 和 Si-GO 的 TGA 和 DTG 谱图

0

0

100

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

100

80

60

40

20

0

100

200

200

300

300

400

400

500

500

600

600

700

700

800

800

JIANGSU COATINGS 06-2023

72 一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法

试验研究

Experimental Research

现。提出的问题是，接枝对结构和形态有任影响。为

了找到这个问题的答案，我们对样品进行了 XRD 和

拉曼光谱分析。图 5 给出了 GO 和 APTES 改性 GO

的 XRD 图谱。显然，GO 在 2θ=6.46°处显示出一个

尖锐的谱峰，这源于晶片 001 的反射。在 2θ≈20°的

谱峰来自于石墨烯结构的晶片 002。采用 X' Per 高分

软件，GO 晶片之间的层间距（d001）计算值为 13.6Å。

对于 Si-GO 样品而言，该谱峰几乎消失，其强度随着

向较小角度的偏移而直线下降。

Si-GO 的 d001 计算值为 15.95Å（表 1），表明大

多数叠层结构中均已插入 APTES 分子，层间距离增

加，几乎无法被 XRD 分析检测到。由此可以得出结论，

即与 GO 相比，Si-GO 堆叠具有开放且更无序的结构，

因而更容易分散到树脂基料中。

表1 根据XRD谱图数据得到的GO和Si-GO的层间距D层间计算值

D层间 2θ，° 样品

13.6Å 6.46 GO

15.95Å 5.54 GO-Si

为了证明 GO 结构变化这一发现，我们对样品进

行拉曼分析，获得关于 GO 堆叠的结构特征和构成堆

叠的晶片数量等有用信息。根据氧化石墨烯及其改性

物的拉曼光谱，并通过 G、D 和 2D 的基本振动进行

研究。峰值强度和位置是非常重要的信息。图 6 展

示了 GO 和 Si-GO 的拉曼光谱，可以观察到峰值是

重叠的，为了定义和重建 D、G 和 2D 的单个信号，

运用高斯函数和洛伦兹函数对拉曼光谱进行去卷积处

理，去卷积后的数据如图 6 所示。峰值 D 和 G 分别

与碳骨架结构中的 sp3 和 sp2 杂化相关，碳骨架结构

为类金刚石碳（DLC）和类石墨碳（GLC）结构。GO 的

D 峰和 G 峰分别出现在 1343.53cm-1 和 1595.36cm-1

处。对于 Si-GO 样品而言，这些峰值分别出现在

1340.68cm-1 和 1597.03cm-1 处。将峰强度比（ID/IG）

作为校准指数，提供了可以更好理解改性过程及其对

氧化石墨烯结构影响的证据。

从上述图表中提取定量数据，并如表 2 所示计算

指数。GO 的 ID/IG 比值为 0.79，而 Si-GO 的比值增

加到 0.82。，表明碳的 sp3 杂化增加和酮的 sp2 杂化

减少，这归因于碳双键（sp2

）转变为单键（sp3

）可能的

反应过程。这在某种程度上支持了 FT-IR 和 TGA 的

研究结果，证实了硅烷分子在 GO 表面的化学接枝。

尽管如此，我们还可以从另一个重要峰 2D 获得更重

要的结构数据，2D 峰的强度和窄度与 GO 堆叠中的

晶片数量和层间距离负相关。为了比较 GO 和 Si-GO

的 2D 峰强度，计算除了 I2D/IG 的比值。为了比较峰的

窄度，参数 β 被定义为最大高度（I 最大）除以半峰全宽

（FWHM）。如表 2 所示，GO 的 I2D/IG 值为 0.04，

而 Si-GO 的 I2D/IG 值增加到 0.08，参数 β 相应地从

0.00028 增加到 0.00031，表明堆叠的层数减少，而

层间距 D 层间增加，这与 XRD 分析结果完全一致。拉

曼光谱还展示了其他特征峰，如 D''、D* 和 D+D' 谱峰。

出现在 1100~1200cm-1 范围的 D* 峰与 sp3 碳被扰乱

的结构网络有关。D* 峰值大小与 GO 中的氧含量直接

相关，谱峰强度的增加意味着氧含量的增加。此外，

D+D' 峰强度的降低归属于 sp2 碳的百分比变化。拉曼

光谱分析表明，官能化过程对 GO 的结构特性产生了

积极影响。分析结果与 XRD 结果基本一致。

拉曼位移，cm-1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

0

0.2

0.2

0.4

0.4

0.6

0.6

0.8

0.8

1.0

1.0

1.2

1.2

I，a.u. I，a.u.

图 6 GO 和 GO-Si 的拉曼光谱图

表 2 根据拉曼光谱得到的 GO 和 Si-GO 的参数计算值

样品 GO Si-GO

ID/IG 0.79 0.82

I2D/IG 0.04 0.08

β×104 1.03 3.87

江苏涂料 2023-06

一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法 73 试验研究

Experimental Research

为了提供结构改变的确凿证据，对样品进行了

FESEM 分析。所获得的样品显微照片如图 7 所示。

由 GO 的显微照片可观察到褶皱的多层结构以及微粉

化的结实聚集体。Si-GO 的图像则清楚地显示了较小

的团聚体和分散在整个图像中的小晶片，而结实聚集

体不再存在，与 XRD 和拉曼光谱分析完全一致。这

种改性氧化石墨烯的结构重塑是否能够对相应的纳米

复合涂层的最终物理和力学性能产生积极的影响，这

是一个重要的问题。我们将在下一节中做出回答。

3.2 纳米复合物表征

对纯环氧树脂、GO 填充和 Si-GO 填充的环氧

树脂纳米复合材料进行了拉伸实验测定，从应力 – 应

变曲线中获得弹性模量 E、最大应力 σ 最大、最大应变

ε 最大和断裂功 W，如图 8 所示，我们可以看到力学性

能中一个非常有趣的现象。当在树脂基料中引入最低

用量（0.25% 质量分数）的未改性 GO 时，E 值小幅增

大（~4% ↑），而 W 值中度增大（~17% ↑），但 σ 最大

和 ε 最大分别显示出约 5% 和 4% 的小幅下降。随着基

料中 GO 用量的增加，上述 4 个参数都表现出显著的

降低。样品 Ep-GO:1% 的 E、σ 最大、ε 最大和 W 值分别

降低了 5%、33%、21% 和 65%。这种力学变化趋势

可以用离散法来描述，当然也可以通过动态力学分析

和形态学评估来获得确凿的证据。GO 有可能通过范

德华力和氢键与环氧基链相互作用，但这种作用不足

以克服并完全破坏薄片 - 薄片结合键。因此，分散在

基料中的颗粒难以完全剥离，并且随着 GO 用量的增

加，团聚体和聚集现象逐渐增强。这种不均匀性在随

后的拉伸测定中充当了应力集中点，导致拉伸强度和

伸长率的降低。另一方面，GO 颗粒的存在很可能会

影响基料的固化反应，从而导致纳米复合材料粘弹性

的变化。这可以解释为什么低浓度的 GO 对 E 和 W

图 7 GO 和 GO-Si 的 FE-SEM 图像

ε最大，%

W，J σ最大，MPa

E'，MPa

图 8 环氧树脂、GO 填充的环氧树脂和 Si-GO 填充的环氧

树脂纳米复合材料的 E、σ 最大、ε 最大和 W

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

2.5

50

4.0 1.4

80

2.0

0.8

40

3.5 1.2

70

1.5

0.6

30

3.0 1.0

60

1.0 0.4

20

0.5 0.2

10

0 0

0

Ep-GO:0.25%

Ep-GO:0.25%

Ep-GO:0.5%

Ep-GO:0.5%

Ep-GO:1%

Ep-GO:1%

Ep-SiGO:0.25%

Ep-SiGO:0.25%

Ep-SiGO:0.5%

Ep-SiGO:0.5%

Ep-SiGO:1%

Ep-SiGO:1%

纯环氧

纯环氧

JIANGSU COATINGS 06-2023

74 一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法

试验研究

Experimental Research

有轻微的积极影响。与树脂基料相比，GO 颗粒具有

更大的弹性模量，并通过低用量的 GO（非聚集体），

E 值略有增加。但因环氧基团的存在，GO 颗粒在某

种程度上干扰了固化反应，它们可能会降低涂膜网络

结构的交联密度，从而使断裂功 W 增大。

与 GO 填 充 的 纳 米 复 合 材 料 相 比，Si-GO 填

充的环氧纳米复合材料的力学性能表现出不同的趋

势。将 Si-GO 引入树脂基料中，即使在最低用量下

（0.25% 质量分数），复合材料的各力学参数均明显

增大（E~10% ↑、ε 最大 ~11% ↑和 W~29% ↑），且这

种性能的增强不断持续，与环氧树脂对照样品相比，

样品 Ep-SiGO1% 的 E、σ 最大、ε 最大和 W 分别提高了

24%、25%、12% 和 69%，这可能源于硅烷改性 GO

的结构变化和官能化。正如 XRD 和拉曼光谱分析结

果一样，Si-GO 的结构不太紧密，片层之间的结合键

被削弱。因此，Si-GO 颗粒分散在环氧树脂基料中有

可能被剥离，从而使有效表面积增加，GO 薄片与环

氧链之间的相互作用力增大，颗粒的分散性随之提高。

如 FT-IR 和 TGA 分析所证实的，Si-GO 具有伯胺基团，

该伯胺基团可与环氧树脂基料的缩水甘油基化学反应

形成共价键。因此，通过两相之间的强键合作用可以

使分散性的改进被稳定下来。因此，用 Si-GO 填充的

环氧纳米复合涂料可以获得稳定的剥离形态，拉伸测

定结果肯定了后者。这种推测也被用于动态力学分析

中。研究纳米复合材料和环氧树脂对照样的粘弹性行

为，可以证实 Si-GO 在环氧树脂基料中的分散性增强

以及分散稳定性的提高。材料在玻璃态和橡胶态下的

玻璃化转变温度 Tg 和储能模量见表 3。两个交联节点

之间的链分子量（Me）合交联密度（νe）可通过等式（1）

和式（2）计算得到。其中 E' 是温度 T 橡胶态下的最小

储能模量。

表 3 由纯环氧树脂及其纳米复合材料的 DMTA 图得到的性

能参数计算值

样品 Tg

℃

E'glassy

MPa

Me

g/mol

νe

mol/cm3

纯环氧树脂 66.5 726.29 370.69 809.30

Ep-GO 0.25 % 62.6 680.94 385.52 803.88

Ep-GO 1% 61.4 321.52 539.96 555.59

Ep-Si GO 0.25 % 64.5 955.323 369.03 812.93

Ep-Si GO 1% 67.4 1003.17 366.16 819.29

如表 3 所示，通过在基料中引入 0.25% 质量分

数的 GO，作为样品刚度的 Tg~6% ↓、E'glassy~6% ↓，

而 νe~0.7% ↓。随着 GO 浓度增加至 1% 质量分数，

动态性能持续降低。与对照样环氧树脂相比，样品

Ep-SiGO1% 的 Tg、E'glassy 和 νe 分别降低了 ~8%、

~56% 和 ~31%。显然，GO 对复合材料的硬度和固

化反应产生明显的负面影响。团聚体的存在阻碍了颗

粒组分的官能化，即树脂相的环氧环和多胺固化剂的

伯胺相互接近，并导致交联密度的降低。这种减少反

过来又降低了固化基料的整体刚度。拉伸测定结果也

推导出了这一点，测定结果之间表现出良好的一致

性。可以预期，将 GO 类纳米颗粒添加到固化的环氧

树脂有机网络中其 Tg 值必然提高，因为 GO 颗粒可

能位于链之间并填充了自由体积。而诸如交联密度等

涂膜结构性能不受 GO 颗粒影响，并保持了网络结构

的完整性。尽管如此，有证据表明 GO 会干扰固化反

应并改变涂膜的结构性能，这就是 Tg 下降的原因。

硅烷改性的 GO 完全改变了这种行为，即使将低用量

的 Si-GO 引入环氧树脂基料中，与对照环氧树脂相

比，涂膜硬度也显示出超过 30% 的显著增长，涂膜

Tg 和交联密度略有改善，表明改性 GO 对环氧涂膜

网络没有负面影响。这可以通过硅烷分子的伯胺来解

释，伯胺附着在基料的环氧环上，本身可以增加网络

单位体积中的交联点数量。由于这种化学附着增强了

网络的强度，并通过网络均匀分散应力而耗散能量，

因此纳米复合材料显示出更强的刚度。所有这些推测

使拉伸实验结果和 DMTA 测定合理化，并可以根据

拉伸实验中断裂试样的断裂横截面形貌加以证明，通

过 FE-SEM 分析可以实现该目标。通过断口形貌分

析可以收集到有关增韧机理的有用信息。纯环氧树脂

及其复合材料的断裂表面的 FE-SEM 形貌如图 9 所

示。纯环氧树脂样品显示出相对光滑的断裂表面，没

有任何裂纹生长的痕迹，表明环氧树脂基料为脆性结

构。将 GO 浸入到树脂基料中，制成的 Ep-GO：1%

样品的形貌发生明显变化，即粗糙的表面还伴有无序

的裂纹线，尽管有明显的凹陷和凸起，但表面仍光滑，

表明基体内的 GO 颗粒已经不均匀地分散，并具有大

的团聚体存在。相反，Ep-SiGO1% 样品显示出完全

不同的断裂面形貌。如图 9 所示，断面沟槽有序排列，

表明发生了裂纹偏转过程。根据定义，韧性相当于应

变的离域化，如果材料能够将其应变偏离最大应力区，

则体积将发生变形，从而提高韧性。由于基料和 GO

片层之间存在模量和泊松比差异，应力将集中在每个

片粒周围。Si-GO 在环氧树脂中的适当分散和分布，

江苏涂料 2023-06

一种增强环氧涂料韧性和粘弹性的方法 75 试验研究

Experimental Research

以及环氧树脂与改性 GO 之间的适当界面粘附，可以

更好地分散应力，提高材料韧性，而拉伸实验结果中

的断裂功将增加。从分散角度来看，断面裂纹线的分

布也证明了改性 GO 在环氧树脂基料中的均匀分散。

可以说，形态学研究结果支持了对拉伸和 DMTA 结

果的推测。

3.3 比较研究

如前所述，即使以最低浓度（0.25% 质量分数）将

Si-GO 引入基料中，复合材料的力学性能参数均增大，

即 E~10% ↑；ε 最大 ~11% ↑和 W~29% ↑，且这种性

能的增强不断持续，与对照纯环氧树脂相比，Ep SiGO1% 样品的 E、σ 最大、ε 最大和 W 分别提高了 24%、

25%、12% 和 69%。为了将这些性能增强的数据与

其他人的研究结果进行比较，我们在这里给出了一些

类似的数据。杨等人利用 3- 氨丙基三乙氧基硅烷通过

GO的氨基与环氧基反应对GO进行官能化。添加0.1%

质量分数的 APTS-f-GO 使二氧化硅整体块的抗压破

坏强度增加了约 20%。Haeri 等人运用 GO 与两种类

型的硅烷（即 APTES 和 TEOS）反应研究了环氧树脂

的机械性能，他们得出的结论是，与纯环氧树脂相比，

改性材料的模量 E、断裂功 W、玻璃化转变温度 Tg

和抗拉强度分别提高了 0.6%、160%、8% 和 32%。

同样，王等人运用 APTES 对石墨烯片表面进行改性，

他们的实验结果表明，石墨烯片与环氧树脂基料之间

的分散和界面相互作用得到了改善，从而提高了环氧

树脂复合材料的拉伸性能。在另一项研究中，Chhetri

等人研究了改性十二烷基胺 -GO 对机械性能的影响。

据报道，与纯环氧树脂相比，十二烷基胺 -GO 改性环

图 9 纯环氧树脂及其纳米复合涂膜断裂横截面的 FE-SEM 显微照片

注 (a)纯环氧树脂、(b)Ep GO 1% 和(c)Ep Si-GO 1%。

氧树脂的机械性能提高，包括 Tg（-21%）、W（60%）、

E（38%）和拉伸强度（35%）。S.Liu 等人研究了一种

基于 DEGBA 的环氧树脂，通过添加纳米硅橡胶核壳

纳米粒子进行改性，橡胶外壳分散在环氧树脂基料中，

聚集体越来越少。加入 2% 的纳米填料，其杨氏模量

提高了 39.4%，拉伸强度、断裂韧性和冲击强度都得

到了提高。

4 结论

FT-IR 和 TGA 实验结果证实，氨基硅烷对 GO 进

行了表面官能化。XRD 和拉曼光谱研究结果表明，表

面官能化导致颗粒堆叠中形成插层结构，层间距 D 增

大。SEM 的形貌研究也证实了这种开放式结构的构型。

将改性 GO 以等于或小于 1% 质量分数的用量浸入环

氧树脂基料中，对机械性能，即弹性模量和断裂功有

很大影响，这是韧性提高的标志。由于改性 GO 在基

料链上的稳定分散和化学附着，动态力学性能（如 Tg

和储能模量）也得到了改善。断裂横截面积的形态学研

究也验证了改性 GO 在基料中分散性改善的推测。总

之，本研究提出的环氧聚合物基料增韧的方法是一种

很有前途的方法。

XploRA™ PLUS

JIANGSU COATINGS 06-2023

76 硅烷改性二氧化钛纳米颗粒 及其新型水性丙烯酸涂料的性能

环保涂料技术

Eco-friendly Coatings Technology

1 前言

有机涂料已被广泛用作各种基材的保护和装饰材

料。在户外应用中，涂层会暴露在许多因素中，如湿

度、污染物、紫外光辐照、温度、细菌、真菌等。紫

外光被认为是聚合物降解的主要因素。聚合物涂层经

过 Norrish I 型和 II 型反应而被光降解。

因此，有机紫外线吸收剂（如二苯甲酮和二苯并三

唑衍生物）、光稳定剂（受阻胺光稳定剂 HALS、紫外

线吸收剂）和 / 或无机纳米颗粒（ZnO、TiO2 等）已广泛

用于延长有机涂层的寿命。这些光稳定剂以不同的机

理稳定有机涂层性能。光稳定剂的作用机理主要有两

种，即去除自由基和吸收紫外光，以最大限度地减少

作用于聚合物基料的紫外线。但有机光稳定剂的使用

存在几个缺点，如相容性差（尤其是与水性聚合物的

相容性差）和在紫外光照射下分解。此外，有机光稳

定剂属于危险化学品和环境污染物。与有机光稳定剂

硅烷改性二氧化钛纳米颗粒

及其新型水性丙烯酸涂料的性能

Performance of Silane Modified Titanium Dioxide Nanoparticles and New Waterborne Acrylic Coatings

摘要：研究了用甲基丙烯酸3-（三甲氧基硅烷基）丙基酯硅烷（TMSPM，m-TiO2）和Ag/Zn沸石改

性金红石型TiO2纳米粒子对水性丙烯酸涂料性能和耐久性的影响。结果表明，m-TiO2纳米粒子和Ag/

Zn分子筛能够在丙烯酸类聚合物基料中有序分散。因此，m-TiO2或/和Ag/Zn沸石的存在能改进丙烯

酸涂层的耐磨性能。丙烯酸涂层的耐磨性取决于m-TiO2纳米颗粒的用量以及金红石型TiO2纳米颗粒

改性剂TMSPM的用量。m-TiO2纳米复合涂层的耐磨性高于未改性TiO2纳米复合涂料。将3%（质量分

数，下同）TMSPM改性的TiO2纳米材料以2%用量加入丙烯酸涂料中，得到的涂层具有最高的耐磨

性值，稳定在187.2L/mil左右。当m-TiO2纳米颗粒用量过高和TMSPM改性剂用量过高时，含m-TiO2

的丙烯酸涂层耐磨性降低。含m-TiO2的丙烯酸涂料热失重起始温度低于纯丙烯酸涂料。与m-TiO2纳

米颗粒相比，Ag/Zn沸石颗粒对丙烯酸涂层性能（即耐磨性、耐候性）的改进程度较低，但Ag/Zn分

子筛颗粒表现出优异的抗菌活性。因此，m-TiO2纳米颗粒与Ag/Zn沸石颗粒配伍可以提高水性丙烯酸

涂料的性能。将2%的m-TiO2纳米颗粒和1%的Ag/Zn沸石颗粒加入丙烯酸涂料中，其涂层显示出高耐

磨性、良好的耐候性以及对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的优异抗菌活性。这种涂料在环保型建筑材

料领域的应用前景很好。

相比，无机光稳定剂更稳定，毒性更小，例如 TiO2 和

ZnO 适用于防晒霜。ZnO 和 TiO2 的光学性质取决于

自身的形态和结构，有助于纳米颗粒作为光稳定剂或

光催化剂的应用。据报道，ZnO 纳米粒子可同时起到

光稳定剂和光催化剂的作用。有研究人员发现金红石

型 TiO2 纳米粒子可以作为光稳定剂防止聚合物基料的

光降解，但锐钛型 TiO2 纳米粒子则会增强聚合物基料

的光氧化。因此，人们选用金红石型 TiO2(R-TiO2）纳

米颗粒提高聚合物涂层的耐候性。已有许多文献报道

了 R-TiO2 纳米颗粒有助于增强聚合物涂层的耐候性。

近年来，为了保护环境，可再生的环保材料受到

专家和学者的关注。用高挥发性有机化合物（VOC）配

制的溶剂型涂料体系已被低 VOC 或零 VOC 涂料体系

（如水性涂料）所取代。目前开发的水性聚合物基料

85% 应用于建筑涂料。由于粒径小和比表面积巨大，

R-TiO2 纳米颗粒可以在低用量（2%，质量分数，下

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硅烷改性二氧化钛纳米颗粒 及其新型水性丙烯酸涂料的性能 77 环保涂料技术

Eco-friendly Coatings Technology

同）下吸收大量的紫外光（高达 95%）。加速老化试验

结果表明，含 2%R-TiO2 纳米颗粒的水性丙烯酸涂层

比不含 TiO2 纳米颗粒的对照涂层降解性低不少。经过

720h 的老化试验后，含 R-TiO2 纳米颗粒的涂层重量

减少了 17%，而对照涂层的重量减少了 20%。然而，

以丙烯酸聚合物乳液为基料并加入 R-TiO2 纳米粒子

的涂层，老化实验后的表面出现大量黑点，原因在于

R-TiO2 纳米粒子用量大时会产生团聚现象。R-TiO2 纳

米粒子表面含有大量羟基，可在 R-TiO2 纳米粒子之间

形成氢键，导致颗粒团聚形成亲水链段，将使聚合物

基料在老化试验中的缩合反应过程加速，促进水解反

应的进行，使涂层表面劣化。大量的研究报告阐述了

纳米 R-TiO2 对涂层性能的影响。用 TiO2 溶胶和石蜡

乳液作为苏格兰松木的保护涂层时，TiO2/ 石蜡乳液将

受到紫外光和水的负面影响，并提高木材的耐候性。

为了提高 R-TiO2 纳米粒子在聚合物基料中的分散性，

采用硅烷偶联剂等有机化合物对 R-TiO2 纳米粒子进行

表面改性，改性的 R-TiO2 纳米颗粒比未改性的 R-TiO2

纳米粒子在聚合物基料中的分散更好且更稳定。有人

用乙烯基三甲氧基硅烷（A171）对 TiO2 纳米粒子进行

表面改性。改性后的 TiO2 纳米粒子可改善麦秆纤维 /

聚丙烯复合材料的热稳定性、机械性能（即冲击、弯曲

和拉伸性能）和抗紫外线性能。R-TiO2 纳米粒子不仅

提高了涂层的耐候性，还提高了聚合物涂层的机械性

能，即耐磨性和硬度。有文献报道了 R-TiO2 纳米颗粒

对 UV 固化的丙烯酸氨基甲酸酯涂层性能的影响。研

究结果表明，R-TiO2 纳米颗粒可增强涂层的耐磨性（对

照涂层为 95.28L/mil，含 R-TiO2 纳米粒子的丙烯酸氨

基甲酸酯涂层为 125.21L/mil）和耐候性（经 48 个周期

的人工老化试验后，含 2%R-TiO2 纳米微粒的涂层重

量保持率比对照样高 1.3%）。有学者采用硅烷偶联剂

（KH570）对 R-TiO2 纳米粒子进行表面改性，并用得

到的有机官能化 R-TiO2 纳米粒子制成环氧涂料，其涂

层耐磨性比对照涂层高 73%。

有机涂层不仅受湿度、紫外线、污染物、温度等

天气因素的影响，还受到微生物的影响，导致涂层的

生物降解。因此，对有机涂料提出了抗微生物性能的

要求。微生物的抗生素耐药性是日常生活中最棘手的

问题之一。治疗由抗生素耐药性细菌引起的感染非常

困难，有时甚至是不可能的。为了减少感染，制备抗

菌涂层是一种有效的方法。有学者指出，抗菌涂层可

以减少与卫生健康相关的感染，因此人们将抗菌剂添

加到涂料配方中。研究表明，R-TiO2 纳米粒子可以抑

制大肠杆菌在培养液中的生长。与 R-TiO2 纳米粒子相

比，锐钛型 TiO2 纳米粒子（A-TiO2）表现出更高的抗菌

活性。A-TiO2 纳米粒子可利用活性氧（ROS）杀死细菌，

活性氧是 A-TiO2 纳米粒子在紫外线照射下产生的光催

化活性。因此，A-TiO2 纳米颗粒以及用作光催化剂的

抗微生物剂（如 ZnO 纳米颗粒）的主要副作用便是加速

了聚合物涂层的光降解。Ag 纳米粒子具有很高的抗菌

能力，沸石颗粒可以改善 Ag 纳米粒子的抗菌性能，

因此，Ag- 沸石颗粒已被应用于各种聚合物复合材料

中。有人研究了 Ag- 沸石颗粒与 Zn 配伍对复合材料

抗菌活性具有协同作用。含有 Ag/Zn 分子筛颗粒的丙

烯酸复合材料可以抵抗不同种类的细菌。Zn 和 Ag 被

认为是安全的杀生物剂，未见有对人体毒性的报告。

因此，研究人员在牙科治疗中使用 Ag/Zn 沸石作为抗

菌剂，对变形链球菌和支球菌（口腔细菌）表现出显著

的抗菌活性。沸石被用作食品包装材料的抗菌剂，有

人将 Ag 和 Zn 与沸石结合，并在铝箔上涂覆 6~10μm

厚的含 Ag/Zn 沸石的乙酸乙烯酯涂料，该涂层表现出

较高的大肠杆菌抗菌活性。由于 Ag/Zn 沸石对铜绿假

单胞菌具有一定的抗腐蚀能力，因此还研究了 Ag/Zn

分子筛对环氧涂层抗生物腐蚀性能的影响。此外，Ag/

Zn 沸石对黑曲霉菌也具有很高的抗真菌活性。

如上所述，对涂层的研究主要集中在添加有

R-TiO2 纳米颗粒或 Ag/Zn 沸石颗粒的聚合物涂层上。

硅烷偶联剂改性的 R-TiO2 纳米颗粒和 Ag/Zn 沸石颗

粒的结合尚缺乏相关研究结果。为了制备具有高耐候

性和良好抗菌活性的涂料，本研究将 m-TiO2 纳米颗粒

和 Ag/Zn 沸石加入水性丙烯酸涂料中，研究了硅烷偶

联剂，如 [3-（甲基丙烯酰氧）丙基 ] 三甲氧基硅烷改性

的 R-TiO2 纳米粒子和 Ag/Zn 沸石粒子等对丙烯酸乳

液涂料性能（耐磨性、热稳定性、加速老化试验和抗菌

活性）的影响。

2 实验部分

2.1 实验用材料

金红石型 TiO2 纳米颗粒选用韩国产的 Kronos

2360，纯度 92%，平均粒径 160nm，密度 3.9g/

cm3

。纯度 98% 的 [3-（甲基丙烯酰氧）丙基 ] 三甲氧基

硅烷（TMSPM）由 Sigma-Aldrich 提供，分子式如下。

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丙烯酸树脂乳液 Plextol R 4152 为美国 Synthomer

公司产品，固体含量为 49%±1%。99.7% 乙醇和 25%

氨水溶液等从越南 Duc Giang Chemical Company 购

得。Ag/Zn 沸石颗粒为德国 BASF 公司的 Irgaguard

B5000 产品，元素组成为 0.44%Ag 和 1.46%Zn，粒径

为 200~500nm，如图 1a 所示。

2.2 TiO2纳米颗粒的有机改性

按照我们先前研究的方法，采用不同用量（以丙

烯酸固体分为基准计）的 TMSPM 对金红石型 TiO2

（R-TiO2）纳米颗粒进行表面改性。在烧瓶中以 1/1 体

积比制备乙醇 / 氨水溶液，将该溶液在 50℃下磁力搅

拌混合。将 TMSPM 加入溶液中，以 400r/min 的搅拌

速度连续搅拌 60min。之后，将 5g R-TiO2 纳米颗粒

加入 TMSPM/ 乙醇溶液中，将获得的浆料以 400r/min

的速度连续搅拌 120min，然后再高速（15000r/min）搅

拌 30min。在改性过程中，浆料温度保持在 50℃。将

浆料在室温下以 6000r/min 的速度离心分离，得到固

体产品，然后用乙醇漂洗 5 次。采用 Soxhlet 法用水 /

乙醇溶液（1/1，v/v）将表面改性处理后的 R-TiO2 纳米

颗粒中 TMSPM 残留物分离出来（4h），在 50℃的真空

烘箱中干燥 24h 后，得到硅烷改性的 R-TiO2 纳米颗粒。

未改性和改性的TiO2纳米颗粒分别用u-TiO2和m-TiO2

表示。未改性和硅烷改性的 TiO2 纳米颗粒的 FESEM

图像如图第 1b 和 c 所示。

图 1b 和 1c 表 明，R-TiO2 纳米颗粒的粒径为

100~200nm。改性对 R-TiO2 纳米粒子尺寸没有影响。

与未改性的 R-TiO2（u-TiO2）纳米粒子相比，改性的

R-TiO2（m-TiO2）纳米粒子团聚现象较轻。

2.3 丙烯酸复合涂料的制备

用 R-TiO2 纳米颗粒和 Ag/Zn 沸石颗粒与丙烯酸

树脂配伍制备涂料的工艺过程如下：首先，将未改性

或改性的 R-TiO2 纳米颗粒或 Ag/Zn 沸石颗粒超声波

分散在蒸馏水中 1h。接着将丙烯酸乳液聚合物加入该

混合物中，在环境温度下以 300r/min 的速度磁力搅拌

分散 15min，再超声波分散 1h。

采用刮涂机（Erichsen 360 型）将制成的丙烯酸涂

料涂布在玻璃底材表面，湿膜厚度达 120μm（相当

于 30±2μm 的干膜厚度），室温下达到完全干燥。在

25±2℃和 50%±5% 的相对湿度下调理至少 48h，然

后对涂层样板进行表征。

2.4 加速老化试验

根据 ASTM G154-12a 标准，采用 UVB 313 灯管

（313nm，0.49W/m2.

nm）在 UV CON 327 UV 试 验

机（美国 Atlas）中进行丙烯酸涂层样板的加速老化试

验，实验循环条件包括在 70℃（±3℃）下紫外光照射

8h，然后在 50℃（±3℃）下水凝露 4h。所有样板均在

50℃的真空烘箱中干燥 24h 后再进行加速老化实验。

2.5 分析实验

2.5.1 机械性能

配方涂层的耐磨性按照 ASTM D968-15 标准在室

温下通过落砂磨损试验加以评估。所研究的涂层耐磨

性根据公式计算：A=V/(d – d0）。其中，V 是实验用

TMSPM 的分子式

注：（a）Ag/Zn 沸石颗粒；（b）未改性的 TiO2 纳米颗粒；（c）3%TMSPM 改性的 TiO2 纳米颗粒。

图 1 受试材料的 FESEM 图像

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砂子的体积（L），d 和 d0 是测试前后的涂层厚度（mil）。

对每个涂层样板的耐磨性进行 5 次测定。受试涂层的

耐磨性差异通过单向方差分析确定，并进行 Tukey 检

验。

2.5.2 热氧化稳定性

采 用 Labsys TG/DSC1600 热 重 分 析 仪（ 法 国

Setaram）分析测定得到受试涂层的热重分析图，测

定的加热速率为 10℃ /min，在空气中从室温加热到

600℃。

2.5.3 形貌表征

采用 Hitachi S4800 FESEM 分析仪（日本）分析得

到涂层的扫描电子显微（SEM）图像。为提高涂层的导

电性，先在样板涂层上涂覆一层非常薄的铂层。

2.5.4 红外光谱（IR）分析

通过红外光谱分析，测定了涂层在加速老化实验

中官能团的变化。所用红外光谱仪为 FT-IR NEXUS

670 光谱仪（美国 Nicolet），DTGS KBr 检测器的分辨

率为 4cm-1、扫描次数为 16 次，在空气环境中测定。

2.5.5 涂层失重分析

配方涂层在人工加速老化实验后的重量损失

(Δmt

）通过如下公式计算：Δmt

=(m0 – mt

)×100/m0，

式中 m0 为受试涂层的初始重量，mt 为加速老化实验 t

时的样品重量（所有样品均干燥至恒重）。

2.5.6 光泽测定

根据 ISO 2813:2014 标准，采用 Erichsen Picoglos

（503 型）测定配方涂层在加速老化过程中 60°光泽的变

化。通过老化涂层的光泽与初始涂层的光泽进行比较可

计算涂层的光泽保持率。

2.5.7 涂层抗菌实验

根据 ISO 22196-2007 标准对受试涂层的抗菌活

性进行评估。简言之，将培养管中的细菌接种到倾斜

的琼脂上，并在 35℃下培养 24h。再用该培养管将细

菌接种到另一个新的倾斜琼脂培养基上，并在 35℃下

培养。使用无菌培养棒从倾斜琼脂培养基中转移一个

已存活的对照细菌环。将对照细菌均匀分散，并将细

菌细胞溶液用 1/500NB 培养基稀释至密度 106 个细胞

/mL。用该溶液沾污涂层样板，再将其放置在无菌培

养皿中，使样板表面朝上，并在样板表面接种 0.4mL

先前制备的细菌液，用 40×40mm 的薄膜覆盖其上，

轻轻按压薄膜，使细菌液体均匀地扩散到边缘。受感

染的样板在 35℃培养 24h，然后通过定植法测定活菌

的数量。

样板涂层的抗菌活性（R）根据如下公式确定：

R=(Ut

–U0)–(At

–A0)。式中：U0 和 A0 分别是对照样表

面和样品涂层表面初始活菌的对数平均数；Ut 和 At 分

别是培养 24h 后对照样表面和样品涂层表面活菌的对

数平均数。

3 结果与讨论

3.1 丙烯酸涂料的机械性能

纳米颗粒的有机表面改性被认为是提高纳米颗

粒与聚合物基料相容性的一种方法，从而提高聚合

物涂层的某些性能。丙烯酸涂层机械性能增强的效

率取决于改性 R-TiO2 纳米颗粒的 TMSPM 改性剂性

质和用量。如实验部分所述，将 TMSPM 用量不同

的改性 R-TiO2 纳米颗粒，以 2%(质量分数，下同）

用量配制成丙烯酸涂层。用 1%、3%、5%、10% 和

20% 用量的 TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米粒子分别编

号 为 m-TiO2-1、m-TiO2-3、m-TiO2-5、m-TiO2-10 和

m-TiO2-20（相对于 R-TiO2 纳米粒子）。表 1 显示了

以不同用量 TMSPM 改性的 m-TiO2 纳米颗粒配制的

丙烯酸涂层的耐磨性。

表 1 不同用量 TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米粒子以 2% 添加

量配制的丙烯酸涂层的耐磨性

序号 样品 耐磨性，L/mil 单向方差检验

平均值 标准偏差

1 丙烯酸树脂（A0） 84.1 3.35

SS：34487.7

df：6

F：287.8

P值：8.1E-24

2 丙烯酸树脂/u-TiO2（Au） 135.4 3.83

3 丙烯酸树脂/m-TiO2-1（Am1） 174.2 4.24

4 丙烯酸树脂/m-TiO2-3（Am3） 187.2 6.62

5 丙烯酸树脂/m-TiO2-5（Am5） 142.2 3.25

6 丙烯酸树脂/m-TiO2-10（Am10） 128.3 2.33

7 丙烯酸树脂/m-TiO2-20（Am20） 125.3 2.86

单向方差分析显示，所研究涂层（一种或多种）的

耐 磨 性 差 异 显 著（SS=34487.7，df=6，F=287.8，P

值 =8.1E-24）。Tukey HSD 检验可以判别哪对样本彼

此间差异显著，见表 2。

表 1 和表 2 的数据表明，纯丙烯酸涂层的耐磨

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性与含有 u-TiO2 纳米颗粒和 m-TiO2 纳米颗粒的丙烯

酸涂层差异显著，表明添加未改性和改性的 R-TiO2

纳米颗粒，可以显著提高丙烯酸涂层的耐磨性。用

3%TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米颗粒以 2% 的用量配

制成丙烯酸涂层具有最高的耐磨性。然而，用量较高

的 TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米粒子将使丙烯酸涂层的

耐磨性降低（低于丙烯酸 /m-TiO2-3 涂层）。该实验结

果与 TMPSM 改性的 ZrO2 纳米颗粒对丙烯酸涂层耐磨

性的影响研究结果相似。表 2 显示，用 10%TMSPM

和 / 或 20%TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米颗粒配制的丙

烯酸涂层的耐磨性差异不显著。

表 2 不同用量的 TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米粒子以 2% 添

加量配制的丙烯酸涂层的耐磨性

序号 实验配对 Tukey HSD Q统计 Tukey HSD p值 Tukey HSD推论

1 A0 vs Au 25.6 0.001 p < 0.05

2 A0 vs Am1 45.1 0.001 p < 0.05

3 A0 vs Am3 51.6 0.001 p < 0.05

4 A0 vs Am5 29.1 0.001 p < 0.05

5 A0 vs Am10 22.2 0.001 p < 0.05

6 A0 vs Am20 20.6 0.001 p < 0.05

7 Au vs Am1 19.4 0.001 p < 0.05

8 Au vs Am3 25.9 0.001 p < 0.05

9 Au vs Am5 3.4 0.223 差异不显著

10 Au vs Am10 3.5 0.202 差异不显著

11 Au vs Am20 5.0 0.020 p < 0.05

12 Am1 vs Am3 6.5 0.001 p < 0.05

13 Am1 vs Am5 15.9 0.001 p < 0.05

14 Am1 vs Am10 22.9 0.001 p < 0.05

15 Am1 vs Am20 24.4 0.001 p < 0.05

16 Am3 vs Am5 22.5 0.001 p < 0.05

17 Am3 vs Am10 29.4 0.001 p < 0.05

18 Am3 vs Am20 30.9 0.001 p < 0.05

19 Am5 vs Am10 6.9 0.001 p < 0.05

20 Am5 vs Am20 8.5 0.001 p < 0.05

21 Am10 vs Am20 1.5 0.899 差异不显著

由于性质和结构的差异，纳米颗粒与聚合物基

料的相容性较差，导致纳米颗粒在聚合物基料中团

聚。m-TiO2 纳米粒子可以填充到涂层结构的缺陷中，

使涂层结构变得更加紧密。接枝在纳米颗粒表面的

TMSPM 充当了 R-TiO2 纳米颗粒与丙烯酸树脂基料之

间的桥梁，因此，改性的 R-TiO2 纳米粒子在聚合物基

料中的分散性得到了改善。然而，当硅烷偶联剂用量

过高时，接枝在 R-TiO2 纳米颗粒表面的硅烷偶联剂效

用降低。在 R-TiO2 纳米粒子的改性过程中，TMSPM

分子与纳米粒子表面的羟基反应形成硅烷偶联剂包覆

层，覆盖在纳米颗粒表面，从而阻碍了 TMSPM 继续

接枝到 TiO2 纳米颗粒上。另外，TMSPM 残留物可以

聚合，并在丙烯酸涂层中形成第三相。因此，高用量

TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米粒子将使丙烯酸涂层的

规则性降低，由此得到的丙烯酸涂层耐磨性将低于用

3%TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米粒子配制的丙烯酸涂

层。根据实验结果，我们选择用 3%TMSPM 改性的

R-TiO2 纳米颗粒做进一步研究。

受试丙烯酸涂层的耐磨性取决于改性 R-TiO2 纳

米颗粒的粒径和用量。如实验部分所述，制备了用

3%TMSPM 改性的 R-TiO2 纳米颗粒（m-TiO2-3）以不同

用量配制的丙烯酸涂层。m-TiO2-3 以 0.5%、1.2% 和

4% 配方用量制成的丙烯酸涂层的耐磨性如表 3 所示。

单向方差分析显示，样板丙烯酸涂层的耐磨性差异显著

（SS=2122.5，df=3，F=23.1，P 值 =4.6E-24）。运用

Tukey HSD 检验判别哪对样本彼此的差异显著。表 4

给出了用 3%TMSPM 改性的 TiO2 纳米颗粒以不同用

量配制的丙烯酸涂层的耐磨性 Tukey HSD 检验结果。

表 3 和 表 4 的 数 据 表 明， 丙 烯 酸 涂 层 的 耐 磨

性 随 m-TiO2-3 纳 米 颗 粒 用 量 的 增 加 而 提 高。 与

用 2%m-TiO2-3 纳米颗粒配制的丙烯酸涂层相比，

m-TiO2-3 纳米颗粒用量 4% 的丙烯酸涂层耐磨性较

低。当丙烯酸涂层中 m-TiO2-3 纳米颗粒用量较低时，

硅烷偶联剂（TMSPM）可以在 R-TiO2 纳米颗粒和聚合

物基料之间建立良好的相互作用。m-TiO2-3 纳米颗粒

填充了丙烯酸涂层的缺陷，促使涂层结构更紧密（如前

所述）。m-TiO2-3 纳米粒子还可作为丙烯酸树脂基料

的增强剂，使丙烯酸涂层的机械性能得到改善。高用

量的 m-TiO2-3 纳米颗粒（如 4% 用量）可能导致 R-TiO2

纳米颗粒的团聚，并使 R-TiO2 纳米粒子与丙烯酸树脂

之间的相互作用减弱。TiO2 纳米粒子的团聚将降低纳

米粒子与聚合物基料之间的粘附力，并在复合涂层中

起到应力集中的作用，丙烯酸涂层的耐磨性随之降低。

从实验结果可以看出，以 2% 的 m-TiO2-3 纳米颗粒配

制的丙烯酸涂层耐磨性值最高（187.2L/mil）。因此，

m-TiO2-3 纳米颗粒用量 2% 是丙烯酸涂料的合适用量。

表 3 m-TiO2-3 纳米颗粒用量对丙烯酸涂层耐磨性的影响

序号 样品 耐磨性，L/mil 单向方差检验 平均值 标准偏差

1 丙烯酸树脂/0.5%m-TiO2-3(Am3-0.5) 158.0 2.88

SS：2122.5

Df：3

F：23.1

P值：4.6E-24

2 丙烯酸树脂/1%m-TiO2-3(Am3-1) 173.1 5.08

3 丙烯酸树脂/2%m-TiO2-3(Am3-2) 187.2 6.62

4 丙烯酸树脂/4%m-TiO2-3(Am3-4) 173.3 4.46

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为此我们选择 2% 的 m-TiO2-3 配制的丙烯酸涂层做进

一步研究。

还研究了 Ag/Zn 沸石用量对用 2%m-TiO2-3 纳米

颗粒配制的丙烯酸涂层耐磨性的影响。2% 的 m-TiO2-3

纳米颗粒与不同用量的 Ag/Zn 沸石颗粒配伍制成的丙

烯酸涂层的耐磨性如表 5 所示。

单向方差分析显示，受试丙烯酸涂层的耐磨性差异

显 著（SS=1310.4，df=4，F=12.4，P 值 =2.9E-5）。

运用 Tukey HSD 检验判别哪对样本彼此差异显著。表

6 给出了用 2%m-TiO2-3 纳米颗粒与不同用量 Ag/Zn

沸石颗粒配伍制成的丙烯酸涂层耐磨性的 Tukey 检验

结果。

与纯丙烯酸涂层相比，含 Ag/Zn 沸石颗粒的丙烯

酸涂层耐磨性增加。含 1%Ag/Zn 沸石颗粒的丙烯酸

涂层耐磨性值为 166.9L/mil，纯丙烯酸对照涂层的抗

磨性值为 84.1L/mil。Ag/Zn 沸石是无机化合物，与丙

烯酸类聚合物相比硬度更高。因此，Ag/Zn 沸石颗粒

可以作为增强剂，改善丙烯酸涂层的机械性能。

在含 2%m-TiO2-3 纳米颗粒的丙烯酸涂料中加入

Ag/Zn 沸石颗粒，将导致涂层耐磨性降低。丙烯酸涂

层的耐磨性随 Ag/Zn 沸石颗粒含量的增加而降低。尽

管 Tukey HSD 检验结果表明，含 2%m-TiO2-3 的丙烯

酸涂层耐磨性与掺入1%或2%Ag-Zn/沸石的m-TiO2-3

丙烯酸涂层的抗磨性差异显著，但不同用量 Ag-Zn/ 沸

石的 m-TiO2-3 丙烯酸涂层的耐磨性差异不显著，说明

Ag-Zn/ 沸石含量对 m-TiO2-3 丙烯酸涂层的耐磨性影

响不大，原因在于 2%m-TiO2-3 丙烯酸涂层已经具备

最高机械性能的优化结构。因此，Ag/Zn 沸石颗粒的

加入会对 2%m-TiO2-3 丙烯酸涂层的结构产生负面影

响。Ag/Zn 沸石颗粒的加入降低了界面作用，降低了

无机颗粒与聚合物基料的粘附性，致使无机颗粒团聚。

这种团聚体成为了涂层中的应力集中点。

表 6 Ag/Zn 沸石颗粒含量不同的 2%m-TiO2-3 丙烯酸涂层耐

磨性的 Tukey HSD 检验

序号 实验配对 Tukey HSD

Q统计

Tukey HSD

p值

Tukey HSD

推论

1 Az vs Am3 8.8 0.001 p < 0.05

2 Az vs Am3z-0.5 5.4 0.008 p < 0.05

3 Az vs Am3z-1 3.9 0.079 差异不显著

4 Az vs Am3z-2 1.1 0.899 差异不显著

5 Am3 vs Am3z-0.5 3.4 0.148 差异不显著

6 Am3 vs Am3z-1 4.9 0.017 p < 0.05

7 Am3 vs Am3z-2 7.7 0.001 p < 0.05

8 Am3z-0.5 vs Am3z-1 1.5 0.802 差异不显著

9 Am3z-0.5 vs Am3z-2 4.3 0.042 p < 0.05

10 Am3z-1 vs Am3z-2 2.8 0.295 差异不显著

3.2 丙烯酸涂层形貌

如上所述，丙烯酸涂层的性能受 m-TiO2-3 纳米颗

粒和 Ag/Zn 沸石颗粒粒径及用量的影响。在涂层横断

面的 FESEM 图像中可以观察到这些粒子的粒径和丙

烯酸涂层的形貌。由图 2 可以看出，未改性的 R-TiO2

纳米颗粒（u-TiO2）在丙烯酸聚合物中的分散性较差（图

2a），u-TiO2 纳米颗粒的团聚体明显可见；而改性的

R-TiO2 纳米颗粒（m-TiO2）可以更有序地分散在丙烯

酸聚合物中。丙烯酸涂层中的 m-TiO2 颗粒尺寸约为

100nm（图 2b），这与初始 m-TiO2 纳米颗粒的尺寸相

似（图 1c）。u-TiO2 纳米颗粒倾向于聚集在一起，形成

大的团聚体。与单个颗粒相比，由于其表面能高，该

团聚体状态更稳定。此外，TiO2 纳米颗粒与丙烯酸聚

合物特性不同，导致 u-TiO2 纳米颗粒与聚合物基料的

相容性差。TiO2 纳米粒子的表面羟基可以在 u-TiO2 纳

米粒子之间形成氢键。若用 TMSPM 处理 R-TiO2 纳米

颗粒，m-TiO2 纳米颗粒表面的羟基数量将减少。硅烷

偶联剂作为无机相与有机相之间的桥梁，m-TiO2 纳米

颗粒与丙烯酸聚合物基料的相容性得到改善，意味着

m-TiO2 纳米粒子在聚合物基料中的分散性得到增强。

含 m-TiO2 纳米粒子的丙烯酸涂层的性能高于含 u-TiO2

表 4 m-TiO2-3 纳米颗粒以不同用量配制的丙烯酸涂层的耐

磨性 Tukey HSD 检验

序号 实验配对 Tukey HSD Q统计 Tukey HSD p值 Tukey HSD推论

1 Am3-0.5 vs Am3-1 6.1 0.002 p < 0.05

2 Am3-0.5 vs Am3-2 11.8 0.001 p < 0.05

3 Am3-0.5 vs Am3-4 6.2 0.002 p < 0.05

4 Am3-1 vs Am3-2 5.7 0.004 p < 0.05

5 Am3-1 vs Am3-4 0.1 0.899 差异不显著

6 Am3-2 vs Am3-4 5.6 0.005 p < 0.05

表 5 2%m-TiO2-3 纳米颗粒与不同用量 Ag/Zn 沸石颗粒配伍

制成的丙烯酸涂层耐磨性

序号 样品 耐磨性，L/mil 单向方差检验 平均值 标准偏差

1 丙烯酸树脂/1% Ag/Zn沸石

（Az） 166.9 3.84

SS：1310.4

df：4

F：12.4

P值：2.9E-5

2 丙烯酸树脂/2%m-TiO2-3

（Am3） 187.2 6.62

3 丙烯酸树脂/m-TiO2-3/0.5%Ag/

Zn沸石（Am3z-0.5） 179.3 3.77

4 丙烯酸树脂/m-TiO2-3/1%Ag/Zn

沸石（Am3z-1） 175.9 4.34

5 丙烯酸树脂/m-TiO2-3/2%Ag/Zn

沸石（Am3z-2） 169.3 3.64

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82 硅烷改性二氧化钛纳米颗粒 及其新型水性丙烯酸涂料的性能

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纳米粒子的丙烯酸酯涂层性能。

用 Ag/Zn 沸石颗粒配制的涂层和用 Ag/Zn 分子筛

颗粒与 m-TiO2 纳米颗粒配伍制成的丙烯酸涂层，二者

的横断面 FESEM 图像表明，这些颗粒均有序地分散

在聚合物基料中。分散在丙烯酸涂层中的 Ag/Zn 沸石

颗粒的尺寸为 200nm，见图 2c 和 2d。

3.3 丙烯酸涂层的抗菌性能

表 7 显示了由 2% 的 m-TiO2-3 纳米颗粒和不同

用量的 Ag/Zn 沸石颗粒配制的丙烯酸涂层对大肠杆菌

（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抗菌活性。

实验结果表明，用 m-TiO2-3 纳米粒子配制的丙烯酸

涂层并未杀死大肠杆菌，这似乎与其他论文的结论相

冲突，主要原因在于 TiO2 纳米粒子因其光催化活性

而表现出较强的抗菌活性。在紫外光照射下，TiO2 纳

米粒子表现出光催化活性，并产生活性氧（ROS），如

*OH、过氧化氢等。新形的 ROS 能够杀死细菌，意味

着 TiO2 纳米粒子在光（UV）照射下表现出抗菌活性。

因此，本研究中由 m-TiO2-3 纳米颗粒配制的丙烯酸涂

层抗菌活性不显著。

然而，由 m-TiO2-3 和 Ag/Zn 沸石颗粒配制的丙

烯酸涂层显示出高的抗菌活性。丙烯酸复合涂层的抗

菌活性随着 Ag/Zn 沸石颗粒含量的增加而提高，用

m-TiO2-3 和 1%Ag/Zn 沸石颗粒配制的丙烯酸涂层在

实验 24h 后可以杀死 99.99% 的大肠杆菌。可以看出，

由 1%Ag/Zn 沸石颗粒配制的丙烯酸涂层和由 2%Ag/

Zn 沸石颗粒配制的丙烯酸涂层之间的抗菌活性没有差

异，原因在于大多数细菌都被已杀死了。根据 Ag、

Zn 等金属的抗菌机理，可以通过金属离子和 ROS（由

金属的氧化还原产生）杀死细菌。因此，金属含量应当

足以产生必要的离子和 ROS，以杀死大多数细菌。

由 2%m-TiO2-3 纳米颗粒和不同用量的 Ag/Zn 沸

石颗粒配制的丙烯酸涂层对金黄色葡萄球菌的抗菌活

性与对大肠杆菌的抗菌活性相似。如表 8 所示，Ag/

注：（a）含 u-TiO2 的涂层；（b）含 m-TiO2 的涂层；（c）含 Ag/Zn 沸石粒子的涂层；（d）含 m-TiO2 和 Ag/Zn 沸石粒子的涂层。

图 2 所研究的丙烯酸涂层横断面 FESEM 图像

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Zn 沸石颗粒在丙烯酸复合涂层中起到抗菌剂的作用，

所研究的涂层抗菌活性随着 Ag/Zn 沸石颗粒含量的增

加而提高。然而，与含 1%Ag/Zn 沸石颗粒的丙烯酸

涂层与由 2%Ag/Zn 沸石颗粒配制的丙烯酸涂层的抗

菌活性差异不显著。因此，选择含 1%Ag/Zn 沸石颗

粒的丙烯酸涂层做进一步研究。

表 7 丙烯酸涂层对大肠杆菌（E.coli）的抗菌活性

样品 Log （平均 CFU/cm2 ） 抗菌活性R 细菌死亡

培养0h 培养24h 率，%

玻璃板(对照样) 4.00±0.04 4.03±0.05 — —

Acrylic/m-TiO2-3 4.00±0.04 4.03±0.05 <0.1 0

丙烯酸树脂/m-TiO2-3/0.5% Ag/Zn 沸石 4.00±0.04 1.52±0.05 2.51±0.1 99.69

丙烯酸树脂/m-TiO2-3/1% Ag/Zn沸石 4.00±0.04 0.04 3.99±0.05 99.99

丙烯酸树脂/m-TiO2-3/2% Ag/Zn 沸石 4.00±0.04 0.04 3.99±0.05 99.99

表 8 丙烯酸涂层配方对金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抗菌活性

样品 Log (平均 CFU/cm2 ) 抗菌活性

R

细菌死亡

培养0h 培养24h 率，%

玻璃板（对照） 4.08 4.01±0.05 — —

丙烯酸树脂/m-TiO2-3 4.08 4.00±0.05 <0.1 2.28

丙烯酸树脂/m-TiO2-3/0.5%

Ag/Zn 沸石 4.08 1.72±0.03 2.29±0.08 99.49

丙烯酸树脂/m-TiO2-3/1%

Ag/Zn沸石 4.08 0.38±0.01 3.63±0.06 99.98

丙烯酸树脂/m-TiO2-3/2%

Ag/Zn 沸石 4.08 0.04±0.01 3.97±0.06 99.99

3.4 丙烯酸涂层的热氧化稳定性

所研究的各种丙烯酸涂层样品的热重分析（TGA）

结果如图 3 所示。表 9 展示了丙烯酸涂层热失重 5%、

50% 和 90%（分别为 T5、T50 和 T90）相对应的温度。

从图 3 可以看出，丙烯酸涂层的 TGA 曲线图分为

3 个阶段。第 1 阶段从环境温度加热至 240℃，所有

丙烯酸涂层的重量都相当稳定（热失重为零）。然而，

从 240℃开始，含 m-TiO2-3 纳米颗粒的丙烯酸涂层的

重量开始小幅下降。超过 240℃以后，纯丙烯酸涂层和

含 m-TiO2-3 纳米颗粒与 Ag/Zn 沸石颗粒的丙烯酸涂层

也出现热失重。所研究的丙烯酸涂层的热失重起始温

度分别为：丙烯酸树脂 /m-TiO2-3 涂层 < 丙烯酸树脂 /

m-TiO2-3/1%Ag/Zn 沸石涂层 < 丙烯酸涂层，原因在于

丙烯酸涂层中的纳米颗粒在加热过程中促进了热传递

速度的增加。然而，具有微孔结构的 Ag/Zn 沸石颗粒

却使丙烯酸涂层的热传输速度或多或少地降低了。

尽管与丙烯酸 /m-TiO2-3 涂层相比，纯丙烯酸涂

层的热失重出现得较晚，但纯丙烯酸涂层显示出更快

的重量减少。丙烯酸 /m-TiO2-3 涂层的 T5（319.5℃）

高于纯丙烯酸涂层的 T5（318.2℃），丙烯酸 /m-TiO2-

3/1%Ag/Zn 沸石颗粒涂层的 T5 最低。如上所述，

m-TiO2-3 纳米颗粒可以使丙烯酸涂层结构变得更紧

密和缺陷更少，并抑制氧渗透到涂层中。因此，含

m-TiO2-3 纳米颗粒的丙烯酸涂层的 T5 得到提高。

将 Ag/Zn 沸石颗粒加入丙烯酸 /m-TiO2-3 涂层中

将导致无机颗粒团聚，并使无机颗粒与聚合物基料之

间的界面作用降低，丙烯酸涂层的性能将因此而降低。

由于沸石的微孔结构，将赋予涂层结构存在诸多缺陷，

氧气很容易渗透进入涂层中，这是丙烯酸 /m-TiO2-3/

Ag-Zn 沸石涂层 T5 较低的原因。

在第 2 阶段，丙烯酸涂层的重量急剧下降。由

于聚合物链的断裂和热氧化降解，大多数丙烯酸涂

层在这一时期出现明显的热失重量。丙烯酸涂层的

dTGA 图表明，纯丙烯酸涂层、丙烯酸 /m-TiO2-3 涂

层和丙烯酸 /m-TiO2-2/Ag/Zn 沸石涂层的最大降解速

率分别出现在 350.8℃、372.0℃和 364.2℃。样品重

量在 400℃以上时不再发生变化，因为 m-TiO2-3 纳

米颗粒和丙烯酸链的有机部分已经完全热降解（接近

99%~100%）。

表 9 配方组成不同的丙烯酸涂层的 TGA 参数

样品 T5，℃ T50，℃ T90，℃ Tmax，℃

纯丙烯酸 318.2 356.2 394.1 350.8

丙烯酸树脂/m-TiO2-3 319.5 373.0 409.7 372.0

丙烯酸树脂/m-TiO2-3/1%Ag/Zn沸石 311.1 365.6 404.7 364.2

温度，℃

dTGA，%/min

800

800

600

600

400

400

200

200 0

-5

-10

-15

-20

100

80

60

40

20

0

0

0

质量，

%

纯丙烯酸涂层

丙烯酸 /m-TiO2 涂层

丙烯酸 /m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层

纯丙烯酸涂层

丙烯酸 /m-TiO2 涂层

丙烯酸 /m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层

图 3 所研究的丙烯酸涂层的 TGA（a）和 dTGA（b）图

3.5 丙烯酸涂层的耐候性

3.5.1 红外光谱分析

在老化过程中，聚合物涂层暴露在紫外光照射和

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高温高湿环境中，聚合物降解首先是发生化学变化，

随后出现其他症状。因此，在人工老化实验中监测聚

合物官能团的化学变化对于了解聚合物降解机理非常

必要。红外光谱是一种灵敏的分析方法，可以鉴别和

定量聚合物涂层中的官能团。所研究的丙烯酸涂层在

人工老化实验（36 个循环）前后的红外光谱如图 4 所

示。与纯丙烯酸涂层的红外光谱相比，老化实验后的

丙烯酸涂层吸收光谱发生了明显变化。例如，分别由

m-TiO2-3 纳米颗粒、Ag/Zn 沸石颗粒和 Ag/Zn 分子筛

颗粒 /TiO2 纳米颗粒配制的丙烯酸涂层，在 3440cm-1

处的羟基拉伸振动吸收峰更强。还可以观察到，所有

丙烯酸涂层在老化过程中都出现了位于 1780cm-1 的

肩峰；而位于 2925cm-1 和 1450cm-1 处的吸收峰为烷

烃拉伸振动和 C–H 的弯曲振动；位于 1150cm-1 的吸

收峰属于酯基的 C–O 的特征峰。丙烯酸涂层中部分官

能团的波数变化如表 10 所示。

通常采用羰基指数（CI）和光氧化指数（PI）评估聚

合物涂层的降解程度。根据羟基、羰基和C–H（烷烃基）

的光吸收强度，计算丙烯酸涂层的 CI 和 PI，如式（1）

和式（2）所示：

PI = A/B ..................................(1)

CI = C/B ..................................(2)

其中：A、B、C 分别代表羟基、C-H（烷烃基）

和羰基的吸收峰。

不同配方组成的丙烯酸涂层在人工老化实验中的

CI 和 PI 如图 5 和 6 所示。可以看出，老化实验中丙

烯酸涂层的 CI 值增大。在所研究的丙烯酸涂层样品

中，纯丙烯酸涂层的 CI 值增至最大。样品的 CI 值排

序为纯丙烯酸涂层 > 丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层 > 丙烯

酸/m-TiO2-3/Ag-Zn沸石涂层>丙烯酸/m-TiO2-3涂层，

意味着在所研究的涂层中，含 m-TiO2-3 纳米颗粒的丙

烯酸涂层的劣化程度最低。换言之，m-TiO2-3 纳米颗

粒有效提高了丙烯酸涂层的耐候性。

图 6 表明，老化实验过程中所研究的丙烯酸涂层

的 PI 值增大。丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层的 PI 值增幅最

大。在老化实验的第一阶段纯丙烯酸涂层的 PI 值略有

增大，但随后急剧增加。经过 36 个周期（432h）的人

工老化实验，所研究的丙烯酸涂层的 PI 值的增大排序

为：纯丙烯酸涂层＜丙烯酸 /m-TiO2-3/Ag/Zn 沸石涂

层 ~ 丙烯酸 /m-TiO2-3 涂层＜丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层。

与丙烯酸复合涂层相比，纯丙烯酸涂层表现出最高的

CI 增长值，这源于纯丙烯酸涂层和丙烯酸复合涂层降

解机理的不同，特别是 m-TiO2-3 纳米颗粒的加入对提

高丙烯酸涂层的耐候性非常有效。这需要进一步的研

究以提出丙烯酸涂层的降解机理。

丙烯酸 /m-TiO2 涂层

丙烯酸 /m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层

丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层

纯丙烯酸涂层

0 100 200 300 400 500

羰基指数 CI，%

曝晒时间，h

图 5 加速老化实验中不同配方组成的丙烯酸涂层的羰基指数 CI

180

160

140

120

100

纯丙烯酸涂层

Ag/Zn 沸石

m-TiO2

m-TiO2/

Ag/Zn 沸石

前

后

C=O(酸)

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400

光发射率

波数，cm-1

图 4 不同配方组成的丙烯酸涂层（老化实验 36 次循环，

432h）前后的红外光谱

表 10 加速老化实验前后丙烯酸涂层中官能团的红外吸收变化

波数，cm-1 特征官能团 老化前 老化后 备注

3440 O-H拉伸 + + 增加

2925 C-H拉伸（烷基） + + 减少

1780 C=O拉伸（酸基） — + 明显

1730 羰基拉伸 + + 变化不清楚

1450 C-H烷烃基弯曲 + + 减少

1150 C-O拉伸 + + 减少

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3.5.2 丙烯酸涂层的重量损失

在老化过程中丙烯酸涂层的化学官能团会发生变

化，因光降解反应、水解和侵蚀等作用聚合物链断裂，

形成低分子量聚合物，导致丙烯酸涂层的重量（膜厚）

降低。据报道，在天然老化实验中，聚合物涂层的厚

度损失约为 5~25μm/a。在加速老化实验中监测聚合

物涂层的重量变化是评估聚合物降解程度的简单方法

之一。所研究的丙烯酸涂层在老化过程中因配方组成

的不同而呈现失重变化的不同。如图 7 所示，纯丙烯

酸涂层在老化实验中的重量明显减少；复合丙烯酸涂

层在老化实验的前 72h 失重逐渐增加，随后丙烯酸涂

层的重量明显减少。经过36个周期的人工老化试验（相

当于 432h），所研究的丙烯酸涂层的重量损失排序为：

纯丙烯酸涂层 > 丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层 > 丙烯酸 /

m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层 > 丙烯酸 /m-TiO2 涂层。丙烯

酸涂层不同的重量损失在于其降解机理的不同。丙烯

酸类聚合物链被降解形成自由基（反应式 1），这些自

丙烯酸 /m-TiO2 涂层

丙烯酸 /m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层

丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层

纯丙烯酸涂层

0 100 200 300 400 500

光氧化指数 PI，%

曝晒时间，h

图 6 加速老化实验中不同配方组成的丙烯酸涂层的光氧化

指数 PI

260

220

180

140

100

反应式 1 纯丙烯酸涂层老化降解机理简图

反应式 2 复合丙烯酸涂层老化降解机理简图

质量增加

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由基不断攻击聚合物链，产生扩链反应。因此，聚合

物链发生断裂，形成低分子量产物。另外，丙烯酸类

聚合物可以在凝露时发生水解，使纯丙烯酸涂层的分

子量降低。然而，含纳米 TiO2 的丙烯酸复合涂层的降

解机理与纯丙烯酸涂层略有不同，无机粒子的光屏蔽

作用，使光能不足以破坏聚合物链中的键。氧攻击聚

合物链将形成过氧化氢（反应式 2），这是所研究的涂

层在老化过程初始阶段重量增加的原因。过氧化氢化

合物不稳定，它们在紫外线作用下被降解形成自由基，

这些活性基团附着在丙烯酸聚合物链上，导致丙烯酸

涂层降解。

与纯丙烯酸涂层相比，含 m-TiO2 纳米颗粒和 Ag/

Zn 沸石颗粒的丙烯酸涂层的重量损失更低，原因在于

无机纳米颗粒的作用，它使涂层结构变得更紧密。此外，

无机纳米颗粒可以吸收紫外光，减少暴露于聚合物链

的紫外光量。这些无机颗粒充当了丙烯酸涂层的光稳

定剂，在人工老化实验中，复合涂层中的丙烯酸链更

难破坏。

丙烯酸 /m-TiO2 涂层

丙烯酸 /m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层

丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层

纯丙烯酸涂层

0 100 200 300 400 500

质量，

%

曝晒时间，h

图 7 加速老化实验中不同配方组成的丙烯酸涂层失重情况

102

99

96

93

90

3.5.3 涂层光泽变化

老化实验导致丙烯酸涂层的表面性能发生变化。

光泽是丙烯酸涂层表面性能之一，丙烯酸涂层的降解

程度可以通过加速人工老化实验的光泽保持率加以评

估。不同配方组成的丙烯酸涂层在加速老化实验期间

的光泽保持率如图 8 所示。在老化过程中丙烯酸涂层

的 60°光泽保持率降低。经过 36 个测试循环（432h）后，

涂层的保光性排序为纯丙烯酸涂层 ~ 丙烯酸 /Ag/Zn 沸

石涂层 < 丙烯酸 /m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层 < 丙烯酸 /

m-TiO2 涂层。

由于老化过程的侵蚀，聚合物涂层表面粗糙化。

因此，与初始涂层相比，老化实验后涂层的光泽度降低。

如上所述，丙烯酸 /m-TiO2 涂层显示出最高的耐候性。

与丙烯酸 /m-TiO2 涂层相比，含 200~500nmAg/Zn 沸

石颗粒的丙烯酸涂层结构变得不那么紧密。因此，含

Ag/Zn 沸石的丙烯酸涂层的保光性低于丙烯酸 /m-TiO2

涂层。

丙烯酸 /m-TiO2 涂层

丙烯酸 /m-TiO2/Ag/Zn 沸石涂层

丙烯酸 /Ag/Zn 沸石涂层

纯丙烯酸涂层

0 100 200 300 400 500

光泽保持率，

%

曝晒时间，h

图 8 加速老化实验中丙烯酸涂层的 60°光泽保持率

100

95

90

85

80

75

70

4 结论

研究了硅烷偶联剂 TMSPM 和 Ag/Zn 分子筛改性

的金红石型 TiO2 纳米粒子在水性丙烯酸复合涂层中

的作用。研究发现，金红石型 TiO2 纳米粒子经表面

处理和未经表面处理均能提高丙烯酸涂层的耐磨性。

用 3%TMSPM 改性的 TiO2 纳 米 颗 粒（m-TiO2-3）以

2% 用量制成的丙烯酸涂层的耐磨性达到最高值，并

在 187.2L/mil 下趋于稳定。SEM 图像显示，m-TiO2-3

纳米颗粒有序地分散在丙烯酸聚合物基料中，含

m-TiO2-3 纳米颗粒的丙烯酸涂层的失重起始温度低于

纯丙烯酸涂层。与 m-TiO2-3 纳米颗粒相比，Ag/Zn 沸

石颗粒对丙烯酸涂层性能（即热稳定性、耐磨性和耐候

性）的改善程度较低，但含 Ag/Zn 分子筛颗粒的丙烯

酸涂层表现出优异的抗菌活性。含 1%Ag/Zn 沸石颗

粒的丙烯酸涂层在实验 24h 杀死了 99% 的细菌（对于

革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌）。

含 m-TiO2-3 纳米颗粒和 Ag/Zn 沸石颗粒的丙烯酸涂

层具有高耐磨性、良好的耐候性和较强的抗菌活性。

这种复合涂层在建筑和建材领域显示出良好的户外应

用前景。

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环氧抗菌涂料及其抗菌活性 87 环保涂料技术

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1 前言

生物膜是由细胞外聚合物表多糖（EPS）基质包

围的微生物菌群，附着在生物体和非生物体表面，

在各种医院微生物感染病例中发挥着重要作用。细菌

生物膜很容易在各种表面上生长，如医院表面、医疗

种植体、游泳池、水箱、水处理厂等。这种生物体往

往对多种抗生素和标准清洁杀菌程序具有耐药性，导

致难以治愈的长期感染。生物膜生长的主要微生物为

ESKAPE，包括粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克

雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌属。

生物膜引发的感染多是慢性的，人们正在进行大量研

究以预防和防治表面生物膜的生长。最有效的方法之

一是阻止微生物附着在材料表面，从而抑制生物膜的

形成。为此，有人采用仿生表面改性的方法，即在材

料表面形成微小的纳米 / 微米结构，这种结构对某些

植物、动物或昆虫具有杀菌作用。例如，Jenkins 等

人开发了一种仿生纳米柱状钛结构，该结构可以诱导

细菌病原体变形和渗透，但这种结构仅限于细胞壁薄

的病原体。此外，Jaggessar 等人发表了一篇综述，

环氧抗菌涂料及其抗菌活性

Epoxy Antibacterial Coatings and Antibacterial Activity

摘要：为了应对生物膜及其相关感染的挑战，开发有效的方法以防止材料表面形成生物膜是很重要

的。为此我们使用无毒疏水的纳米材料石墨烯纳米片粒，通过简单的两步方法（包括官能化和水热

处理），成功开发了一种抗菌和抗生物膜复合材料。运用FE-SEM、FTIR和拉曼光谱对所制备的复

合材料进行表征，得到材料形貌、组成和结构的相关信息。此外，还研究了这种复合材料对抗生素

具有耐药性的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果。然后，在玻璃板上制备了石墨烯复合环氧涂

层，并测试了涂层对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌菌株的抗菌膜效率。由于单宁酸、石墨烯和环氧

树脂的疏水性，使材料表面存在大量羟基，以及单宁酸（TA）、银（Ag）和石墨烯具有显著的协同

抗菌效果，从而提高了涂层的抗菌膜效率。本项研究提出了一种开发多功能涂层的新策略，降低了

生物膜辅助感染的风险。

详细介绍了具有抗菌性能的仿生纳米微结构的制造方

法。然而，所有的研究都表明，没有一种特定的表面

结构能够对所有类型的细菌表现出杀菌行为。这种表

面改性还有其他限制因素，如难以大规模长效地发挥

作用。通过涂覆抗微生物剂对所需表面进行改性是一

种非常有前途的方法，因为它将物理形貌现象与化学

方法相结合。

近年来，包括纳米材料在内的非抗生素类抗菌物

质因其独特的物理化学特性和抗菌特性而受到极大的

关注，这些特性抑制了微生物的增殖，通过多种机制

阻止生物膜的形成。迄今为止，包括聚合物、金属、

金属氧化物、碳、脂类在内的各种类型纳米材料的广

谱抗菌性和抗生物膜活性得到广泛研究。其中，石墨

烯是一种 sp2 杂化的按照蜂窝状晶格排列的单碳原子

层二维结构，是一种很有前途的纳米材料，在抑制生

物膜形成方面具有巨大潜力，是抗菌活性和物理化学

性能最佳的材料。因此，石墨烯及其衍生物已被用于

抑制生物膜的生长。例如，De-Faria 等人制备了用生

物 Ag 纳米颗粒修饰的氧化石墨烯，并将其涂覆在不

JIANGSU COATINGS 06-2023

88 环氧抗菌涂料及其抗菌活性

环保涂料技术

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锈钢底材表面，该纳米颗粒对革兰氏细菌表现出强大

的杀菌活性和显著的抗生物膜活性。随后，制备了具

有长效抗菌性和抗生物膜活性的 GO-PEI-Ag（氧化石

墨烯 - 聚乙烯亚胺 - 银）复合材料。Kulshreshtha 等人

制备了石墨烯 /ZnO 纳米复合材料，用以防止种植牙

受到致龋变形链球菌诱导的生物膜影响。在另一项研

究中，研究人员开发了掺杂银的石墨烯聚合物涂层，

以防止生物膜的生长，并将其应用于污水处理设备中。

张等人制备了在还原 GO 基体上修饰的双金属 Ag/Pt

纳米颗粒，以增强抗菌活性，且具有减少 Ag 负载的

优点。

在本研究中，我们制备了 GNP-TA-Ag（石墨烯纳

米片粒 - 单宁酸 - 银）纳米复合材料及其环氧树脂涂层，

测试了涂层的抗菌性和抗菌生物膜活性。石墨烯纳米

片粒（GNP）是一种重要的石墨烯衍生物，被称为“几

层或多层石墨烯”，由约 2~10 层石墨烯片层堆叠的片

粒。这种石墨烯衍生物因其卓越的物理结构而受到极

大关注，这涉及细胞膜穿刺，这是最常见的杀菌机制

之一。与其他石墨烯衍生物相比，GNP 还具有大规

模生产和低成本的综合优势。有报道介绍了 Agnese

Bregnocchi 等人制备的基于 GNP 的粘合剂研究，该

粘合剂可防止牙齿上生物膜的沉积，并预防继发性龋

齿。研究人员制备了几种 GNP 复合材料以及具有提

高抗菌性和抗生物膜活性的涂层。

TA 和 Ag 纳米颗粒与活化 / 官能化的 GNP 共轭

结合在一起。TA 有助于防止细菌菌株的繁殖，因为它

干扰了与细菌细胞间粘附相关的群体感应基因的表达。

除此之外，它还具有大量的酚类基团，赋予复合材料

抗粘附性和抗菌活性，能够与 Ag、Cu、Fe 等金属离

子配位，进一步增强杀菌效果。制备复合材料的另一

个重要成分是银（Ag）纳米颗粒，长期以来 Ag 纳米粒

子在生物医学应用领域一直是众所周知的。纳米银具

有较高的比表面积 / 体积比，是最有效的广谱抗菌剂

之一。若将 Ag 纳米颗粒偶联在 GNP-TA 复合材料上，

当某些细菌菌种与由此制备的复合涂层接触，细菌将

因 Ag 纳米颗粒的存在而被杀死。如果将该复合材料

均匀分散在环氧树脂中，并涂覆在玻璃板表面，将可

以防止细菌粘附在涂层表面，并起到强大的抗菌作用。

2 实验部分

2.1 实验用材料

片状石墨烯纳米粉末（pGNP，95%）从印度 Log 9

材料科技私人有限公司采购。硫酸（H2SO4，98%）、

单宁酸（TA）、N- 甲基 -2- 吡咯烷酮（NMP，99.5%）、

氯仿（99.0%）购自 SDFCL India（S.D Fine Chemistry

Limited）。 硝 酸 银（AgNO3）购 自 Sigma-Aldrich。

环氧树脂（XIN 100）及其固化剂（XIN 900）购自印度

Araldite。使用直径为 22mm、厚度为 0.13mm 的盖玻

片。所有水性制剂均采用去离子水（18MΩ）制备。

2.2 实验方法

2.2.1 官能化GNP的合成

官能化 GNP 的 制 备 方 法 是， 将 2g 原 料 GNP

(pGNP）与 20mL 浓 H2SO4 混合，并在超声波浴中超

声处理 3h，用水清洗样品至 pH 值为中性，并在热风

炉中干燥。

2.2.2 GNP-TA-Ag纳米复合材料的合成

采用简单的水热技术合成了 GNP-TA-Ag 纳米复

合材料。简言之，将 1g 上述官能化的 GNP 和 0.33g

TA 加入 20mL 去离子水中。将该溶液在水中超声处理

30min。另取 1 只烧杯，将 0.5g AgNO3 溶解在 10mL

水中。再将制备的上述两种溶液混合在一起，超声

处理 30min。最后，将溶液转移到高压釜中，并在

120℃下加热 1h。然后收集 GNP-TA-Ag 样品并用水

清洗几次，在 80℃下干燥。

2.2.3 GNP-TA-Ag环氧涂层的制备

GNP-TA-Ag 环氧复合涂层的制备方法是，将环氧

树脂置于玻璃烧杯中，与不同用量的 GNP-TA-Ag 复

合材料（0.5%、1.5%、2% 质量分数，下同）混合。将

混合物在 90℃下磁力搅拌混合以得到均匀的分散体。

然后，将固化剂添加到该分散体中，并将其涂覆到玻

璃板底材上（盖玻片和载玻片）。环氧树脂样品的黏度

可以用氯仿或甲苯来调节，使其达到适合可涂布的黏

度。将涂层底材在 60℃的热风炉中加热烘干。

2.3 性能表征

采用先进的分析技术对合成工艺各工段的样品进

行表征。用配备有能量色散 X 射线光谱（EDS）的场发

射扫描电子显微镜（Carl Zeiss AG Ultra 55），在 15kV

电压下进行分析，得到 GNP 及其复合材料的形貌和

江苏涂料 2023-06

环氧抗菌涂料及其抗菌活性 89 环保涂料技术

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元素组成信息。在图像分析之前，所有样品先用金溅

射 90s，以提高其导电性。用配备有 Synapse CC 检

测器的 LabRam 分析仪进行拉曼光谱分析，测定的波

长范围为 50~3000cm-1，发射的激光波长为 532nm。

FTIR 光谱分析的波长范围为 4000~400cm-1，并采用

了溴化钾（KBr）片粒。

2.4 GNP及其涂层的细胞毒性研究

采用 MTT 法对人角质形成细胞（HaCaT 细胞系）

进行 GNP 的细胞毒性试验，观察样品对细胞繁殖的

影响。

2.4.1 GNP粉体样品

在第 1 天，将细胞接种在 96 孔板（10000 个细胞

/ 孔）中，并在 CO2 培养箱中培养过夜。之后，用不同

浓度的 GNP（25、50 和 100μg/mL）/MMS（甲烷磺

酸甲酯）处理细胞，即半对数稀释，MMS 作为阳性对

照。然后将样板在 5%CO2 氛围中于 37℃培养过夜。

接下来的一天，向样板的每个孔中加入 20μL MTT，

并在 5%CO2 氛围中于 37℃再培养 1h。完全去除培养

基，加入 100μL 的 100% 二甲基亚砜（DMSO）。最后，

测定 570nm 处的吸光度以检测细胞活性。

2.4.2 GNP环氧涂层

涂层样品的细胞毒性分析方法略有不同，旨在研

究涂层对细胞繁殖的影响。实验前先用 70% 乙醇对

涂层盖玻片和空白盖玻片进行消毒处理，再紫外光照

处理 20min。将细胞和涂层样板一起接种在 6 孔板

（25×104 个细胞 / 孔）中，将其在 5%CO2 氛围中

于 37℃培养过夜。向每个孔中加入 400μL MTT，并

在 5%CO2 氛围中于 37℃下再培育 4h。然后将孔中的

培养基完全除去，并加入 1mL 的 100%DMSO，测定

570nm 处的吸光度以检测细胞活性。

2.5 GNP-TA-Ag复合材料的MIC测定

最小抑菌浓度（MIC）是指抑制病原体可见生长

所需的最小样本量。为了确定所制备样品的抗菌活

性，对两种测试菌株进行微量肉汤稀释法处理，所用

测试菌株为金黄色葡萄球菌（AB 136–ATCC33591–

MRSA）和大肠杆菌（AB318– 临床菌株 – 耐药性菌

株）。试验菌株在各自的培养基上进行传代培养，并

在 35±2℃的有氧条件下培养过夜。然后将分离的菌

落悬浮在无菌盐水中，将该细菌悬浮液调节至 0.5~1

McFarland 标准（约 1×108

CFU/mL），并用各自的肉

汤进一步稀释 100 倍。将 100μL 稀释培养液加入微滴

定板的每个孔中，最终浓度为 105

CFU/mL。以单纯的

肉汤溶液（200μL）和肉汤溶液 - 纯 NMP（100μL:100μL

的肉汤 : 纯 NMP）混合液作为对照。为每个样品制备

NMP 浓度为 5mg/mL 的溶液。测定了浓度为 0.5、

1、2、4、8、16、32、64、128、256μg/mL 条件下

的细菌抑制作用。将样品板在 35±2℃下进一步培养

18~20h，用分光光度计测定 600nm 波长下的光密度

(OD600）。

2.6 GNP-TA-Ag环氧涂层的抗菌活性

在添加 1% 葡萄糖作为能量源的胰蛋白酶大豆肉

汤（TSB）培养基中进行抗生物膜测定。在这项研究中，

选择耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA S.aureus

ATCC 43300）菌株作为测试用微生物菌种。该菌株会

引起人体不同部位的感染，与其他金黄色葡萄球菌菌

株相比更难杀死。

2.6.1 菌种的制备

用于接种的细菌悬浮液由在大豆酪蛋白消化的琼

脂培养基上培养 18h 的新鲜培养菌制备。将分离出的

菌落悬浮在无菌的培养基中，并调整培养液浊度达到

1.0 McFarland 标准的菌种（即 ~1×108

CFU/mL）。

2.6.2 培养板制备

本实验在平底、聚苯乙烯、非组织培养处理的 6

孔板上进行。在实验之前，将用不同浓度待测样品

（0.5%、1.5% 和 2%GNP-TA-Ag 复合材料）涂布的盖

玻片和空白盖玻片暴露在紫外光下照射 20min，以对

其进行消毒处理。将所有样品一式 3 份放入孔中，最

终孔体积为 5.0mL，含有 ~1×108

CFU/mL 的接种物。

随后将实验板在静态和 37℃条件下保温 72h 以形成生

物膜。值得注意的是，培养基每天换新。

2.6.3 生物膜敏感性的测定

72 小时后用 PBS 清洗涂层盖玻片 5 次以去除浮

游细菌，并放置在新的 6 孔板中。向每个孔中加入

2mL 盐水并超声处理 5min 以去除表面的生物膜。在

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稀释 10 倍后用 Miles 和 Misra 平板法测定最终溶液的

菌落形成单位（CFU）。

2.7 涂膜中TA的渗出实验

为了分析涂层的稳定性并表征 TA 从涂层中浸出

的情况，将涂层盖玻片在水中浸泡2d。之后，采用紫外可见分光光度计分析水样的吸光度。为了进行比较，

将单宁酸溶解在水中形成均匀的溶液，然后同样测定

其吸收光谱。

3 结果与讨论

为了制备 GNP-TA-Ag 纳米复合材料，我们采用

了无毒、疏水且成本效益高的原级石墨烯纳米片粒

(pGNP）作为基材。图 1a 展示了 pGNP 的 FE-SEM 图

像，可以清楚地观察到样品片状结构。运用拉曼光谱

分析了 pGNP 的结构，如图 1b 所示，在 1583cm-1、

1350cm-1 和 2680cm-1 处附近观察到 G、D 和 2D 特

征峰，分别对应于石墨烯中 sp2 键合的碳原子 D 谱带

的缺陷 / 无序和泛频峰，ID/IG 比计算值为 0.2421，表

明石墨烯片粒中的缺陷数量较少，石墨烯片粒的叠层

数可根据 G 峰和 2D 峰的强度及形状得到。I2D/IG 比的

测定结果为0.381，表明pGNP为多层结构（I2D/IG＜1）。

此外，2D 能带的对称性和锐度也证实了 pGNP 的少

量层状结构，随着叠层数的增加，2D 峰加宽。然后用

浓硫酸处理 pGNPs，使其表面产生含氧官能团，如图

1c 所示，这将有助于其他活性链段的结合。FTIR 分

析证实了GNP的官能化，如图 1d 所示，在 3415cm-1

、

1580cm-1 和 1027cm-1 处分别观察到 O–H、C=C 和

O=S=O 的拉伸振动峰。所有这些透射谱带均表明羟

基和磺酸基成功地附着在石墨烯片粒上。

当 GNP 成功官能化后，将 TA 和 Ag 纳米颗粒

与官能化的 GNP 键合。图 2a 展示了所制备的复合

材料的 FE-SEM 图像，其中 Ag 纳米颗粒（平均粒径

~85.58nm）清晰可见，均匀地分布在 GNP 片粒表面。

波数，cm-1

（a）pGNP 的 SEM 图像；（b）pGNP 的拉曼光谱图；（c）GNP 官能化示意图；（d）官能化 GNP 的 FTIR 光谱图。透射率，

%强度，a.u.

拉曼位移，cm-1

注

官能化的 GNP

图 1 pGNP 和 GNP 样品的分析结果

江苏涂料 2023-06

环氧抗菌涂料及其抗菌活性 91 环保涂料技术

Eco-friendly Coatings Technology

此外，运用 EDX 分析确定了样品的元素组成，如图

2b 所示，存在 C、O 和 Ag 元素，高浓度的 O 元素归

因于单宁酸分子中存在大量的含氧官能团。

在用 GNP 复合材料制备涂层之前，首先需要验

证 GNP 的细胞毒性，旨在确定所制备的涂层不应对

直接接触的生物有毒性。为此，我们以人体皮肤细胞

(HaCaT，非整倍体永生角质形成细胞系）作为测试细

胞，因为人体皮肤与涂层表面接触是最常见的情况，

另外，皮肤细胞具有很高的体外分化和繁殖能力。

粉末状 GNP 对 HaCaT 细胞的毒性如图 3a 所

示。当细胞暴露于分散有不同浓度 GNP（25μg/mL、

50μg/mL 和 100μg/mL）的 NMP 中 24h 时，在所有样

品中均观察到显著的细胞毒性，这源于溶剂 NMP 的

存在，因为在纯 NMP 中观察到最高的细胞死亡率，

如图 3a 所示的对照样。由此可以得出结论，一旦溶剂

在涂层干燥固化过程中挥发掉，GNP 用于涂层便是完

全安全的。与之相比，以工作浓度为 500μM 的 MMS

作为对照样或阳性对照，其细胞死亡率为 64.01%。

在测试了原级 GNP 的细胞毒性后，用 HaCaT 细胞系

测试 GNP 环氧树脂涂层（具有不同浓度的 GNP）的细

胞毒性，如图 3b 所示。采用纯环氧树脂涂层作为对

照样（E1）以观察其对细胞的影响。有趣的是，所有对

照涂层均没有观察到细胞毒性，表明 GNP 环氧树脂

涂料的使用是安全的。

为了解 GNP-TA 和 GNP-TA-Ag 复合材料的抗菌

效果，我们进行了革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌和革

兰氏阴性的大肠杆菌 MIC 实验，测定结果如图 4 所

示。采用不同浓度（0.5、1、2、4、8、16、32、64、

128、256μg/mL）的 活 性 物 质（GNP-TA 和 GNP-TAAg），进行 MIC 值测定。实验结果表明，256μg/mL

浓度的 GNP-TA 复合材料对大肠杆菌显示出 50% 的

抗菌活性（图 4a），对金黄色葡萄球菌的抗菌活性为

80%（图 4c）。另外，GNP-TA-Ag 复合材料对于大肠

杆菌的抗菌活性在 64μg/mL 的低浓度下达到 MIC（图

4b）；而对于金黄色葡萄球菌的抗菌活性在 128μg/mL

浓度下达到 MIC（图 4d）。抗菌效率的显著提高归功

元素 质量 % 原子 %

C K 35.77 56.97

O K 31.07 37.15

Ag L 33.16 5.88

合计 100.00 100.00

（a）GNP-TA-Ag 纳米复合材料的 FE-SEM 图像（插图显示了复合材料的放大图像）；

（b）所获得的纳米复合材料的元素图谱（插图显示了复合材料中的元素含量，%）。 注

图 2 GNP-TA-Ag 纳米复合材料的 FE-SEM 图像和元素图谱

注 （a）分散在 NMP 中的 GNP，对照样为纯 NMP 溶剂；（b）GNP 环氧树脂涂层，E1 代表纯环氧涂层

图 3 细胞毒性反应测定结果

分散在 NMP 中的 GNP

浓度，μg/mL

100

80

60

40

20

0

对照样 25 50 100

存活率，

%

存活率，

%

GNP 环氧涂层

用量，mg

E1 5mg 10mg 20mg

130

120

110

100

90

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92 环氧抗菌涂料及其抗菌活性

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于 GNP-TA 复合材料中引入了 Ag 纳米颗粒。

众所周知，微生物是生物膜的制造者，但并非所

有抗菌化合物都能抑制生物膜的生长。原因在于生物

膜中的微生物被困在 EPS 基质中，阻碍了抗菌剂渗

透到细胞内部并杀死所有的细菌物种。简言之，抗菌

化合物渗透性差、缺乏营养和生长缓慢、适应性应激

反应、持久性细胞的形成，将促成多层防御系统的形

成。因此，本研究所制备的活性材料的抗生物膜效率

变得至关重要。粉末状活性材料所面临的问题是它们

在基材表面的适用性，为此我们制备了基于 GNP-TAAg 复合材料（活性材料）的涂层，并测试其抗生物膜

活性。将活性材料以不同的用量（0、0.5%、1.5% 和

2%）加入环氧树脂涂料中，并将其涂覆到盖玻片表面，

如图 5a 所示。在培养 72h 后将从盖玻片上洗掉的活

菌落数进行计数，从而评估抗生物膜的有效性。如图

5b 所示，不含活性材料（即用量 0%）的纯环氧涂层显

示出 86.7% 的活菌落。这种低的抗生物膜活性源于

环氧树脂的疏水性，细菌很难粘附在其表面。活性材

料用量 0.5% 和 1% 的涂层样品活菌群数量显著减少

（15.6% 和 15.0%），抗生物膜效率分别为 84.4% 和

89.5%（图 5b）。含有 2% 活性材料的涂层样品表现

出超过 97% 的抗生物膜效率，这与 Bregnocchi 等人

制备的基于 GNP 的牙科涂层非常接近，后者的生物

膜生长量仅减少了 56%。在另一项研究中，将石墨烯

/ZnO 纳米复合材料涂覆在牙齿表面以预防龋齿，观察

到该涂层牙齿的生物膜生长量减少了 85%。因此，这

种基于 GNP 纳米复合材料的涂层具有作为有效防污

剂的潜力，并可用于面临生物膜威胁的各种场所。

生物膜在不带涂层的盖玻片表面的生长情况以及

涂层盖玻片表面抗粘附性和杀死微生物的机制如图 6

所示。为了解抗生物膜制剂的作用，在没有抗生物膜

制剂的情况下观察生物膜的形成情况就显得非常重要

（a）GNP-TA 和（b）GNP-TA-Ag 复合材料对大肠杆菌的 MIC；（c）GNP-TA 和（d）GNP-TA-Ag 复合材料对金黄色葡萄球菌的 MIC。存活细菌浓度，

%存活细菌浓度，

%

存活细菌浓度，

%存活细菌浓度，

%

大肠杆菌

金黄色葡萄球菌 金黄色葡萄球菌

大肠杆菌

注

图 4 最低抑菌浓度（MIC）测定结果

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环氧抗菌涂料及其抗菌活性 93 环保涂料技术

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（图 6 中不带涂层的样板）。实验之初，仅有少量细

胞附着在样板表面，其后的细胞粘附在已发育的细胞

上形成胞外多糖基质，使细胞层增加。通过这种方式，

细菌细胞与持久细胞形成了一个多层的防御系统，生

物膜继续循环生长。

在 GNP-TA-Ag 环氧树脂涂层中，所有组分均在

协同抗菌和抗生物膜活性中起着重要作用。GNP 和环

氧树脂赋予涂层表面疏水性结构，防止细菌物种粘附

在涂层表面。此外，GNP 提供了很大的表面积以容纳

单宁酸分子和 Ag 纳米颗粒，增强杀菌作用。如果与

物体表面接触，TA 和 Ag 在杀死细菌物种方面具有重

要作用。TA 在细菌杀灭中的机制已经在一些早期的研

究中有报道。在董等人的一项研究中，观察到 TA 通

过直接结合细胞壁的肽聚糖破坏了细胞壁的完整性。

SEM 分析显示，当分离菌株在 TA 存在下生长时，生

物膜的水平明显降低。吴等人的一项研究证实了 TA

的抗菌作用机制，它强烈抑制了细菌脂肪酸合成的关

键酶 b - 酮酰基 - ACP 还原酶（FabG）的活性。此外，

TA 具有大量的含氧官能团，为 Ag 纳米颗粒提供了牢

固粘附在表面的位点。Ag 纳米粒子以其广谱抗菌性能

而闻名，在 Ahmad 等人最近发表的一篇综述中介绍

了 Ag 纳米颗粒杀死细菌的几种可能机制，包括通过

（a）在盖玻片上制备的活性材料用量不同的涂层样品数码照片；

（b）GNP-TA-Ag 复合材料用量不同的环氧涂层的抗生物膜效率（所有样品均重复测定 3 次）。 注

图 5 涂层样品照片和抗生物膜效率

活性材料用量，% 质量分数

存活细菌浓度，

%

图 6 不带涂层样板表面生物膜的生长和 GNP 环氧复合涂层的抗生物膜活性示意图

生物膜生长循环

不带涂层的底材

GNP 环氧复合涂层底材

未附着在底材表面

未形成生物膜面

生物膜

浮游菌

Ag 纳米粒子

单宁酸分子

石墨烯纳米片粒 (GNP)

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与肽聚糖层的主要位点结合而导致的膜损坏。通过这

种方式，所有这些成分结合在一起可以防止生物膜的

形成，因为它们可以防止细菌物种粘附在表面上，并

在与细菌接触时杀死它们，如图 6 所示。然而，要充

分发挥所制备的 GNP-Ag-TA 纳米复合材料的潜力及

其在对抗生物膜诱导病原体方面的应用，还需要进行

广泛的研究。

在确定了涂层的抗生物膜效率后，再进行浸出试

验，以确保涂层在水中不释放活性物质单宁酸。水是

最常见的溶剂，当应用于医院表面、船舶等不同用途时，

可能会与涂层接触。如果活性材料被浸出，涂层性能

将劣化，甚至失去效用。因此，测试涂层样品的稳定

性非常重要。为此，将涂层样板（2% 活性材料）在水

中浸泡 2d，采取水样并测定紫外 - 可见吸收光谱，测

定结果如图 7 所示。与纯单宁酸光谱相比，水样的光

谱图中没有观察到吸收峰，表明了涂层的稳定性，且

没有 TA 渗出。

4 结论

利用简单、绿色的水热技术制备了一种高效的抗

菌剂 GNP-TA-Ag。首先研究了 GNP 对人体角质形成

细胞的细胞毒性，GNP 粉体样品和 GNP 环氧树脂涂

层的生物毒性可忽略不计。实验结果表明，GNP-TAAg 纳米复合材料具有良好的抗菌性能。在 64μg/mL

的低浓度下便足以抑制革兰氏阴性菌（大肠杆菌）的生

长，但需要近 128μg/mL 的浓度才能完全抑制革兰氏

阳性菌（金黄色葡萄球菌）的生长。然而，在实际应用

中粉末产品很难利用，因此，将粉末抗菌剂以不同用

量加入环氧树脂涂层中，研究了抗甲氧西林的金黄色

葡萄球菌病原体的抗菌膜效率。实验结果表明，2%

用量的抗菌涂层显示出 97% 以上的抗生物膜效率，

而 1.5% 和 0.5% 用量的抗菌涂层分别显示出 89.5%

和 84.4% 的抗生物膜效率。研究发现，涂层在水中高

度稳定，没有活性成分从涂层中浸出。为了深入探索

GNP-TA-Ag 纳米复合材料用于抗生物膜涂层的潜力，

从而预防生物膜相关感染，本课题尚需要进一步研究。

本研究表明了这种纳米复合材料用作抗生物污染涂层

的潜力。

图 7 对照样品单宁酸和涂层样品在水中浸泡 2d 的水样的紫

外 - 可见吸收光谱

对照样 (TA)

2% 涂层样品

无单宁酸吸收峰，表明

浸出液中不存在单宁酸 光吸收率，a.u.

波长，nm