可剥离涂层技术研究进展：材料设计、应用与展望

可剥离涂层技术研究进展：材料设计、应用与展望

Research Progress in Peelable Coating Technologies：Material Design，Applications，and Perspectives

王昱蘅¹，高 敏^*2，陈 昊¹，郭大鹏¹，谢庆宜^2，3，张国梁^*2，马春风²

（1.陆军工程大学，江苏徐州221004；2.华南理工大学材料科学与工程学院，广州510640；3.广东海巍新材料科技有限公司，广东佛山528225）

摘要：【目的/意义】可剥离涂层是一类兼具“成膜-包覆-整体剥离”功能的临时性防护材料，在化学战剂降解、放射性去污、文物保护及核电设施防护等领域展现出巨大应用潜力。【分析/评论/进展】本文聚焦于可剥离涂层的核心研究内容，系统综述了材料体系、制备工艺、性能优化策略以及多领域工业应用，同时深入探讨了当前面临的关键问题与优化方向。【结论/展望】通过纳米填料增强、多层结构设计及可控交联技术，可剥离涂层在保持易剥离特性的同时，力学强度、阻隔性能和去污效率等性能均获得显著提升。未来需推动可剥离涂层向绿色化、智能化、长寿命化以及工程化方向发展，以突破现有瓶颈，拓展其更广泛应用领域。

关键词：可剥离涂层；临时防护；化学战剂；表面去污；研究进展

前言

可剥离涂层起源于20世纪50年代的临时防护漆，历经材料科学、纳米技术与环境安全需求的持续推动，其已从简单的“可撕膜”发展为具有物理阻隔、化学吸附、污损去除等功能的防护体系。该涂层的核心优势在于：服役期间与基材保持可靠黏附，服役结束后则以连续、完整的片状形态从基材表面整体剥离，有效避免残胶与二次污染。作为高效的物理屏障，可剥离涂层能保障产品或装备在制造、储运、甚至极端环境中免受机械划伤、腐蚀介质、生物污损及放射性沾污等侵害，为复杂表面防护提供了创新性解决方案。

可剥离涂层的剥离机制核心在于精准调控2种强度关系：内聚强度（σ？）与涂层-基底界面强度（σ？）。必须严格满足σ？>σ？这一条件，方可确保涂层以整体形式无损移除，避免碎裂或残留。近年来，通过高性能成膜材料的分子设计、多功能纳米填料的引入与动态共价/非共价交联网络的构筑等策略，可剥离涂层在维持易剥离特性的同时，显著提升了拉伸韧性、阻隔性能及去污效率等性能。

本文系统梳理了可剥离涂层在成膜高分子材料、功能填料及交联工艺等方面的最新研究进展；重点剖析了其在核应急响应、工业设备防护、文化遗产保护及高精密器件运输等领域的广泛应用；并展望了其面向绿色化、智能化、长寿命化及工程化的发展趋势。旨在为该技术的跨学科推广与工程应用提供理论依据与实践指导。

1  可剥离涂层的分类

可剥离涂层作为一种功能型防护材料，其剥离特性、力学强度、环境耐受性等核心性能在很大程度上取决于其成膜物质的化学性质。因此，根据成膜基体树脂的化学组成，可剥离涂层可分为天然聚合物类、乙烯基类、丙烯酸类、聚氨酯类等。

1.1 天然聚合物类

天然聚合物，如纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、树胶、果胶和其他多糖等，凭借可再生、可生物降解性以及丰富的表面官能团等优势，成为绿色可剥离涂层的研究热点。Tang等以乙基纤维素为基体，嵌入石蕊或花青素显色探针，构建了对H？S快速响应的可剥离传感涂层。该涂层通过质子化反应实现H？S的可视化实时检测，具备高响应性与选择性，为工业管道H？S监测提供了一种低成本新策略。多糖基水凝胶充分发挥其亲水性，通过快速吸/失水调控界面黏附力，实现涂层剥离。例如，Ma等构建的κ-卡拉胶/魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯复合水凝胶，其中氧化石墨烯通过氢键作用增强交联密度与热稳定性，协同其孔隙结构及静电作用，实现了高效铀（VI）去污（不锈钢表面30 min去污率>96%），在核设施退役领域展现出显著潜力。针对金属材料运输防护需求，Ovari等设计了壳聚糖水凝胶-环氧树脂双层体系。壳聚糖水凝胶底漆提升界面附着力，环氧树脂表层提供屏障保护；该涂层使基体阻抗提升3个数量级，弱酸触发壳聚糖质子化溶胀后可实现无损剥离，为金属运输贮存期提供了按需防护方案。Toader等利用负载Ag/Cu/ZnO纳米颗粒制备的海藻酸钠-碳纳米纤维（CNF）复合膜，其Ag-CNF体系对革兰氏菌的最小抑菌浓度（MIC）低至3 mg/L，剥离膜对病原体的去污效率达99.95%，实现了表面生物污染的快速清除。刘甫等采用环氧树脂胶改性丁苯橡胶制备涂层，当环氧树脂胶质量分数为5%时，涂层剥离强度达0.93 kN/m、拉伸强度为13.56 MPa，并能耐受强酸/碱侵蚀（质量变化率<0.3%），成功应用于局部电镀掩膜保护。

当前天然聚合物涂层仍受制于在含水环境中力学骤降、剥离窗口窄及成本偏高等难题。其中，多糖水凝胶高含水导致强度与耐磨性不足，增强交联又易牺牲剥离便捷性；纳米功能组分虽提升性能，却推高成本并带来分散难题。针对这些问题，需要通过精细调控涂层与基材界面的相互作用，提高剥离可控性。并探索更高效、低成本的天然聚合物提取、改性及复合工艺，利用生物质废弃物资源，降低原材料成本，推动规模化生产和应用。

1.2 乙烯基类

乙烯基聚合物，包括聚醋酸乙烯酯（PVAc）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）等，是目前可剥离涂层领域应用最广泛的成膜体系之一。PVAc对粗糙或光滑钢材、不锈钢、橡胶等多种基材的附着力普遍较低，使其成为放射性去污可剥离涂料的理想基体。研究表明，PVAc涂层在光滑不锈钢表面可实现对137Cs与60Co的高效去除，其去污率显著优于其他体系。此外，通过部分水解PVAc引入羟基，与苯-1，4-二硼酸交联发生酯化反应，形成稳定的有机凝胶，可在清除污染物过程中避免对易损伤基材表面造成破坏。

PVA具有无毒、无致癌性、水溶性、可生物降解等优点，其水基配方避免了有机溶剂的使用，在降低毒性的同时也控制了成本。研究证实，PVA与海藻酸钠等天然高分子组成的水基聚合物基质，在膨润土（兼具阳离子交换能力）和螯合剂的协同作用下，可高效去除铜表面的汞污染。以水基PVA/甘油为成膜基体，嵌入膨润土负载的Cu-TiO？-Ag活性纳米粒子，形成的可剥离复合涂层能高效捕获并中和硫芥、甲基膦酸二甲酯及多种微生物，净化率高达93%~99.9%。该涂层在保持一定力学强度与热稳定性的同时，其PVA基体赋予了材料可生物降解的特性。针对石质文物表面难以去除的老化聚丙烯酸酯、硅酮等聚合物涂层，PVA-硼酸盐水凝胶清洁体系通过有机溶剂调控凝胶力学性能与界面黏附，实现与老化涂层精准匹配后的一次性机械剥离，已在1 200 m2化石墙现场验证其高效无损性。PVB由PVA与丁醛缩合制得，兼具高黏结力、柔韧性与透明性，成膜坚韧且易于剥离。PVB基可剥离涂层常与阻燃剂、杀菌剂等功能性添加剂复配，从而赋予体系耐热、抗菌等综合性能。增塑型PVB水性乳液则适用于涂层表面的临时保护，在施工、运输及贮存阶段提供可靠的可剥离物理屏障。

乙烯基聚合物凭借其可调的极性、优异的柔韧性以及易于改性的特点，已成为可剥离涂层领域最具工业化前景的成膜材料之一。其中，PVA基可剥离涂层尤为突出，其多以水溶性或水分散型体系为主，符合日益严格的环保法规要求。然而，该类涂层普遍存在耐水性差、力学强度低于丙烯酸或聚氨酯涂层等缺点，限制了其在潮湿或高机械负荷环境的应用。为满足多元化需求，研究者通过分子设计和纳米复合技术不断拓展其功能边界。例如，以聚[苯乙烯-（乙烯-共聚丁烯）-苯乙烯]嵌段共聚物为基体、聚苯胺改性碳纳米管为吸收剂制备的可剥离涂层，兼具宽频微波吸收（8.8 GHz）与可逆黏附特性，在10次循环后竞争性有效吸收带宽保持率仍达93%，耐腐蚀实验8 h后性能保持率大于98%，实现了无残胶的快速电磁防护切换。此类协同应用策略有望显著提升乙烯基聚合物可剥离涂层的综合性能，为核应急响应、军事防护及高端装备维护等关键领域提供更强大的解决方案。

1.3 丙烯酸类

丙烯酸类聚合物可剥离涂层具备单体种类多样、官能团可设计性强、聚合方式灵活的特点，其分子骨架中的羧基、羟基、磺酸基等极性基团不仅赋予涂层水溶性、光固化或热固化等多重工艺，还可通过共聚比例精准调节涂层柔韧性、界面附着力及化学吸附能力。固化后，涂层以“粘而不牢”的动态平衡附着在基材表面，保护结束后可整片无损揭除，有效避免二次污染。

在性能优化方面，以改性丙烯酸树脂为成膜物，通过引入八钛酸钾晶须增强及特定螯合剂（如氨基多羧基酸盐）功能化，共同制备的水性可剥离去污涂料展现出优异的综合性能。该类涂层的180°剥离强度可低至0.31 N/mm，显著提升了涂层剥离效率；而螯合剂的引入则大幅增强了涂层对放射性核素的靶向去除能力，在特定基材（如致密环氧涂层）表面去污效率可高达99%。通过将丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸封端的双酚-F环氧低聚物引入光固化体系，所得涂层在碱性溶液中可快速剥离，同时表现出优异的耐溶剂性和耐酸性。为满足复杂几何形状基材的图案化保护需求，光固化丙烯酸可剥离涂层技术得以发展。例如，采用含羧酸基团的预聚物（由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、苯乙烯和甲基丙烯酸2-羟乙酯合成）与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应制得的光敏共聚物，可实现光固化后的高精度图案化和无残渣剥离。以聚（甲基丙烯酸甲酯）-嵌段-聚（甲基丙烯酸）二嵌段共聚物为主要成分，乙醇为溶剂制备的自碎可剥离膜，其整体可分裂成碎片以方便自动机器收集或清理，有效避免了人员直接接触放射性物质。针对精密光学仪器清洁的应用，利用亲脂性单体（丙烯酸月桂酯）与亲水性单体通过溶液自由基共聚，合成具有两亲性的聚丙烯酸酯共聚物。该涂层能有效去除石英玻璃表面的油脂、指纹等复合污染物，表现出优异的清洁效率与适宜的剥离力（2.07 N/m）。

尽管性能持续优化，丙烯酸类涂层在多孔混凝土、老化涂层等复杂基材上的黏附可控性、高放射性长期稳定性及大面积施工工艺适应性仍存在瓶颈。为克服内聚强度与弱界面附着力之间的平衡难题，研究者开发了创新的双交联网络策略。该策略将柔性聚乙烯醇和壳聚糖缩聚交联形成的长链网络，与刚性丙烯酸/丙烯酰胺自由基交联形成的短链网络相结合。这种双网络结构通过能量耗散机制协同增强涂层本体强度（如抗拉强度达2 MPa，断裂伸长率达410%），同时显著降低界面剥离强度（水泥表面<2.2 N/cm）。所制备的涂料具备多基材适用性、快速固化和优异的力学性能等，在放射性表面去污领域展现广阔应用前景。因此，通过进一步创新交联工艺、实施表面微结构工程以及开发可扩展喷涂工艺等优化，有望在分子-界面-工艺多尺度上协同优化内聚-黏附性能，推动丙烯酸类可剥离涂层从实验室研究迈向核设施退役、精密光学仪器维护及极端环境防护等工程化应用领域。

1.4 聚氨酯类

聚氨酯类聚合物具有优异的柔韧性、耐磨性、高弹性及耐化学品性等，可通过溶剂型、水性或100%固含量配方构建可剥离涂层。其剥离强度的宽泛可调性源于分子结构的灵活设计：通过选择异氰酸酯类型（芳香族/脂肪族）、多元醇结构（聚酯/聚醚）、调控交联密度以及引入功能性添加剂（如硅烷偶联剂），可精准调控涂层内聚强度与界面黏附力的平衡。

在基础配方与黏附调控方面，Lewandowski等开发了基于自交联磺基氨基甲酸酯-硅烷醇分散体的水性聚氨酯（PU）可剥离涂料。通过添加脱模剂及亲水性添加剂（甘油、甘油低聚物、聚乙二醇衍生物），实现了涂层对不同塑料基材黏附力的有效调控，满足临时保护需求。Liu等以聚氨酯乳液为成膜物，纳米碳酸钙为增强填料，制备的水性可剥离保护涂层表现出均衡的力学性能，平均拉伸强度达5.72 MPa，断裂伸长率为258.35%。基于化学防护与传质机制的探索，Gazi等研究了双层聚氨酯类聚合物可剥离涂层对双（2-氯乙基）硫化物的阻隔性能。利用核磁共振深度剖析了模拟物在涂层中的传质行为，为设计高效化学防护可剥离涂层提供了理论依据。Long等将金属有机骨架材料UiO-66引入自交联水性聚氨酯体系，开发了可催化分解神经毒剂模拟物甲基对氧 磷的功能涂层。研究表明，聚氨酯中硅烷基团含量控制在约2.7%，UiO-66含量为49.5%时，该涂层可直接在PET和玻璃基材上实现无损剥离，同时对甲基对氧 磷的催化转化率高达63.2%。Uzoma等通过双步喷涂聚氨酯/丙烯酸树脂、硬质SiNx/BN纳米层沉积、疏水性氟碳等离子体处理等创新工艺，在玻璃基材表面制备了透明可剥离双层薄膜。该薄膜兼具超高透光率（94%）、极低摩擦系数（0.087）及优异的防冰性能（结冰延迟约40 min），为寒冷地区透明屏幕、监控镜头等精密设备提供了理想的临时保护方案。

基于聚氨酯类聚合物的可剥离涂层，通过分子结构设计与功能化改性，已在临时表面防护、化学战剂阻隔等领域取得显著进展。然而，其长期稳定性不足、可剥离性与力学性能的协同调控失衡等关键挑战仍待突破。最新研究提出“功能模块化”策略：以巯基封端的聚倍半硅氧烷为刚性自增强模块，与异氰酸酯封端的聚氨酯进行点击-缩合反应，构建高内聚硫脲-乙烷动态交联网络；同时引入含羧基/羟基的两亲性嵌段共聚物，通过多重氢键与基材实现可逆锚定。该梯度化涂层在3.5~9.0 MPa的高黏附强度与1.5~5.5 N/cm的低剥离力之间实现精准可调，兼具>85%光学透射率和多次闭环回收能力，为水下传感器、海洋机器人等长周期服役装备提供了兼具防污与表面可维护性的解决方案。聚氨酯类可剥离涂层通过分子设计、复合功能化及工艺创新，有望提升其环境耐受性、可剥离与力学性能平衡等协同作用，通过开发智能响应机制并优化复杂场景适用性，推动其在高端装备、生化安全及极地深海等极端环境中的工程化落地。

2  可剥离涂层的应用

2.1 核污染去污与核设施防护

核污染去污指清除放射性核素（如铀、铯、钴）对物体表面的污染；核设施防护则涵盖运行期设备屏蔽、退役期污染控制及事故应急处理。传统去污方法（如水洗、机械打磨）不仅会产生大量二次放射性废液，还存在损伤基材的风险。相比之下，可剥离涂层技术可在污染现场快速喷涂成膜，固化后实现整片揭除。其膜内的螯合剂与纳米填料能有效固定放射性离子；同时，该涂层本身可作为一次性使用的辐射屏蔽层，耐受高剂量照射。作业完成后，涂层连同被固定的污染物可整体卷走移除，显著降低了作业人员的辐射剂量暴露，并大幅减少了放射性废物量，因此成为核设施退役与核事故应急处理中的关键技术。Yang等基于磁场敏感吸附剂与温敏性PVA-硼酸盐水凝胶，成功开发出一种可剥离涂层。该涂层可在50 ℃下涂覆形成薄膜，并于室温下实现整片剥离；其对137Cs污染表面的去除率高达83.46%；通过磁分离回收吸附剂后，水凝胶基体可实现循环使用，能捕获99.07%的放射性铯离子，实现了去污处理与放射性废物减量化的闭环流程。

2.2 化学/生物战剂净化与安全防护

化学/生物战剂，如神经毒剂、硫芥等化学物质，以及细菌、病毒等病原微生物，具有剧毒、强渗透性、高传染性等特点，对人员与环境构成极大危害。传统的擦洗去污方法不仅极易造成人员暴露风险，还可能在操作过程中导致污染物大面积扩散。可剥离涂层技术则能利用其可整片剥离的特性，将污染物有效封装于膜内，实现安全移除。Kim等基于硅烷化聚氨酯与UiO-66催化剂的复合体系，并借助PVB协同降低剥离强度。通过优化UiO-66的含量以调控催化效率，成功开发出一种新型可剥离涂层。该涂层实现了对神经毒剂模拟物甲基对氧 磷的高效捕获与催化分解，为神经毒剂污染表面的净化提供了一种兼具高效催化活性与易剥离特性的创新解决方案。

2.3 文化遗产与精密器件保护

文化遗产与精密器件表面极易受到粉尘、酸雨、指纹或老化聚合物残留物的侵蚀。传统机械清洗方法往往容易损伤其精细微结构或原始涂层。可剥离涂层可在文物、光学透镜、半导体晶圆或激光器表面快速成膜，固化后形成可逆屏障，隔绝水汽、盐雾及机械划伤，为珍贵遗产与高精度器件提供无损、可控的临时保护方案。Wu等基于间苯二甲酸、己二酸及胺类单体一步缩聚合成透明聚酰胺弹性体，突破了聚碳酸酯等传统材料柔韧性与耐磨性瓶颈，透光率91%，拉伸强度26~29 MPa，断裂伸长率300%~600%，万次折叠无折痕。该弹性体可溶于溶剂并通过喷涂成膜，作为可剥离涂层应用于柔性屏幕、折叠手机及光学器件等领域，成功实现透明性、柔韧性与耐久性的协同防护。

2.4 极端环境装备防护与智能维护

极端环境装备防护与智能维护，旨在为海洋、沙漠、高辐射等恶劣工况下的风电叶片、海洋平台、航天器及核设施表面提供临时防护屏障，以防止结冰、盐蚀、紫外老化等损伤。传统涂层应用耗时较长，且去除过程常涉及化学物质，易产生危险废物。相比之下，可剥离涂层可在现场通过喷涂或辊涂快速成膜，在服役期内有效抵御多重环境侵蚀；任务结束后，可整体揭除，因而成为保障极端环境装备长效运行与实现应急修复的关键技术。冯燕芬等基于浓缩天然乳胶-萜烯乳液体系，开发了专用于核电设备的水性可剥离防护涂料。该涂料耐盐雾达500 h，经600 h老化后力学性能无衰减，且具备优异的耐冲击性和柔韧性，能有效抵御安装碰撞及仓储腐蚀，为核电设备建设期量身打造了“强防护-零损伤”的临时防护解决方案。

3 结 语

本文系统梳理了天然聚合物、乙烯基类、丙烯酸类及聚氨酯类四大成膜体系的可剥离涂层技术，聚焦其在核污染去污、生化战剂净化、文化遗产与精密器件保护、极端环境装备智能维护等领域的应用进展，并提出针对性优化策略。面向工业规模化应用，通过突破可剥离涂层以下技术瓶颈，有望为核能安全、国防防护及高端装备制造提供关键技术支撑。

（1）性能协同失衡。现有体系难以兼顾易剥离性与高力学强度、长效阻隔性、耐辐照性及极端环境适应性。通过动态可逆交联网络与梯度模量界面设计，有望实现内聚强度与涂层-基底界面强度的精准匹配，并赋予服役期自适应调控能力。

（2）绿色制造短板。高功能纳米填料分散稳定性不足、VOC排放控制压力及生物基原料占比偏低制约可持续发展。推进高固含量/无溶剂UV固化工艺，开发纤维素纳米晶、木质素、蓖麻油基多元醇等可再生资源，有望构建全生命周期绿色制造体系。

（3）智能响应缺失。涂层服役寿命的实时监测对工程可靠性至关重要。通过植入自预警功能单元（如荧光探针、导电微网），产生的信号与物联网传感器互联，有利于建立云端寿命预测模型，提前触发维护指令以规避突发失效风险。

文章来源：《涂料工业》2026年第1期

DOI号

10.12020/j.issn.0253-4312.2025-212

基金项目

佛山高新区高技术产业化创业团队项目（2220197000127）

通信作者

高敏，邮箱：gm20229089@scut.edu.cn；张国梁，邮箱：zhangguoliang@scut.edu.cn。

本文作为参考文献时的标准著录格式：

王昱蘅，高敏，陈昊，等. 可剥离涂层技术研究进展：材料设计、应用与展望[J]. 涂料工业，2026，56（1）：78-83，88.

WANG Y H，GAO M，CHEN H，et al. Research progress in peelable coating technologies：material design，applications，and perspectives [J]. Paint & Coatings Industry，2026，56（1）：78-83，88.