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前言：

译者前言
Organic Coatings：Science and Technology一书，原著初版于1992年在美国发行，甫一上市便扬名业界。1999年该书英文版发行第二版之后，由我国化学工业出版社牵头，聘虞兆年担纲，在2002年翻译出版了该版的中译本《有机涂料：科学和技术》。该书面世至今历二十载，成为我国涂料行业几代人重要的参考著作。
该书第一版由蔡诺·威克斯（Zeno W.Wicks）等三位教授撰写，在书中他们展示了渊博的专业造诣和对涂料行业的无限热爱！20世纪80年代，威克斯教授曾多次自费到中国讲学，倾其心血为改革开放之初的中国涂料工业挑灯指路、传道授业！威克斯教授当时在华讲学用的教材，就是后来成书的初稿。
2017年Organic Coatings：Science and Technology英文版第四版在美国发行，这是由弗兰克·琼斯（Frank N.Jones）等编撰的最新一版。第四版对涂料领域作了系统的审视，对前几版的内容进行了修订和更新。第四版共对五个章节进行了较大的调整、改动，另有十个章节增加了新的题目与论点，增添并丰富了一些新的内容，如超疏水、防覆冰、抗菌和自修复涂料，以及可持续发展涂料、油画颜料和外墙建筑底漆等。第四版全新的论点及巨大的信息量，使该书成为涂料行业科学家、工程师，以及涂料和高分子相关专业学生们一本不可多得、十分有用的参考书。
有鉴于此，及时把该书英文版第四版翻译出版就显得十分必要了。在化学工业出版社的帮助下，我们六位业内人士成立了翻译组织团队，成员分别是：段质美、洪啸吟、钱伯容、申亮、武利民、叶汉慈（按姓氏汉语拼音排序）。
本书正文共有34章（节），书中每一章都是一个专业领域，具有相互间细分差异大、专业术语多有不同的特点。所以，翻译工作采用“大团队”协同翻译的形式，延请涂料各大门类的36位行业精英，分别选取各自擅长的专题，共同承担了34章（节）的翻译工作。另外，“前言”由洪啸吟翻译，而蔡诺·威克斯的介绍及“封底”两篇，则由钱伯容翻译。
翻译过程中，各译者斟词酌句，常为一字之意反复揣摩、数次修正；互相间共同研讨又互检互改，各抒己见又求同存异，全过程学术氛围浓烈而轻松。译文最后再由翻译组织团队反复推敲、共同把关、审改定稿。由于译者与译文都是专业对口，所以驾轻就熟，在翻译时能做到遣词达意、忠于原著。全过程中，我们力求做到既精准表达原文的意思，又不失中文的通顺和词汇的规范性，努力符合信、达、雅的翻译准则，争取使本书成为一本精品译著。
在原著第四版的中译本即将付印之时，特向参与本书翻译的“大团队”所有成员致意，感谢每一位译者在疫情困境中依然用心苦译。当这本译著为促进我国涂料工业的进步发挥作用的时候，全行业都会记得你们！在此亦郑重地向几位美方作者及原著第二版的全体中方译者致以深深的敬意！没有他们昨天铺路在前，就难得我们今日大道康庄！
我国涂料业发展至今，只凭经验摸索配方的时代已然远去。只有依靠先进理论的指引、高效地开发出高性能和功能性产品，才是发展的必由之路。环顾全行业，各类研发中心、重点实验室已经遍布高校和科研院所，专家们用理论指导实践，在这里构筑我国涂料工业的未来。具有强大承托力的基础理论，就是支撑起涂料工业这座宏伟大厦的永久基石！希望即将发行的原著第四版的中译本，在普及涂料基础理论、推广先进涂料技术方面，能起到更好的促进作用，这也是我们组织翻译本书的初心！
此次中译本的翻译，筹划一载，笔耕一年。我们第一次承担这种大型翻译工作的组织和实施，虽很认真，也已尽力，但全书仍会有诸多不足，望业内同仁不吝赐教。

《有机涂料科学和技术》（原著第四版）翻译组织者
2020年8月




前言
涂料科学和技术一直在不断发展和进步，并时有突破。今天的住宅建筑涂料看上去可能和十年前并没有什么两样，但实质上比十年前好多了。因此，是时候对2007年出版的《有机涂料：科学和技术》第三版进行修订了。现在的第四版对第三版进行了全面的更新，但我们为读者提供一本涂料技术与现代科学知识相结合的教科书和参考书的初衷未变。
Mark E.Nichols加入了第四版的编写，这是本书首次有一位真正的材料科学家，而且是一位非常优秀的材料科学家参与编写。Mark E.Nichols是Journal of Coatings Technology and Research杂志的主编，他在现代涂料技术领域具有宽阔的视野，而且是汽车涂料界的权威人物，他的贡献反映在书中每个重要的修改和更新中。书中每章的题材都可写成一本完整的书，实际上很多章节内容已有专著出版。为了力求在有限的版面篇幅中尽可能提供全面的内容，我们在每章开始都有一个概述，并在每章最后提供了参考文献，以供读者寻求更详细的信息。我们期望这个版本能成为更具实用价值的涂料科学教科书和参考书。本书适合学习过有机化学等大学化学课程的读者，但并不要求读者学过聚合物或材料学的相关课程。
书中一些章节简要介绍了一些涂料的配方和应用实例，并列出了相关的参考文献，这些内容在课堂上可以不讲，但可用于课外作业，如学期论文。我们期望这些实例能提升本书作为参考书和自学教材的价值，据我们了解，本书的前三版就被广泛用于这一目的。我们也介绍了涂料中的一些术语定义，以帮助涂料领域的新人了解涂料专业语言。尽管本书是专门针对涂料行业写的，但许多原理也适用于一些相关行业，如印刷油墨、黏合剂和某些塑料行业。
涂料技术是靠经验和反复试验发展起来的。关于如何制备和应用涂料的记载至少已有2000年的历史了。大概自1900年至今，关于涂料应用原理的科学理论一直在不断发展。1905年，爱因斯坦发表了能用于解释色漆流动的流变公式，1920年之前，H. A. Gardner，E. Ladd，C. B. Hall和M. Toch等开拓者就已开始用科学的方法进行涂料实验。但是涂料领域的问题太复杂了，有关的科学理论至今还是不完整的。经验配方和实验仍是涂料发展和应用的基础。涂料面临一些相互冲突的基本要求，包括环境保护、安全健康、合理的成本、高品质等，因而需要不断地创新。我们相信，了解涂料背后的基本科学原理有助于配方设计者更有效地工作，同时涂料领域中的科学家和工程师也应该熟悉配方设计者所掌握的技艺。知识是需要双向流动和交流的。
如果每章都附上全面完整的文献目录，会占据本书太大篇幅。因此我们只引用了一些关键的文献和足以支持某些具体内容的文献，并用新文献更新了旧版中的很多文献，但本书也保留了旧版中的许多参考文献，因为它们对涂料技术发展有过重要贡献。文献查阅者除了使用本书中引用的文献，还可从其他渠道获得各种信息，包括一些有参考价值的刊物，如Journal of Coatings Technology and Research和Progress in Organic Coatings，以及各种书籍、商业杂志、会议论文集、学位论文、公司内部报告及从供应商和客户那里得到的信息等。文献调研有时会忽视专利，实际上专利往往含有对“最前沿”技术的综述和一些包括配方、实验方法及结果在内的具体实例。专利文献很容易在互联网上免费查到。
最后，感谢Dean Webster和Carole Worth对本书编辑方面提供的帮助和有益建议。 

目录：

第1章涂料概论001
1.1定义与范围001
1.2涂料类型003
1.3涂料的组成003
1.4涂料历史005
1.5几点商业上的考虑005
参考文献006

第2章聚合与成膜007
2.1聚合物007
2.1.1分子量008
2.1.2形态学和玻璃化转变温度Tg011
2.2聚合015
2.2.1链式增长聚合015
2.2.2逐步增长聚合020
2.3成膜022
2.3.1通过热塑性基料溶液中溶剂的蒸发成膜023
2.3.2热固性树脂溶液的成膜024
2.3.3聚合物粒子聚结成膜028
综合参考文献032
参考文献032

第3章流动035
3.1剪切流动035
3.2剪切流动的类型036
3.3剪切黏度的测定039
3.3.1毛细管黏度计039
3.3.2流变仪040
3.3.3转盘式黏度计041
3.3.4气泡黏度计042
3.3.5流出杯042
3.3.6桨式黏度计043
3.4树脂溶液的剪切黏度044
3.4.1黏度的温度依赖性044
3.4.2聚合物稀溶液的黏度045
3.4.3聚合物浓溶液的黏度045
3.5含有分散相的液体黏度048
3.6其他流动形式052
3.6.1湍流052
3.6.2法向力流动052
3.6.3拉伸流动053
综合参考文献054
参考文献054

第4章机械性能056
4.1概述056
4.2基本的机械性能056
4.2.1玻璃化转变温度059
4.2.2黏弹性061
4.2.3动态机械性能064
4.3断裂力学070
4.4耐磨损、耐划痕和耐擦伤071
4.4.1耐磨损071
4.4.2耐划痕和耐擦伤072
4.5机械性能的测试074
4.6底材上的涂层测试076
4.6.1现场曝露测试076
4.6.2实验室模拟测试076
4.6.3实证测试077
综合参考文献081
参考文献081

第5章户外耐久性083
5.1光引发的氧化降解083
5.2光稳定086
5.2.1紫外线吸收剂和激发态猝灭剂086
5.2.2抗氧化剂089
5.2.3受阻胺光稳定剂089
5.2.4颜料化效应091
5.3氯化树脂的降解093
5.4水降解094
5.5户外曝晒后所产生的其他失效模式095
5.6户外耐久性测试097
5.6.1天然老化097
5.6.2户外加速曝晒098
5.6.3实验室加速老化试验装置099
5.6.4老化过程中涂层变化的分析101
5.7使用寿命预测103
综合参考文献104
参考文献104

第6章附着力107
6.1附着机理107
6.1.1表面机械咬合作用对附着力的影响107
6.1.2润湿与附着力的关系109
6.1.3涂层与表面的化学作用110
6.2机械应力和附着力111
6.3金属表面的附着111
6.3.1金属基材的转化层和预处理112
6.4表面的表征114
6.5有机化学处理以增强基材的附着力115
6.6在玻璃和金属基材上的共价键合116
6.7在塑料和涂层上的附着117
6.8附着力测试118
综合参考文献120
参考文献121

第7章涂层防腐蚀122
7.1腐蚀基础122
7.2裸钢的腐蚀122
7.3金属的防腐蚀125
7.3.1钝化：阳极保护125
7.3.2阴极保护126
7.3.3屏蔽保护和抑制127
7.4完整涂层的防腐蚀127
7.4.1关键因素127
7.4.2防腐蚀的附着力128
7.4.3影响氧和水渗透性的因素130
7.5不完整漆膜的防腐蚀131
7.5.1减少缺陷的生长：阴极剥离132
7.5.2含钝化颜料的底漆132
7.5.3富锌底漆的阴极保护134
7.5.4智能防腐蚀涂料135
7.6评定和测试136
综合参考文献138
参考文献138

第8章丙烯酸树脂141
8.1热塑性丙烯酸树脂141
8.2热固性丙烯酸树脂142
8.2.1带羟基官能团的丙烯酸树脂142
8.2.2含有其他官能团的丙烯酸树脂147
8.3水稀释性热固性丙烯酸树脂148
参考文献152

第9章乳胶154
9.1乳液聚合154
9.1.1乳液聚合的原料155
9.1.2乳液聚合的变量159
9.1.3顺序聚合162
9.2丙烯酸乳胶163
9.3乙烯基酯乳胶167
9.4热固性乳胶168
9.4.1烘烤固化的单组分热固性乳胶涂料169
9.4.2无需烘烤的双组分（2K）热固性乳胶涂料169
9.4.3无需烘烤的单组分热固性乳胶涂料170
综合参考文献171
参考文献171

第10章聚酯树脂174
10.1应用于常规固体分涂料的端羟基聚酯树脂174
10.1.1多元醇的选择176
10.1.2多元酸的选择178
10.2高固体分涂料用聚酯树脂179
10.3羧酸封端聚酯树脂182
10.4含氨基甲酸酯基的聚酯树脂182
10.5水稀释性聚酯树脂182
10.6粉末涂料用聚酯184
参考文献184

第11章氨基树脂186
11.1三聚氰胺-甲醛树脂的合成186
11.1.1羟甲基化反应187
11.1.2醚化反应187
11.1.3自缩合反应189
11.2三聚氰胺-甲醛树脂的种类189
11.3涂料中的MF-多元醇反应191
11.3.1MF-多元醇反应的催化193
11.3.2MF-多元醇共缩合的动力学和机理194
11.3.3贮存稳定性196
11.3.4MF树脂与羧酸、聚氨酯、氨基甲酸酯和丙二酸酯封闭异氰酸酯的反应196
11.4其他氨基树脂197
11.4.1脲醛树脂197
11.4.2苯代三聚氰胺-甲醛树脂198
11.4.3甘脲-甲醛树脂198
11.4.4聚甲基丙烯酰胺-甲醛树脂198
参考文献199

第12章聚氨酯和多异氰酸酯200
12.1异氰酸酯的反应201
12.2异氰酸酯和醇的反应动力学202
12.2.1非催化反应203
12.2.2催化剂205
12.2.3催化剂的协同效应208
12.3用于涂料的异氰酸酯209
12.3.1芳香族异氰酸酯209
12.3.2脂肪族异氰酸酯210
12.4双组分溶剂型聚氨酯涂料212
12.5封闭型异氰酸酯215
12.5.1封闭和脱封的原理216
12.5.2封闭基团218
12.5.3封闭型异氰酸酯涂料的催化221
12.6湿固化氨基甲酸酯涂料221
12.7水性聚氨酯涂料222
12.7.1水性聚氨酯分散体222
12.7.2丙烯酸/聚氨酯共混和杂化分散体224
12.7.3双组分水性聚氨酯225
12.8端羟基聚氨酯227
参考文献227

第13章环氧和酚醛树脂231
13.1环氧树脂231
13.1.1BPA环氧树脂231
13.1.2其他环氧树脂235
13.2胺交联环氧树脂237
13.2.1适用期和固化时间238
13.2.2毒性和化学计量239
13.2.3涂膜起粒与胺白240
13.2.4Tg有关注意事项241
13.2.5其他配方注意事项241
13.2.6水性环氧-胺体系242
13.3环氧树脂的其他交联剂243
13.3.1酚类243
13.3.2羧酸和酸酐244
13.3.3羟基245
13.3.4硫醇245
13.3.5均聚245
13.4水稀释性环氧树脂/丙烯酸接枝共聚物：环氧树脂/丙烯酸杂化物246
13.5环氧树脂磷酸酯247
13.6酚醛树脂247
13.6.1甲阶酚醛树脂247
13.6.2线型酚醛树脂248
13.6.3酚醛树脂的醚衍生物249
综合参考文献249
参考文献249

第14章干性油252
14.1天然油脂组成252
14.2自氧化与交联253
14.2.1非共轭干性油254
14.2.2自氧化与交联的催化256
14.2.3共轭干性油257
14.3合成与改性干性油257
14.3.1热聚合厚油、吹制油与二聚酸258
14.3.2清漆258
14.3.3合成共轭油259
14.3.4高官能度多元醇酯259
14.3.5顺丁烯二酸改性油259
14.3.6乙烯基改性油260
综合参考文献260
参考文献260

第15章醇酸树脂262
15.1氧化型醇酸树脂263
15.1.1一元酸的选择264
15.1.2多元醇的选择265
15.1.3二元酸的选择266
15.2高固体分氧化型醇酸树脂267
15.3水性氧化型醇酸树脂268
15.3.1水稀释性醇酸树脂268
15.3.2醇酸乳液269
15.4非氧化型醇酸树脂270
15.5醇酸树脂合成工艺271
15.5.1用油或脂肪酸合成271
15.5.2工艺控制272
15.6改性醇酸树脂275
15.7氨酯油和其他自氧化型聚氨酯276
15.7.1氨酯油276
15.7.2自氧化型聚氨酯分散体277
15.8环氧酯278
综合参考文献279
参考文献279

第16章硅衍生物281
16.1有机硅树脂281
16.1.1有机硅橡胶和有机硅树脂282
16.1.2改性有机硅树脂284
16.1.3有机硅改性树脂284
16.2反应性硅烷285
16.3正硅酸酯287
综合参考文献288
参考文献288

第17章其他树脂和交联剂290
17.1卤代聚合物290
17.1.1可溶性热塑性氯乙烯共聚物290
17.1.2氯乙烯共聚物分散体290
17.1.3氯化橡胶、氯化乙烯/乙酸乙烯酯共聚物和氯化聚烯烃291
17.1.4含氟聚合物291
17.2纤维素衍生物293
17.2.1硝化纤维素293
17.2.2醋酸丁酸纤维素294
17.3不饱和聚酯树脂294
17.4（甲基）丙烯酸酯低聚物296
17.52-羟烷基酰胺交联剂296
17.6乙酰乙酸酯交联体系297
17.7聚氮丙啶交联剂298
17.8聚碳二亚胺交联剂299
17.9聚碳酸酯300
17.10非异氰酸酯的双组分基料300
17.10.1氨基甲酸酯-醛交联反应301
17.10.2迈克尔加成反应301
17.11二酰肼302
参考文献302

第18章溶剂304
18.1溶剂的组成304
18.2溶解度305
18.2.1溶解度参数306
18.2.2三维溶解度参数307
18.2.3其他溶解度理论309
18.2.4实际考虑的因素309
18.3溶剂的挥发速率310
18.3.1单一溶剂的挥发310
18.3.2相对挥发速率311
18.3.3混合溶剂的挥发313
18.3.4溶剂从涂膜中的挥发314
18.3.5高固体分涂料中溶剂的挥发316
18.3.6水性涂料中溶剂的挥发316
18.4黏度的影响317
18.5易燃性319
18.6其他物理性质320
18.7有毒危害性320
18.8大气光化学效应321
18.9涂料的溶剂排放法规323
18.9.1VOC的测定324
18.9.2法规326
综合参考文献328
参考文献328

第19章颜色与外观331
19.1光331
19.2光与物体之间的相互作用333
19.2.1表面反射333
19.2.2吸收的影响335
19.2.3散射337
19.2.4多重交互效应339
19.3遮盖力340
19.4金属闪光颜色和干涉颜色341
19.5观察者342
19.6光源、物体和观察者的相互作用343
19.7颜色体系344
19.8颜色的混合348
19.9配色349
19.9.1配色资料需求349
19.9.2配色程序350
19.9.3色彩再现352
19.10光泽353
19.10.1镜面光泽变量355
19.10.2光泽的测量358
综合参考文献361
参考文献361

第20章颜料363
20.1白色颜料363
20.1.1二氧化钛363
20.1.2其他白色颜料365
20.2有色颜料367
20.2.1黄色和橙色颜料369
20.2.2红色颜料370
20.2.3蓝色和绿色颜料372
20.2.4黑色颜料372
20.2.5效应颜料：金属颜料、干涉颜料和胆甾颜料373
20.3惰性颜料375
20.4功能颜料376
20.5纳米颜料377
综合参考文献378
参考文献379

第21章颜料的分散381
21.1有机介质中的颜料分散381
21.1.1润湿381
21.1.2分离381
21.1.3稳定382
21.2非水性研磨料配方386
21.2.1丹尼尔流动点法387
21.2.2吸油量388
21.3水性介质中的颜料分散388
21.4分散设备和分散过程392
21.4.1盘式高速分散机392
21.4.2棒销式研磨机394
21.4.3球磨机394
21.4.4介质磨机395
21.4.5三辊磨和双辊磨397
21.4.6挤出机397
21.4.7超声分散397
21.4.8直接调入颜料398
21.5分散程度的评估398
综合参考文献400
参考文献400

第22章颜料对涂膜性能的影响402
22.1PVC与CPVC402
22.1.1CPVC的影响因素402
22.1.2CPVC的测量403
22.1.3乳胶漆的CPVC∶LCPVC404
22.2涂膜性能与PVC的关系406
22.2.1机械性能406
22.2.2涂膜孔隙率的影响410
22.2.3对固化和成膜的影响411
参考文献411

第23章施工方法413
23.1用漆刷、平板漆刷和手工辊筒施工413
23.1.1用漆刷和平板漆刷施工413
23.1.2用手工辊筒施工414
23.2喷涂414
23.2.1空气喷枪416
23.2.2无气喷枪417
23.2.3静电喷涂418
23.2.4加热喷涂419
23.2.5超临界流体喷涂420
23.2.6喷涂施工型涂料配方的考量420
23.2.7过喷漆雾的处理421
23.3浸涂和流涂422
23.4辊涂423
23.5淋涂424
综合参考文献425
参考文献425

第24章漆膜缺陷427
24.1表面张力427
24.2流平429
24.3流挂和滴痕432
24.4回缩、缩孔及相关缺陷434
24.5发花和浮色：锤纹涂料437
24.6起皱：皱纹漆439
24.7起泡和爆孔440
24.8起泡沫442
24.9沾污442
综合参考文献443
参考文献443

第25章溶剂型涂料和高固体分涂料445
25.1底漆446
25.1.1底漆的基料446
25.1.2底漆的颜料化447
25.1.3高固体分底漆448
25.2面漆449
25.2.1面漆的基料449
25.2.2低VOC溶剂型涂料的配方452
综合参考文献455
参考文献455

第26章水性涂料457
26.1水稀释性涂料458
26.2乳胶涂料461
26.3乳液涂料463
综合参考文献465
参考文献465

第27章电沉积涂料467
27.1阴离子电沉积涂料468
27.2阳离子电沉积涂料469
27.3影响电沉积的因素472
27.4电沉积涂料的涂装474
27.5电沉积的优缺点475
27.6自沉积涂料477
综合参考文献478
参考文献478

第28章粉末涂料479
28.1热固性粉末涂料的基料479
28.1.1环氧基料481
28.1.2混合型基料481
28.1.3聚酯基料482
28.1.4丙烯酸基料484
28.1.5含硅基料484
28.1.6UV固化和热压粉末涂料484
28.2热塑性粉末涂料基料486
28.3热固性粉末涂料的配方486
28.4粉末涂料的制造490
28.4.1生产490
28.4.2质量控制492
28.5施工方法492
28.5.1静电喷涂法493
28.5.2其他施工方法495
28.6优缺点497
综合参考文献498
参考文献498

第29章辐射固化涂料501
29.1紫外线固化501
29.1.1吸收：关键过程502
29.2自由基紫外线固化504
29.2.1单分子光引发剂（Ⅰ型引发剂，PI1）504
29.2.2双分子光引发剂（Ⅱ型引发剂，PI2）506
29.2.3大分子光引发剂506
29.2.4氧阻聚506
29.2.5自由基紫外线固化用漆料507
29.2.6水性紫外线固化涂料511
29.3阳离子紫外线固化512
29.4自由基/阳离子杂化聚合513
29.5颜料的影响513
29.6电子束固化涂料515
29.7紫外线/热双重固化516
29.8其他应用516
29.9优缺点及进展517
参考文献519

第30章金属底材产品用涂料521
30.1汽车原厂涂料521
30.1.1汽车涂装工艺521
30.1.2电沉积涂料配方523
30.1.3汽车中涂524
30.1.4汽车底色漆525
30.1.5汽车罩光清漆526
30.1.6工厂修补工艺529
30.2家用电器涂料530
30.3罐听容器涂料531
30.3.1罐听内壁涂料533
30.3.2罐听外壁涂料534
30.4卷材涂料535
30.4.1卷材涂料的优点和局限性538
30.5航空涂料539
综合参考文献541
参考文献541

第31章非金属基材产品用涂料543
31.1木器涂料543
31.1.1木制家具涂料543
31.1.2水性木器涂料546
31.1.3紫外线固化家具涂料547
31.1.4面板、护板和地板涂料548
31.2塑料涂料550
31.2.1模内涂料550
31.2.2模后涂料551
综合参考文献555
参考文献555

第32章建筑涂料558
32.1室外房屋漆和底漆559
32.2内墙平光漆和半光漆566
32.3高光磁漆571
32.3.1醇酸高光磁漆571
32.3.2高光乳胶磁漆573
综合参考文献576
参考文献576

第33章特种涂料579
33.1维护涂料579
33.1.1屏蔽性涂料体系580
33.1.2富锌底漆体系584
33.1.3含钝化颜料的底漆体系586
33.1.4在工业维护涂料表面的复涂587
33.2海洋涂料588
33.2.1水线上和内部涂料588
33.2.2水线及水线下涂料589
33.2.3其他类型的海洋涂料591
33.3汽车修补涂料591
33.4交通标线涂料595
参考文献595

第34章功能涂料599
34.1超疏水和超亲水涂料599
34.2防覆冰涂料602
34.3自修复涂料603
34.4环境响应涂料604
34.5抗菌涂料605
参考文献605

索引607