6.1深潛固體浮力材料

6.1.1概述

海底蘊藏的石油及天然氣極為豐富，它為世界長期廉價的能源供應提供了保證。目前開采的近海油氣田水深都在300m左右，隨著海洋開發(fā)科學的興起，首先需要對大陸架以及深海進行勘探和考察。在深水作業(yè)采用ＲＯＶ，這樣才能長時間的工作，而且一旦發(fā)生故障，即可迅速進行干預。

在計算機支持下的水下操作系統(tǒng)安裝好后，首先要檢查、及維護保養(yǎng)，還要進行修理，都是通過ROV。為了解決深潛拖體、深潛器和水下機器人等的耐壓性、結構穩(wěn)定性，提供足夠的凈浮力， 開始研制高強度固體浮力材料（solid buoyancy material, SBM） 以替代傳統(tǒng)的耐壓浮力球和浮力筒。

浮力材料實際使用時需要長期浸泡在水中，要 求其耐水、耐壓、耐腐蝕和抗沖擊。在水中使 用的深度不同，對它的強度要求也不同，水深 增加，材料的強度也增加，相對密度隨之增大， 但浮力系數(shù)降低。水中使用的浮力材料，要求 吸水率低，吸水平衡的時間短。在浮力材料本 身不能滿足防水要求的前提下，還需在浮力材 料外表面包敷防水層，同時還要保證外表面包 敷材料耐腐蝕和抗沖擊，以延長它的使用壽命。

高強度浮力材料主要用于水中設備的配重，漂浮于水面或懸浮于水中的浮纜、浮標，海底埋纜機械及聲多普勒流速剖面儀，零浮力拖體、ROV等。使用條件不同，對其性能要求也不一樣。

隨著海洋技術的開發(fā)，高強度浮力材料的應用前景廣闊。

6.1.2固體浮力材料的分類

固體浮力材料實質上是一種低密度、高強度的 多孔結構材料，屬復合材料的范疇，分三大類： 中空玻璃微珠復合材料、輕質合成材料復合塑 料和化學泡沫塑料復合材料。

中空玻璃微珠復合材料是由空心玻璃小球混雜在樹脂中形成的，空心玻璃小球占60%-70%的體積。

復合塑料是由復合泡沫和低密度填料組合改性而成。

化學泡沫塑料復合材料是利用化學發(fā)泡法制成的泡沫復合材料。主要用于海面浮標系統(tǒng)。

6.1.3國內外發(fā)展概況

1.國外概況

在國外，從20世紀70年代就開始高強度浮力材料的研制，現(xiàn)在美國、日本和俄羅斯等國家已經(jīng)解決了水下6000米用低相對密度浮力材料的技術難題，并已形成系列標準。

美國洛克希德導彈與空間公司研制了兩種用途的固體浮力材料：一種是用于淺海的固體浮力材料；一種是深潛用的固體浮力材料。

日本海洋技術中心對固體浮力材料的研制開發(fā)大體上分為三個時期：一是1970年水深300m的潛水作業(yè)；二是20世紀80年代初研制載人深潛器“深海6500”；三是1987年開始研制1 萬米深的水下機器人。

俄羅斯目前也研制出6000m水深固體浮力材料。

2.國內概況

國內浮力材料一般采用聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹脂泡沫或其它 發(fā)泡塑料。與國外同等材料相比，成本低，但耐壓強度低， 浸水一段時間后，會吸水，失去浮力，使用可靠性差，最 大工作水深400米左右。

淺海固體浮力材料采用軟木、浮力球、浮力筒及合成泡沫塑料或合成橡膠，深海用固體浮力材料尚無單位研制。

6.1.4微球復合泡沫材料制備技術

1.制備方法

微球復合泡沫材料的性能與制備技術有很大關系。微球殼壁很薄，不耐剪切和高壓，在成型中應 避免高剪切力和高壓力存在。

1）澆注法：適合環(huán)氧、聚酯等液體樹脂。這種 方法優(yōu)點是可以不受產品大小及形狀的限制。 但是最終混合物的黏度較大，陷入的氣泡不容 易排出，且填充量較低，制品的相對密度較大。

2）真空浸漬法：該法制得的復合泡沫質量均勻， 微球的填充率高。但生產規(guī)模有限，制造大型制品困難。

3）液體傳遞模塑法： 該法的生產規(guī)模可不受限制。但微球的填充量較低，分布均勻性差。

4）顆粒堆積法：要求基體為粉末。這種方法可以不受液體樹脂混合粘度大和不易注模等缺陷的影 響。是制備三相復合泡沫材料的方法。但樹脂含 量減少，制品的強度會隨著降低。

5）壓塑法：該法微球填充量高，生產規(guī)模不限， 成形周期短。

6.2艦船防污涂料

6.2.1海洋附著生物的種類和危害

1.海洋附著生物的種類

海中生長繁殖數(shù)萬種生物和上千種附著生物，常見的有100多種，分為微生物、污損植物、附著動物三大類。其中最常見及危害最大的是以下幾種：

（1）附著動物。包括藤壺類（根據(jù)地域和形態(tài)的不同， 分為三角藤壺、赤藤壺、立島藤壺、白洲藤壺等） 雪爾普拉類、軟體動物類（牡蠣、冰海鞘、各種海貝）、苔蟲類（石灰蟲類等）、海綿類（石灰海綿等 ）。

（2）附著植物海藻類（硅藻、滸苔等）。

海洋附著生物的特點及影響因素（4條）

（1）附著生物的種類及數(shù)量隨海域及生態(tài)環(huán)境而改變；同一海灣，由于季節(jié)、生物洄流路線變化、污染程度、海水含鹽量等的改變，其附著生物的種類及數(shù)量可能在不同年度之間發(fā)生改變。

（2）附著表面的性質不同，其附著也不同。

附著表面的性質包括以下幾方面：

（a）表面粗糙度。實驗證明光滑的表面不利于生物附著，從減阻的要求出發(fā)也需要粗糙度盡可能低的表面。

（b）表面張力。低表面能的表面憎水，不利于生物附著。

（c）底材的剛性和彈性模量。附著生物在堅硬的底材上容易附著，在柔軟和不穩(wěn)定表面上難于附著。

（d）底材表面的微觀化學環(huán)境。表面pH<5或pH>9的微酸性或堿性環(huán)境，以及一定濃度防污劑的存在可防止生物附著。

（3）水流速度也有影響

一般認為當水流速率大于5mil/h,附著生物不能附著在船底。在正常航速下沒有生物附著，當其停泊超過一定時間（如48小時）后存在附著的可能性。

（4）光線對生物附著有影響。

藻類等植物喜光，進行光合作用，它們一般生長在水線以下的1.5m以上，而且主要在春秋季。藤壺卻喜歡黑暗，附著在水下1.5m及船底。通常防污涂料以氧化亞銅為防污劑，呈棕紅色，現(xiàn)在黑色、淺藍、淺綠等防污涂料也有使用。水下附著生物對顏色的選擇性不很明顯。

3.附著生物對海洋設施的危害

經(jīng)試驗證明：在青島港一個生長旺季（6-10月），每平方米可附著生物大于20kg，發(fā)電廠的冷卻水管道每年損失有效直徑50-100mm。

數(shù)據(jù)表明：對于萬噸以上的遠洋輪，其船底污損5%，燃油消耗將增加10%，每年的經(jīng)濟損失超過100萬美元。

海上鉆井平臺的支柱附著大量附著生物后不僅給其移位帶來麻煩，還可能因為重心移動在拖運過程中傾覆。

4.防污涂料的應用范圍

迄今為止，最實際又最經(jīng)濟的是防污涂料的應 用。

防污涂料主要應用于如下領域：

（1）海洋船舶（按特點分為遠洋運輸船、近海 運營船、艦艇、漁船等）防污涂料

（2）海水冷卻管道

（3）海水養(yǎng)殖

（4）發(fā)電廠冷卻塔（防藻）等。

6.2.2防污涂料的特點和技術要求

防污涂料的作用，從本質上講就是提供一個在規(guī)定的有效期內無生物附著的涂層表面——它可以采用不同的防污原理，但目前最實用的還是使用防污劑有效控制濃度，抑制生物附著。這就要求防污涂層達到防污劑可控的緩慢釋放的要求，即有一個穩(wěn)定有效的防污劑滲出率。

影響防污性能的因素十分復雜。除了環(huán)境和生物的多樣性和差異性之外，直接與防污性有關的主要因素有：

1.環(huán)境因素

（1）海水溫度、含鹽量、pH。

（2）海水污染程度（油污可封閉涂層）

（3）干濕交替的周期（氧化亞銅在空氣中易生成堿式碳酸銅而使防污涂料失效）。

2.船舶的種類及運營狀態(tài)

（1）船速。普通商船正常航速為10mil/h，戰(zhàn)斗艦艇的航速可達30mil/h以上。它們對防污涂層的機械性能和防污劑流失速度有不同的要求。

（2）在航時間和停泊間隔

（3）滿載或空載。水線部位的涂層對于干濕交替要有耐受性。

（4）上塢檢修期實際上確定了所用防污涂料的有效期。

3.防污涂料配方設計的主要因素

（1）防污劑及防污劑組合優(yōu)化

（2）防污劑滲出控制原理和方式的選擇

（3）樹脂成膜物及顏料體積濃度的確定

（4）助劑——防污劑滲出促進劑、增塑劑、流變添加劑

（5）防污涂層膜厚及涂裝方法的控制需要特別注意的是防污性能的評價方法。

由于影響因素的復雜性，至今尚無標準可循。防污涂料 的期效也是相對的概念，主要由使用要求來確定。例如， 大中型船舶的塢修期一般為3-5年，普通近海運輸船和  漁船為2年，而小型漁船一般半年至一年即上岸一次。

因此，對防污涂料期效的要求可粗略地分為5年、3年、2年、1年等。其中艦船和民船的運營狀況和海域不同， 對防污漆的要求也不盡相同，在防污涂料配方設計中必須加以考慮。

6.2.3防污涂料的類型和配方原理

自人類接觸海洋的那天起就與附著生物的污損作斗爭，古人都是用木材造船，可用于防污的只有石油瀝青或煤焦油瀝青；中國古代大量使用桐油保護木材。后來人們認識到銅可以防污，就采用銅箔來包覆船底。直到19世紀后期，由于化學工業(yè)的發(fā)展提供了銅、汞、鉛、砷等化合物防污劑，以及天然和合成樹脂等成膜物以后，現(xiàn)代意義上的防污涂料才開始出現(xiàn)。

防污涂料的開發(fā)最重要的是選擇適當?shù)姆牢蹌?或復合防污劑組合，然后通過配方設計達到有效的防污劑緩慢控制釋放的目的。

防污劑必須達到以下條件：

（1）具有廣泛的抗生物譜。在足夠低的濃度下 即可阻止附著生物和植物的生長。

（2）在海水中的溶解度足夠低，在保證其有效滲出濃度時，又避免過快的溶解和流失。

（3）符合環(huán)境要求。首先對涂料的生產和施工 人員無害；更重要的是對海生物無害。

為了達到防污劑的有效控制釋放，人們采用了不同的技術途徑，從歷史上看大致可分為如下幾種類型：

1.基料不溶型

防污涂料的成膜物主要是不溶于海水的合成樹脂——乙烯類、氯化橡膠、聚丙烯酸酯以及煤焦油瀝青等。其中由于防污劑填充量及改性樹脂和助滲出劑不同又分為接觸型和擴散型兩類。

2.基料可溶型防污涂料

主要特征在于樹脂成膜物在海水中是可溶的，它們 與防污劑同時溶解于海水，可以不斷刷新其表面， 保持良好的防污性。基料可溶型防污涂料又可分為傳統(tǒng)型及自拋光型兩大類。

3.新型防污涂料

推動防污涂料技術進步的基本動力在于發(fā)展高性能、低污染的涂料及防污技術。在滿足性能的前提下，應盡可能減少對環(huán)境的沖擊，這就必須尋找低污染的或對海洋生態(tài)環(huán)境無害的防污劑或防污技術。這項工作是非常困難和艱巨的。新型防污涂料有以下幾種類型：

1）以可溶性硅酸鹽為基礎的防污涂料

海洋生物適宜的海水環(huán)境的pH為7.5-8.5.在更酸或更堿性的環(huán)境中附著生物難以生長。眾所周知，新澆鑄的混凝土表面呈強堿性，其水下結構在相當時期內無生物附著。從20世紀70年代開始有人探索堿性硅酸鹽作為無毒防污劑的可能性。80年代初有專利發(fā)布，但尚未有產品使用的信息。

2）低表面能防污涂料

20世紀60-80年代是低表面能防污涂料發(fā)展的高峰期。

每年發(fā)表的專利達數(shù)十件。應滿足以下要求：

（1）表面能足夠低

（2）具有不斷更新其表面能力

（3）與防腐底漆有良好的附著力和配套性。

3）仿生防污涂料

主要涉及的工作為：

（1）生物防污劑的提取和分離。

從海生物中提取具有防污作用的物質的目的，在于開發(fā)新型低毒和無毒的防污劑。

（2）活性生物酶的分離鑒定。

海螃蟹等貝類長期不長生物。經(jīng)深入研究，其表面至少存在6種以上的酶，它們能夠破壞藤壺粘液質的固化附著。采用生物代謝物和生物酶。這些研究尚處于試驗室階段。

（3）生物可降解吸水膜防污。

大型海洋動物、魚類的表面有一層十分光滑的粘膜。它具有很好的吸水性，水阻力很低，附著生物不可能著床。它們主要是可再生的粘液蛋白。受此啟發(fā)，近年來開發(fā)的一種可生物降解的乳酸為基礎的高吸水樹脂成膜物，然后結合低毒低污染的防污劑的防污涂料已見報道。

6.2.4玻璃鋼船防污漆

玻璃鋼即玻璃纖維增強塑料，是一種以合成樹脂（主要是不飽和聚酯樹脂）為粘合劑，以玻璃纖維及其制品為增強材料的熱固性塑料，因其成形固化容易，質量輕，機械強度高， 耐腐蝕，廣泛用于造船業(yè)以代替金屬、木材。國外近海作業(yè)船只中玻璃鋼船已相當普及，我國玻璃鋼船發(fā)展較晚，其建造使用尚不具規(guī)模。

玻璃鋼材料耐腐蝕性好，表面平整光滑，但不涂防污漆的船只下水航行幾個月后，船底表面就會長滿附著生物，嚴重影響船只航行速度。玻璃鋼屬于固化硬性的高分子材料，不同于鋼鐵、木材，表面粗糙度差，要求防污漆及配套涂料對玻璃鋼表面有較強的附著力。

玻璃鋼船體在制造過程中，首先是在船體模具表面涂一層脫模劑（一般為蠟質材料）， 然后涂刷樹脂膠液，鋪玻璃纖維布，依次邊鋪布邊刷膠液。船體成形脫模后，表面會殘留一層脫模劑，它的存在直接影響涂料對玻璃鋼表面的附著力。因此在船體涂漆之前需先進行表面預處理。

玻璃鋼船底防污漆多配合底漆配套使用，先涂1-2道底漆，再涂防污漆，以增進防污漆與玻璃鋼表面的附著力。底漆要求耐海水性好， 對玻璃鋼表面有較強的附著力，通常采用乙 烯類樹脂或氯化橡膠樹脂體系。

6.2.5水線和水線防污漆

1 水線防污漆使用環(huán)境和性能要求

水線部位是船舶腐蝕最嚴重的區(qū)域之一。它不僅遭受海水腐蝕，而且由于水流作用水線區(qū)的海水富含氧氣加速電化腐蝕的速度。由于航行時水線漆不斷地遭受水流的沖擊和磨損，以及潮水運動和輕、重載形成的干、濕交替而不時受到大氣暴曬，因此屬于腐蝕電位最高的飛濺區(qū)。

水線漆的主要性能要求如下：

（1）耐大氣老化，加速人工試驗700小時以上達到一級。

（2）耐海水浸泡，21天不起泡、不脫落

（3）耐油性，柴油浸泡21天不起泡不脫落

（4）耐干濕交替，國家指定的暴曬場中試驗板浸水一周， 暴曬一周為一周期，至少5個周期達到2級以上。

（5）耐鹽霧，根據(jù)不同使用期，500-1000小時達到一級。

（6）耐海水沖刷。

6.3特種船舶涂料

6.3.1防結冰涂料

冬季，在北方海域航行的艦船的甲板和船頭兩 側掛上不同厚度的冰層，這一方面由于滑動影 響船員行走和安全，另一方面增加負荷和不平衡而帶來安全問題。通常，公路上撒鹽，但此方法不適合艦船，因為大量涌上甲板的海水很快將電解質的濃液稀釋而使食鹽失去效果。

對于艦船，目前可采用耐冰雪粘附的涂層，即低表面能涂料加以解決。這樣在垂直面上冰層可由于自重而脫落，在平面上粘附不牢的冰層很容易消除。

6.3.2太陽熱反射涂料

1.簡介

太陽熱反射涂料就是對太陽的熱輻射具有高反射率的涂層。

自從20世紀70年代以來，建筑業(yè)、石油工業(yè)、運輸業(yè)、兵器工業(yè)等迅速發(fā)展，要求使用反射太陽能的新型涂料，以降低暴露在太陽輻射熱 下的裝置表面涂層的溫度，從而阻止熱能傳導， 達到改善工作環(huán)境、提高安全性等目的。

目前，太陽熱反射涂料的理論研究方面在國外較完善，已廣泛應用很多領域。

2.熱反射涂料的基本原理

1）涂層應具備的光譜特性

（1）熱輻射及黑體輻射。眾所周知，室溫下或溫度更低的物體，在不斷地輻射不可見的紅外光和波長更長的電磁波。這種輻射是由于分子、原子的熱運動引起的，輻射能量與溫度密切相關，稱為熱輻射。熱輻射不僅與溫度有關，與物體的材料及表面性質也有關系。

黑體是熱輻射研究的理想體。所謂黑體，即在任 何溫度下都能全部吸收照射到它表面上的輻射。 黑體的輻射度與波長、溫度的關系為普朗克公式。

在全波長范圍內，積分得斯蒂芬-玻爾茲曼方程

影響熱反射率的基本因素：

1）樹脂對涂層反射率的影響

要求對可見光和近紅外光吸收越小越好。

2）顏料對涂層熱反射率的影響

顏料對可見光和近紅外光的吸收同樣越小越好， 同時，為減少太陽光透過，顏料對太陽光應有 盡可能大的散射。

（1）顏料折射率的影響

（2）顏料粒徑對散射率的影響。3）顏料體積濃度（PVC）的影響

6.3.3船用阻燃涂料

非膨脹型防火涂料的防火效果較膨脹型防火涂料的要差一些，通常又把它稱作阻燃涂料。

1分類

根據(jù)阻燃涂料的組成，可以將它分為無機型和有機型。

無機型阻燃涂料以無機粘接劑作為基料（成膜物），如水玻璃、石灰等；有機型阻燃涂料以天然或人工合成的樹脂作為基料，如大漆、松香以及絕大多數(shù)合成高分子材料。無機型阻燃材料的性能通常不能滿足使用要求，因此，需要加入一些有機樹脂進行改性；而絕大多數(shù)有機阻燃涂料中，需要加入許多無機鹽類阻燃劑，所以，無機型阻燃涂料和有機型阻燃涂料之間沒有嚴格的界限。

由于阻燃涂料中含有大量的無機物質，它的阻燃機理是依靠這些無機物質對火焰的不燃性來實現(xiàn)的，通常這種涂料的厚度較大，對物體的保護效果是有限的。但是其自身的不燃特性，使得它具有抵御瞬時高溫的突出效果。

2.組成

阻燃涂料是由基料、分散介質、阻燃劑、顏填料、助劑組成。

1）基料

基料又稱作成膜物質，對阻燃涂料的性能起著決定性作用。由于阻燃涂料中含有大量的阻燃劑，加上涂層比較厚，極 易造成涂層開裂、阻燃性能下降。通常單一的無機粘接劑 難以勝任，需要加入水溶性高分子進行改性，從而提高涂 層的機械性能。

2）阻燃劑

阻燃劑是阻燃涂料中擔負抵御火焰燃燒作用的關鍵成分，其阻燃機理是阻燃劑遇火分解產生不燃性氣體或本身不燃且導熱系數(shù)很低。

3）顏填料

阻燃涂料除了具有阻燃功能外，還需要有裝飾性、耐介質性和良好的物理機械性能。

4）助劑

助劑在阻燃涂料中作為輔助成分，用量很少，但作用很大。它能夠明顯改善涂料的施工性、穩(wěn)定性、柔韌性等。

3.阻燃機理

（1）阻燃涂料本身具有難燃性或不燃性，使被保 護的可燃性物體不直接與空氣接觸，從而延遲物體著火或減緩燃燒的速度

（2）阻燃涂料遇火發(fā)生熱分解，分解產生不燃的 氣體，這些氣體沖淡了被保護物體受分解產生的可燃性氣體，使之不易燃燒或減緩燃燒的速度。

6.3.4船用防火涂料

防火涂料是由基料及阻燃添加劑兩部分組成，除了應具有普通涂料的裝飾作用并對基材提供保護外，還需要具有阻燃耐火的特殊功能。

防火涂料從防火機理來講一般可分為膨脹型和非膨脹型。非膨脹型防火涂料（又稱厚型防火涂料）是指涂層使用厚度在8-50mm的涂料，這類防火涂料是靠其自身的高難燃或不燃性來達到阻燃防火的目的，其缺點是必須涂得很厚，大量的涂料涂在基材表面，既增加了體積又增加了載荷。 而膨脹型防火涂料是涂膜受火時膨脹發(fā)泡形成致密的蜂窩 狀炭化隔熱層，使火焰熱量受到隔離而減少對底材的傳導，與非膨脹型防火涂料相比，粒度更細、涂層更薄、施工方便、裝飾性更好是其突出特點。膨脹型防火涂料一般有基體樹脂、催化劑、發(fā)泡劑、成炭劑、阻燃劑、補強劑、顏填料和溶劑等組成。

1.基體樹脂

基體樹脂對膨脹型防火涂料的性能有重大的影響， 它與其他組分配伍，既能保證涂層在正常條件下具 有各種使用性能，又能在火焰灼燒或高溫作用下幫 助形成具有難燃性和優(yōu)異的膨脹發(fā)泡效果的炭化層， 且為了達到一定的阻燃耐火時間，使發(fā)泡層在高溫 下也不脫落。

2.催化劑的選擇和篩選

催化劑是一種能在一定溫度下分解出強酸性物 質的材料，這些強酸性物質在一定溫度下能脫 去橡層內成炭劑的水分，使之形成不易燃燒的具有高保溫效果的炭化層。

3.成炭劑的選擇

成炭劑是涂層在高溫下形成不易燃三維空間結 構的泡沫炭化層的物質基礎，其分解溫度必須和催化劑發(fā)生作用的時間相匹配。

4.發(fā)泡劑的選擇

發(fā)泡劑的作用是在高溫下分解出不燃性氣體，使涂層在熔化的情況下膨脹，從而形成海綿狀結構，目前可供選擇的發(fā)泡劑多是三聚氰胺及其衍生物，選擇的原 則是必須和催化劑分解、基料樹脂熔化的溫度相匹配， 還必須具有良好的耐水性。

5.補強劑的選擇

研究表明，膨脹層厚度與耐火極限并不完全成正比關 系。原因與膨脹層的強度有關，若膨脹層疏松強度低， 則隨著其厚度的增加，其自身穩(wěn)定性就越來越差，膨脹層就很容易從基材上脫落，使基材暴露于火焰中， 起不到防火保護作用。因此必須提高膨脹層強度，選 擇膨脹層補強劑是最簡單的辦法。目前的補強劑為玻璃 纖維等。

6阻燃劑的選擇

加阻燃劑的目的是為了提高在涂層中膨脹材料發(fā)揮 防火作用前涂層的阻燃能力，同時該材料還應具有 一定的抑煙效果。

7.顏填料的選擇

顏填料在涂料中的添加一方面是為了降低成本，另 一方面是為了提高涂層本身的強度。顏填料不得與 各種防火材料在防火時的作用相抵觸，以免降低或 破壞防火效果。

8.稀料及溶劑的選擇

稀料及溶劑的選擇要滿足：1）要有適宜的揮發(fā)速度， 以使涂料有一個適宜的干燥速度；2）要有較低的氣味、毒性，以方便工人施工、加工。

6.3.5船舶用阻尼涂料

1.特點

船舶用阻尼材料作為一種能有效降低船舶振動 和噪聲、提高其安靜性和舒適性的特種功能材 料，它不同于傳統(tǒng)的被動吸聲材料，而是一種主動降噪材料。

它利用高分子材料的粘彈性將振動能轉化為熱

能消耗掉，從而有效地降低結構振動和噪聲。 阻尼技術具有在不改變艦船原有設計和設備的 情況下進行減振降噪的特點，對寬頻帶隨機振 動和噪聲特別有效，尤其適合于以平板、框架結構為主的造船業(yè)。

阻尼涂料是從聲（振）源上對振動和噪聲進行有效的控制。

因此，它主要用于振動和噪聲產生的部位，如艦船的主（輔）機艙、舵機艙和螺旋槳上方對應部位。此外，將阻尼涂料與吸聲材料一起使用，具有良好的減振、吸聲和隔聲作用，特別適合于住艙、集控室、會議室、主配電室和駕駛室等部位。

艦船阻尼材料屬于高技術、新材料領域，對它的基本要求是：

（1）材料的使用溫度為20-60℃，滿足無限航區(qū)的要求

（2）要求材料自身的損耗因子峰值應在該溫度范圍內，其平均損耗因子要高于0.5，但更要求其復合損耗因子要高于0.1

（3）具備一定的力學性能（如附著力、強度、韌性等）

（4）阻燃、無毒、耐介質、耐老化

（5）厚度薄、質量輕

（6）施工方便，可帶底漆施工，滿足不同部位的施工要求

2分類

目前艦船用阻尼材料主要分為片狀型材、阻尼鋼板

和涂料。早期的片狀材料以瀝青系列制品為主，價格低廉， 來源廣泛但阻尼性能較差。隨后出現(xiàn)的橡膠型片材，又稱 阻尼膠板，阻尼性能較瀝青材料有較大的提高，在艦船上 得到廣泛應用。

阻尼鋼板是近幾年開發(fā)出的新型阻尼材料。該材料是將 一層粘彈材料復合在兩層相同厚度的鋼板之間，形成所謂

“夾心阻尼結構”具有阻尼效果好，外表美觀的優(yōu)點。缺 點是材料相對密度較大，裁剪困難，尤其是焊接工藝復雜， 焊接過程中粘彈材料易燃燒損壞，影響其阻尼性能，同時 由于其成本較高，應用受到限制。

阻尼涂料作為一種新型的阻尼材料，因其具有制 造工藝簡單、施工方便、性能優(yōu)異等特點，發(fā)展 極為迅速。

初期的阻尼涂料多為溶劑型，主要以瀝青為主要 成膜物質，加入其它樹脂、助劑、填料及有機溶 劑混合而成。溶劑型阻尼涂料不僅阻尼性能差， 而且易燃易爆，使用不安全，污染環(huán)境，應用受 到很大限制。

3影響阻尼涂料性能的因素

1）阻尼層

（1）交聯(lián)密度的影響

（2）軟段相對分子質量的影響

（3）硬段種類的影響

（4）硬段相對含量的影響2）約束層

（1）楊氏模量對復合損耗因子的影響

試驗表明：適當提高約束層材料的楊氏模量有利于增加損耗因子值。

（2）邊界因素對復合損耗因子的影響。

在施工中，如果不注意會在阻尼層四周邊緣部位產生約束層與底材粘連在一起的現(xiàn)象，即“短路”。短路會使涂層阻尼性能大幅度下降。應盡量避免“短路”現(xiàn)象的產生。

6.3.6隔聲及阻燃泥子

1.隔聲、阻燃泥子的作用與應用范圍

研制、開發(fā)艦船用隔聲、阻燃密封材料，對于有效地減 輕艦船內高噪聲區(qū)對低噪聲區(qū)的影響，提高艦船艙室的 安靜性、舒適性，增強其綜合作戰(zhàn)能力、提高勞動效率， 具有十分重要的意義。

2.分類

隔聲密封材料因其使用環(huán)境的需要，絕大多數(shù)屬于阻燃型，根據(jù)其分散介質的不同可分為溶劑型、水性和無溶劑型三種。

（1）溶劑型隔聲密封材料是應用最為廣泛的一種，傳統(tǒng)的制作方法是將樹脂或橡膠溶解于有 機溶劑中，再添加各種無機填料及助劑混合而 成。生產工藝比較簡單，缺點是對環(huán)境造成污染。

（2）水性隔聲材料具有無毒、安全、不污染環(huán) 境等優(yōu)點，隨著國際社會對揮發(fā)性有機物的限 制，水性高分子材料作為隔聲密封材料的基料， 日益受到人們的重視。但是，隔聲材料的厚度比較大、干燥速度慢、厚涂困難成為制約其發(fā)展和應用的關鍵。

（3）無溶劑型隔聲材料是目前發(fā)展的趨勢。它是采用室溫低粘度、雙組分樹脂，再添加各種無機顏填料及助劑混合而成。

6.3.7艦船用隱身涂料

戰(zhàn)爭的目的在于“消滅敵人，保存自己”。隨著偵查技術的飛速發(fā)展，從水下聲吶系統(tǒng)、地面、高空偵察機乃至太空偵查衛(wèi)星構筑的全方位立體偵察體系的建立，使得軍事設施及武器裝備隱身變得日益困難。同時精確打擊武器系統(tǒng)的發(fā)展，從發(fā)現(xiàn)目標到完成打擊任務只需很短的時間在幾百公里遠距離內即可完成。

隱身技術是達到降低或控制武備系統(tǒng)的特征信號難以被發(fā)現(xiàn)、識別及攻擊的目的。隱身技術是一項跨學科、實用性極強的系統(tǒng)工程。

從技術手段上涉及以下多個領域：

（1）外形設計。盡可能減少各種輻射的反射截面。

（2）吸聲結構材料及結構設計。使入射波在最短距離內完成衰減和吸收。如碳纖維復合結構材料、吸聲吶波的消聲瓦等。

（3）吸聲涂料及涂層設計和涂裝技術。

（4）偽裝網(wǎng)、紅外煙幕、鋁箔彈等外延性技術。

1.隱身涂料的技術要求

（1）對不同頻率的電磁信號的吸收及輻射率

（2）降低涂層厚度

（3）減小涂層相對密度和涂裝量

（4）實現(xiàn)可見光、近紅外、熱紅外、8um、3um等五波段一體

化隱身涂料——多功能隱身涂層。

（5）可行的涂裝技術及施工工藝。

（6）滿足使用環(huán)境對涂料的基本技術要求：（a）耐大氣老 化（b）耐鹽霧及海水浸泡（c）耐濕熱，雷達波隱身涂層 對濕氣相當敏感。（d）耐冷熱交替。通常要求-40~50（e） 耐柴油、耐酸堿等腐蝕性介質等。

（7）隱身涂料的性能與溫度的依賴性很強，尤其是熱紅外隱身涂料、阻尼涂料等，它們在高溫區(qū)的性能急劇下降，因此對于不同的溫域使用的隱身涂料的技術指標也有差別。

2.雷達隱身涂料

雷達隱身涂料的作用首先在于將電磁波轉變成其他形式的能量， 當它們與雷達波相互作用時，可能發(fā)生電導損耗、高頻介質損 耗、磁滯損耗或轉變?yōu)闊崮艿确绞綄е码姶拍芰堪l(fā)生衰減。這 是由吸波劑和粘合劑的性能決定的。其次反射的電磁波與進入 材料內部的反射波相互疊加后產生干涉而相互抵消，這與涂層 厚度設計有關。

決定雷達隱身涂料性能的主要因素：

（1）吸波材料

（2）涂料成膜物

（3）涂層設計及涂層厚度控制

（4）涂層的施工工藝至關重要

3.熱紅外隱身涂料

肉眼及近紅外探測儀都是接受光照發(fā)射的光被目 標吸收后反射回來的光成像后辨識目標的顏色和 形狀。可見光和近紅外隱身至20世紀70-80年代已經(jīng)發(fā)展成相當成熟的迷彩偽裝涂料并裝備于部 隊。

近年來重點發(fā)展的是熱紅外隱身涂料，能改變目 標熱輻射特性或抑制目標的紅外特征信號，使兵 器和軍事設施的紅外輻射與背景一致，從而使其 難以辨識，也使得紅外制導導彈“致盲”而失去 攻擊目標。

4.聲吶波隱身涂料

1）聲吶波隱身涂料的作用與應用范圍

國內外在橡膠型消聲瓦的研制和應用中普遍遇到以下問題：

（1）施工工藝及工裝設備都比較復雜，粘貼質量不易

保證，特別是在艇體曲率變化較大的特殊部位。

（2）常因水流沖刷、振動、艇體變形等外界影響因素  出現(xiàn)脫落、開腔等問題；消聲瓦一旦脫落會造成表面 凸凹不平、使其噪聲增加，不僅降低本艇的探測能力， 而且也增加了被敵方聲吶探測的可能性。

（3）消聲瓦太厚，將對核潛艇的穩(wěn)定性和操縱性產生不利的影響。

2）影響聲吶波隱身涂料性能的因素

（1）空腔對吸聲性能的影響。

聲波進入含有空腔結構的非均質材料中，由于產生了拉壓和剪切形變，所以比均質材料有更高的聲學衰減能力。

（2）密度對吸聲性能的影響。

空心填料的大量引入，勢必造成材料的整體密度下降，出現(xiàn)阻抗失配。為此，設法在材料中添加重質填料，但重質填料含量不能過高，否則會給兵器的穩(wěn)定性帶來負面影響。

（3）阻尼對吸聲性能的影響。

（4）厚度對吸聲性能的影響。

一般來說，涂層厚度增加，吸聲效果提高。但是過高的厚度會對水中兵器的總體性能造成負面影響，通常是在滿足總體性能的前提下，涂層越薄越好。