3.表面微纳结构构建以获得功能涂层
利用高分子链段在溶剂中的溶解度差异可以获得具有特殊结构的表面。例如，Erbil等[20]将聚丙烯(PP)溶解于对二甲苯/丁酮混合溶剂中，由于对二甲苯是PP的良溶剂，丁酮是非溶剂，PP链段在溶剂中分布不均匀。将这种溶液涂覆于玻璃板上之后，置于真空条件下除去溶剂，可制得多孔结构的PP薄膜，表面水接触角可达155°。同样，利用嵌段聚合物的不同链段在同一溶剂中的差异也可制得超疏水表面。Xie等[21]利用PMMA-PP-PMMA三嵌段共聚物的链段在溶剂二甲基甲酰胺(DMF)中的溶解度的差异而形成以聚丙烯链段为内核的胶束，这种结构与荷叶表面的乳突相似，同样具有二级结构，DMF挥发后，胶束结构能完好堆积在表面，形成超疏水表面，与水接触角可达160°。Yabu等[22]将由PMMA-聚甲基丙烯酸全氟辛酯-PMMA的三嵌段共聚物溶解于AK-2559溶剂(CF3CF3CHCl2/CClF2CHClF混合溶剂)中，溶液涂膜后置于湿度为40%～60%的潮湿空气环境中，发生自组装行为产生蜂巢结构，该蜂巢结构经过剥离处理后形成有序的针垫结构，烷氧基硅烷基)丙基氨甲酰胺基]-6-甲基-4-氢吡啶酮，该物质在乙酸乙酯中通过氢键可形成两端有三乙烷氧基团的棒状二聚体分子，通过水解形成Si—O—Si键交联的鸟巢结构，经低表面能物质修饰后形成了超疏水表面。Zhao等[24]制备了聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷(PDMS)嵌段共聚物胶束溶液，通过气致相分离的方法使PDMS链段在表面富集，从而得到了超疏水性特性。Sun等[25]等将聚异丙基丙烯酰胺作为低表面能物质修饰粗糙表面，当温度从25℃升至40℃时，原有的分子内氢键转化为分子间氢键，高分子链段发生扭曲重排，疏水链段趋于表面，平整表面接触角从63.5°转变为93.2°，而粗糙表面接触角从0°转变为149.3°，见图3。
图3超疏水表面的热响应效果
最近，美国华盛顿大学Wooley教授等[26]和北达科他大学Webster教授等[27]在美国海军装备部的资助下，分别合成了超支化含氟聚合物-聚乙二醇网状结构树脂和PDMS-聚氨酯嵌段共聚物树脂，该树脂干燥成膜时发生相分离，表面形成纳米级的凹凸形貌，见图4。初步研究表明，这种涂层具有优良的抗血清蛋白、血凝素和脂多糖附着性能。
图4PDMS-聚氨酯涂层的AFM和SEM照片
其他构筑具有微纳结构形貌表面的方法包括：平板印刷、激光刻蚀、电沉积或化学沉积法、水热法、溶胶-凝胶法、碳纳米管法、静电纺丝法、模板法等。但这些方法由于所需条件苛刻、设备昂贵难以应用于树脂涂层的微纳结构构建上。目前，最有可能的仍是高分子相分离法或自组装法，但迄今为止，只用于小面积涂层的制备，得到的微结构表面遇高温熔化，形貌易于被破坏，对形成微纳结构形貌的聚合物组成和结构以及形成条件有非常高的特殊要求，所用的溶剂在涂料工业中禁止使用，所用的聚合物综合性能差，难以作为涂料的成膜物质。因此，需要以具有实用价值的聚合物为成膜树脂，探讨相应涂料体系的微纳结构涂层的构建方法，尤其需要发展表面和体相均具备纳米结构的涂层的宏量可控制备方法，为新一代功能性涂层的开发提供理论指导。
4.结语
总的来说，纳米材料与纳米技术在涂料行业中的应用还处于起步研究阶段，国内外的研究基本处于同一水平。纳米材料和纳米技术要想真正在树脂涂层中实现大规模应用还必须解决下列关键科学和技术问题：(1)具有纳米尺度及效应的新型树脂设计合成方法及其成膜机理，发展结构和性能可控的高档树脂合成方法，设计合成新型树脂成膜物；(2)认识和总结无机纳米粒子的表面设计及其在不同的树脂及其涂料涂层体系的分散稳定性一般规律，提出其均匀稳定分散的普适性控制方法；(3)揭示纳米结构涂层的构建规律和设计原理及其微结构与性能相关性，阐明其形成机理，发展具有实用价值的纳米结构涂层宏量制备技术，尤其是具有体相纳米结构涂层的宏量制备技术；(4)揭示纳米结构涂层的微结构与性能的相关性及其服役条件下微结构和性能的演变规律，建立纳米结构涂层的性能评价方法和稳定控制方法等。我们深信，纳米结构涂层一定会成为未来甚至近期涂料行业发展的科技基石，为新材料的发展作出重要贡献。
