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未來艦船涂料行業的發展趨勢如何這篇文章將告訴你

2019-07-09 10:53:48 作者：付大海曹京宜來源：百度百科分享至：

從日常用品到國防尖端產品，涂料的身影無處不在 , 它起著重要的防銹、防腐、防污、裝飾、消音、隔熱、防火以及吸波、吸聲、反紅外等特定功能。涂料工業是一個與石油化工、高新材料、能源交通、機械制造等眾多行業交叉相聯的技術行業體系，也歷來被視為所在國家工業發展水平的一個重要 “窗口” 。艦船是一個由船體、機電、電子、武備等高科技產品組成的復合體 , 艦船的綜合性能反映了一個國家的科技發展水平。作為艦船主要防護手段之一的涂料，遍及艦船各個角落，所以 , 艦船雖小，但涂料品種齊全，幾乎涉及大部分工業涂料品種，是涂料工業水平的縮影和具體表現。

我國作為一個發展中國家 , 艦船涂料水平與其它發達國家相比 , 除防銹、防腐、防污三大基本性能外 , 在施工性能、開罐性能、環保性能、通用性能以及特種功能涂料方面還存在較大差距，研究國內外艦船涂料發展趨勢，找出存在的具體差距和努力方向，對于盡快縮短與國際先進水平的差距，延長艦船使用壽命 , 保障和提高艦船戰斗力，具有重要和深遠的現實意義。

總體而言，艦船涂料也脫離不了整個世界涂料工業的發展趨勢 , 以 “ 五 E” 為主導發展方向 ,即：高性能；易施工 ;經濟；節能 ;環保。

1 防污涂料向無毒、低毒方向發展。

一直以來，有機錫防污涂料在使用年限上達到了 4 ～ 5 年的長效保護效果 , 但隨著有機錫防污涂料在 2008 年之前全球范圍內禁止使用，防污涂料已經開始走向低公害和無公害。目前得到成功應用的是無錫自拋光涂料，年限可達 3 年。其中以生物避忌劑和低表面張力的防污涂料最有可能達到無毒長效的要求，是今后的發展方向。日本研制成功了一種以脫水沸石粉和電解銅粉為防污劑的新型防污漆 , 而有機硅改性環氧、氨基烷基硅烷、氟多醇聚氨酯等低表面張力防污涂料研究已經取得很大進展。美國研制的涂在環氧底漆上的有機硅彈性體防污涂料 , 當船速大于 30 節時，可沖去附著海生物 , 已達到 3 年以上防污水平 , 該技術目前主要用于小船 , 如果能與水下刮船器配合使用 , 也可用于各種船舶。此外還有導電防污涂料，利用電解產生局部酸性環境防污 , 但由于需要外加電流和導電涂層，在船底使用時可能產生意外的加速腐蝕，目前僅用于局部固定設施，如發電廠排水口等處。

2 防銹涂料向重防腐、環保、低表面處理要求方向發展

2.1 重防腐涂料

所謂重防腐涂料是指在嚴酷環境中比常規涂料有更長保護期的防腐涂料 , 具有厚膜、高固體分、雙組分等特征。重防腐是一個系統工程，涉及使用環境、材料選擇、配套設計、施工質量控制等各方面，且根據使用環境和維修難易程度 , 對不同的使用對象，有不同的使用年限要求 , 如電視塔和大型橋梁一般要求 20 年，輸油管線要求 10 ～ 20 年 , 船舶及酸、堿、溶劑等場合要求 5 ～ 10 年，普通鋼結構 5 年以上。重防腐涂料一般通常由底漆、中間漆和面漆組成，由于通常面漆的壽命遠不及防銹漆 , 所以底漆的性能尤其重要 , 無機富鋅涂料是公認的重防腐涂料通用底漆。此外，熱噴涂（鋁、鋅、陶瓷）涂層在很多場合可以比富鋅涂料更有效。新型涂裝設備，如無溶劑雙組分涂料噴涂技術為重防腐涂料的使用提供了更好的技術保障。目前重防腐涂料體系的問題是缺乏長效的實際使用數據支持 , 沒有有效的加速測試方法。

2.2 玻璃鱗片涂料

在涂層上通常存在微孔，主要有兩大類。分子空隙產生的 10-5cm ～ 10-7cm 孔隙，溶劑揮發產生的 10-2cm ～ 10-4cm 孔隙，溶劑揮發產生的孔隙是水汽、鹽霧等腐蝕產物滲入的主要通道，在這方面，鱗片涂料有很好的阻擋效果，從而成為重防腐涂料底漆的重要選擇。涂料中的鱗片材料主要有片狀的云母、云母氧化鐵、石墨、鋅粉、不銹鋼和玻璃鱗片。片狀云母、云母氧化鐵、石墨等由于價格便宜 , 在船舶防銹涂料中得到大量應用 , 而玻璃鱗片的厚度為（2 ～ 5）μm , 粒徑在150μm （100 目）以下 , 在一層涂層中可以同時形成幾十層阻擋層 ,但價格較貴，在橋梁等建筑中最為常用。隨著對艦船涂料更長效的要求 , 玻璃鱗片類型的重防腐涂料將會得到廣泛的應用。

2.3 成熟的船舶長效涂料

目前就船舶涂料而言 , 無機富鋅底漆+環氧中間層 +脂肪族聚氨酯面漆性能最好 , 其次為無機富鋅底漆+環氧中間層 +乙烯類面漆 , 雙組分環氧底漆+有機硅改性醇酸也可用于一般場合。在修船中，由于無機富鋅涂料有嚴格的表面處理要求，所以采用有機富鋅涂料作底漆或直接使用雙組分環氧底漆可以取得很好的使用效果。

2.4 氟涂料

由于氟原子體積比氫原子大，氟碳鍵的鍵能比碳碳鍵高得多，所以含氟涂料具有比普通有機涂料更好的耐熱、防腐、耐候和不粘性能。面世以來 ,得到了廣泛的應用。最初氟涂料是用于餐具作為不粘涂層的聚四氟乙烯（PTFE）粉末 , 需要在360 ℃～ 380 ℃下烘烤（15 ～ 30）分鐘，施工困難 ;隨后出現了以乙烯、丙烯、烷基醚和氟氯乙烯的共聚物，烘烤溫度逐漸降至 250 ℃～ 260 ℃，但應用范圍仍局限在小型產品上 ;隨著氟乙烯乙烯基醚（FEVE）樹脂的出現，用異氰酸酯固化劑實現了常溫（或烘烤）固化，大大拓寬了其應用范圍 , 國內外都已經出現了現場使用的常溫固化型氟涂料，主要作為長效防腐和耐候涂料使用。另一種常溫固化氟涂料為水溶型的，可以用水性氨基樹脂作交聯劑。當然 , 聚四氟乙烯改性以后 , 性能已經有相當程度的下降。目前氟涂料價格較高，尚未在船舶上得到廣泛應用。而采用高質點復合破碎技術將顆粒狀聚四氟乙烯粉碎成納米級微粒的同時與普通溶劑形成膠狀物，將其與其它樹脂混合可以制成不同含氟量的涂料。初步試驗證明 , 該涂膜具有聚四氟乙

烯光滑不粘的特性和優良的防銹、防腐和防污性能，且價格相對低廉，有望成為新一代多用途氟涂料。

2.5 低表面處理要求涂料

重防腐涂料等長效防銹底漆通常要求嚴格的表面處理，而在實際使用中，尤其是在修理行業 , 面對結構復雜、空間狹小、施工條件限制及不同原始表面狀況等因素，難以實施和達到所要求的表面處理標準。所以國際上開始出現只需除去鐵銹、油脂及污物的高性能低表面處理要求底漆 , 如日本中國涂料公司的 BISMAX 環氧瀝青底漆等。海軍裝備技術研究所率先研制出了具有高性能環氧涂料特征的 “H2000 帶濕帶銹涂裝底漆” 和 “ 帶油涂裝底漆” , 目的性明確，不但降低了表面處理要求，而且防銹性能也達到了現有長效環氧涂料的水平。

2.6 通用防銹涂料

由于船舶各部位所處環境各異，其涂料配套各不相同，但對防銹底漆的要求可以是一致的，為了簡化配套、施工和管理程序 , 提出了防銹漆盡可能通用的要求，目前國外或合資廠家，一般都有通用底漆 , 如 IP 公司的Interturf262 , 而國內廠家產品通用性較差。

2.7 維修中間涂料

由于長效防銹涂料的出現，底漆與面漆壽命不同，帶來了舊底漆與新面漆的涂裝問題，為了保留底漆的作用，除了采用輕度噴砂和打磨除去面漆和打毛表面的處理外 , 更需要一種能與硬質、光滑、不溶的涂層表面可以良好結合的中間漆。目前國內還沒有這種專用漆 , 暫時用單組分揮發型涂料 , 如氯化橡膠防銹漆代替。特別是高性能氟涂料的出現，使得該類涂料的需求更加迫切。

2.8 無鉛鉻防銹涂料

紅丹、鋅鉻黃是防銹性能最好的顏料和緩蝕劑、銹轉化劑，目前仍大量用于船舶防銹漆中，但由于鉛、鉻對人體危害極大并污染環境 , 某些國家已經禁止使用。經過改進的磷酸鋅/氧化鋅、聚磷酸鋁和鍶黃已基本上達到了紅丹和鋅鉻黃的作用和性能 , 而新一代的防銹顏料也在不斷出現，不含鉛鉻的防銹涂料已經可以取代紅丹和鋅鉻黃防銹漆 ,所以 , 應該首先立法禁止該類涂料的使用。

3 液艙涂料向淺色、高固體分、無溶劑方向發展

3.1 淺色液艙涂料

液艙包括水艙、油艙、污水艙、壓載水艙、電瓶艙等，目前采用的涂料主要是環氧瀝青和環氧涂料，除飲水艙漆外，大多是深紅、暗黑的，雖然防腐性能能達到要求，但由于深顏色的涂膜在照明條件有限的艙室難以發現其缺陷和使用后的狀況，現在已經開始使用淺色涂料 , 原環氧瀝青涂料中含有致癌物的瀝青被石油衍生烴（如石油樹脂）取代或直接使用淺色的環氧涂料。

3.2 高固體分和無溶劑涂料

由于艦船艙室狹小，空氣難以流通 , 因而對涂料的有機溶劑揮發含量和毒性限制有更高的要求 ,高固體分涂料應該完全取代目前使用的溶劑型涂料，并逐漸向無溶劑涂料方向靠近。高固體分涂料指重量固體分大于 80 %、體積固體分大于 60 %的涂料 , 主要是采用雙組分低粘度樹脂配制，目前技術是成熟的，性能相當好。而無溶劑涂料除了要采用雙組分低粘度樹脂外，還需要采用活性或非活性稀釋劑 , 其結果是給涂膜帶來了相對的小分子結構，影響了涂膜的性能。此外 , 目前無溶劑涂料粘度較大，在施工上需要采用專用噴涂設備，通常不宜手工刷涂。雖然無溶劑涂料在性能上比溶劑型涂料差一些 , 但因為其不含有機溶劑的環保特征，所以應大力推進該類涂料的使用進程。

3.3 改性環氧涂料

在各種涂料中，環氧樹脂具有突出的附著力和耐蝕性能 , 而且通過改變顏填料和固化劑等手段 ,可以制成多種多樣、性能各異的涂料品種，是世界上使用最廣泛、最為重要的防腐涂料品種，在我國涂料用樹脂的生產中 , 環氧樹脂的品種最多、性能最穩定 , 約 40 %的環氧樹脂被用于制造涂料。環氧樹脂在紫外線下會發生粉化，一般不作為戶外面漆使用，但其粉化的速度很慢，如果不考慮外觀，單從保護基材的角度看 , 仍然可以使用，尤其是脂環族環氧樹脂具有較好的耐候性能。此外 , 純環氧樹脂脆性較大 , 一般在環氧中添加增韌劑 , 如鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、氯化石蠟等 , 約使用一年左右，增韌劑揮發，涂膜脆性急劇增大 , 在機械沖擊下會發生脫層等弊病，所以 , 目前一般用柔性樹脂對環氧進行改性，稱為改性環氧樹脂和改性環氧涂料。目前船舶通用防銹漆應采用改性環氧涂料取代。

4 船殼涂料向性價比更合理和多功能方向發展

現有船殼漆中 , 按性能和價格的高低依次分為丙烯酸聚氨酯、丙烯酸改性高氯乙烯、氯化橡膠、有機硅改性醇酸、醇酸。在上述船殼漆中 , 由于在生產氯化橡膠過程中會釋放大量有害人體和環境的氣體 , 一些發達國家已經不再生產該樹脂 , 將被不污染環境的高氯乙烯和聚醚樹脂取代。在選擇上，可根據性價比和維修涂漆次數的需要進行 , 一般不參與檢閱、檢查的軍輔船可選用長壽命的高性能丙烯酸聚氨酯船殼漆 ;經常接受檢閱、檢查、出訪的艦船采用中等壽命的單組分丙烯酸改性高氯乙烯、有機硅改性醇酸船殼漆為好 , 以便進行經常性的刷新，保持嶄新的艦容艦貌；而醇酸船殼漆 , 可用于經常進行維修的交通艇等小型艦艇。熱反射船殼漆的出現，為船殼漆增添了一個新的品種，尤其在南海地區，使用我國八五攻關成果的該類型涂料可明顯降低船艙的溫度 5 ℃～ 7 ℃（國外可達 20 ℃），是新一代船殼涂料。能夠使銹蝕轉化為無色的自清潔船殼漆也將成為另一種功能性船殼涂料新品種。

5 生活艙涂料向水性化方向發展

除了水性無機富鋅底漆外，其它水性防銹漆受到閃銹、水分揮發、附著力等一系列影響 , 短期內還難以用于艦船。而水性生活艙漆，作為面漆可具有環保、易于重涂的特性，并與生活艙半光、亞光的要求吻合。隨著雙組分水性聚氨酯和環氧樹脂及高氯乙烯和改性醇酸乳液等高性能水性樹脂的出現，研究和使用水性生活艙涂料已成為必然。

6 甲板涂料向長效、多功能方向發展

現代甲板涂料要求在長效的同時具備高彈性、耐磨防滑、輕質、抗沖擊，近來還出現了熱反射甲板漆 , 目前使用的聚氨酯彈性甲板漆，其性能已能滿足上述各種要求，但施工較困難 , 可進一步開發成粘貼的防滑墊 , 用于狹窄的走道和舷梯根部等部位。

7 特種涂料將越來越多地用于艦船

艦船是一個特殊的多功能集成載體 , 所使用的涂料品種復雜 , 尤其是能起到各種特殊作用的涂料，較之其它任何物體都要多得多。目前在船上使用得還不夠，但隨著國內外形勢和科技的發展，必將使用越來越多的特種涂料，除熱反射、自清潔、防結露、防冰凍等特種涂料外 , 還有下列涂料。

7.1 耐熱涂料

目前的耐熱涂料主要是無機富鋅類涂料 , 用于排煙管等部位，一般耐熱部位使用常規耐熱涂料 ,但缺乏用于導彈發射架等部位的耐高溫涂料。這些涂料通常需要特殊的施工和干燥方式 , 使用不便 ,所以其發展方向是能夠常溫固化、常規施工、耐高溫兼具防腐功能，如美國 ORPAK 的高溫陶瓷PYRRHOS -1600 可耐溫 850 ℃，可噴涂或刷涂 ;由無機硅、鈦等組成的 BSX738 , 可耐 1093 ℃，并可以常溫干燥。

7.2 防火涂料

用于彈藥艙等部位，其發展方向是水性化，透明，燃燒時無毒 , 防火時間長并兼具裝飾作用，如日本研制出的一種防火涂膜僅（1 ～ 2）mm , 起火時可發泡膨脹（25 ～ 50）倍，耐火時間長達 1 小時。

7.3 熒光涂料

主要用于在黑暗條件下作指示 , 其發光材料已經從放射性物質到無機鹽類，要求具有水性、高輝度、長時間、低公害的特性。如大連發光科技股份公司利用稀土元素激活的堿土鋁酸鹽和硅酸鹽制成的蓄能型發光材料，蓄光（10 ～ 20）分鐘，可發光（8 ～ 12）小時，亮度和時間是傳統發光材料的（30～ 50）倍 , 曾被用于包括美國世貿大廈在內的許多建筑中，作為指路標志，無毒、無害、無放射性。

7.4 變色涂料

主要用于監測裝備運行狀況，其發展方向是水性、廣譜，目前較成功的民用產品有（20 ～ 30）℃之間的溫度計等 , 而艦船裝備要求的顯示溫度則寬得多。

7.5 吸聲和阻尼涂料

一種降低噪音和防聲納探測的涂料，消聲瓦利用空腔將聲轉化為熱能而被消耗 , 是一種較為成熟的防聲納探測方法。但由于其施工方法、厚度、重量等方面的缺陷，大大限制了它的應用范圍。其發展趨勢是采用施工簡單、涂膜較薄的吸聲涂料來解決，如英、美采用（30 ～ 40）mm 聚氨酯發泡材料加多孔材料制作吸聲涂料，吸聲率可達 70 %～90 %。

7.6 可見光、紅外、雷達波和激光偽裝涂料

在戰時，這些偽裝涂料能有效地降低艦船被發現和被導彈攻擊的可能性。可見光偽裝涂料也稱迷彩涂料，主要是制造與背景相似的色彩和亮度 , 陸上裝備一般采用接近樹木、山丘顏色的 3 ～ 4 色混拼 , 艦船裝備采用與海水接近的藍灰和深灰等單色。紅外隱身涂料利用熱屏蔽、低發射、輻射轉移等材料達到降低紅外輻射特征的效果。雷達波吸收涂料利用 “諧振” 和 “吸收” 材料使雷達波反射率降低。激光隱身涂料就是消除或削弱激光的反射強度。在隱身設計中，形狀和材料設計是第一位的，涂料作為一種必要的輔助隱身手段也得到了廣泛的應用 , 目前具有隱身功能的英國 23 型導彈護衛艦、德國 M EKO 系列驅護艦和 “加利法克斯” 級驅逐艦、日本 “雨村” 級和 “金剛” 級驅逐艦、美國“阿利·伯克” 級驅逐艦和 “埃拉特” 級護衛艦、法國 “拉非特” 級護衛艦、瑞典 “斯米奇” 隱身艦、俄羅斯“基洛夫” 號導彈巡洋艦和無畏級護衛艦等已相繼投入現役。更先進的英國 “海幽靈” 號、美國 DD21 陸地攻擊驅逐艦、瑞典 “瑞斯比” 輕型護衛艦正在加速研發中。隱身技術研究的方向是復合隱身 , 要同時兼具多種隱身功能 , 如可見光、紅外和雷達波綜合隱身涂料、紅外和激光兼容偽裝涂料等，而雷達波隱身涂料向寬頻和多頻發展。如瑞典最新開發出的BM X -U LCAS 多波段超輕型偽裝網，具有可見光、紅外和毫米雷達波的綜合隱身功能。德國將多波段隱身材料與熱紅外、微波、毫米波低反射材料結合研制出多頻譜隱身涂料。美國利用（5 ～ 75）微米直徑的鍍金屬微球等技術研制出了 1 ～100GHz 的寬頻隱身技術。與之相比 , 國內在多功能和寬頻技術上尚存在較大差距。

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