海洋工程材料-9特種海洋材料9

1、1特種海洋材料29.1.1概述海底蘊(yùn)藏的石油及天然氣極為豐富，它為世界長(zhǎng)期廉價(jià)的能源供應(yīng)提供了保證。目前開(kāi)采的近海油氣田水深都在300m左右，隨著海洋開(kāi)發(fā)科學(xué)的興起，首先需要對(duì)大陸架以及深海進(jìn)行勘探和考察。在深水作業(yè)采用，這樣才能長(zhǎng)時(shí)間的工作，而且一旦發(fā)生故障，即可迅速進(jìn)行干預(yù)。在計(jì)算機(jī)支持下的水下操作系統(tǒng)安裝好后，首先要檢查、及維護(hù)保養(yǎng)，還要進(jìn)行修理，都是通過(guò)ROV。為了解決深潛拖體、深潛器和水下機(jī)器人等的耐壓性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提供足夠的凈浮力，開(kāi)始研制高強(qiáng)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。3浮力材料實(shí)際使用時(shí)需要長(zhǎng)期浸泡

2、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(duì)它的強(qiáng)度要求也不同，水深增加，材料的強(qiáng)度也增加，相對(duì)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(shí)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(shí)還要保證外表面包敷材料耐腐蝕和抗沖擊，以延長(zhǎng)它的使用壽命。高強(qiáng)度浮力材料主要用于水中設(shè)備的配重，漂浮于水面或懸浮于水中的浮纜、浮標(biāo)，海底埋纜機(jī)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(duì)其性能要求也不一樣。隨著海洋技術(shù)的開(kāi)發(fā)，高強(qiáng)度浮力材料的應(yīng)用前景廣闊。49.1.2固體浮力材料的分類(lèi)固體浮力材料實(shí)質(zhì)上是

3、一種低密度、高強(qiáng)度的多孔結(jié)構(gòu)材料，屬?gòu)?fù)合材料的范疇，分三大類(lèi)：中空玻璃微珠復(fù)合材料、輕質(zhì)合成材料復(fù)合塑料和化學(xué)泡沫塑料復(fù)合材料。中空玻璃微珠復(fù)合材料是由空心玻璃小球混雜在樹(shù)脂中形成的，空心玻璃小球占60%-70%的體積。復(fù)合塑料是由復(fù)合泡沫和低密度填料組合改性而成。化學(xué)泡沫塑料復(fù)合材料是利用化學(xué)發(fā)泡法制成的泡沫復(fù)合材料。主要用于海面浮標(biāo)系統(tǒng)。59.1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況1.國(guó)外概況在國(guó)外，從20世紀(jì)70年代就開(kāi)始高強(qiáng)度浮力材料的研制，現(xiàn)在美國(guó)、日本和俄羅斯等國(guó)家已經(jīng)解決了水下6000米用低相對(duì)密度浮力材料的技術(shù)難題，并已形成系列標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)洛克希德導(dǎo)彈與空間公司研制了兩種用途的固體浮力材料：一種是

4、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(shù)中心對(duì)固體浮力材料的研制開(kāi)發(fā)大體上分為三個(gè)時(shí)期：一是1970年水深300m的潛水作業(yè)；二是20世紀(jì)80年代初研制載人深潛器“深海6500”；三是1987年開(kāi)始研制1萬(wàn)米深的水下機(jī)器人。俄羅斯目前也研制出6000m水深固體浮力材料。2.國(guó)內(nèi)概況國(guó)內(nèi)浮力材料一般采用聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹(shù)脂泡沫或其它發(fā)泡塑料。與國(guó)外同等材料相比，成本低，但耐壓強(qiáng)度低，浸水一段時(shí)間后，會(huì)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(wú)單位研制。79.1.4微球復(fù)合

5、泡沫材料制備技術(shù)1.制備方法微球復(fù)合泡沫材料的性能與制備技術(shù)有很大關(guān)系。微球殼壁很薄，不耐剪切和高壓，在成型中應(yīng)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(shù)脂。這種方法優(yōu)點(diǎn)是可以不受產(chǎn)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(duì)密度較大。2）真空浸漬法：該法制得的復(fù)合泡沫質(zhì)量均勻，微球的填充率高。但生產(chǎn)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(chǎn)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(shù)脂混合粘度大和不易注模等缺陷的影響。是制備三相復(fù)合泡沫材料的方法。但樹(shù)脂

6、含量減少，制品的強(qiáng)度會(huì)隨著降低。5）壓塑法：該法微球填充量高，生產(chǎn)規(guī)模不限，成形周期短。899.2.1海洋附著生物的種類(lèi)和危害1.海洋附著生物的種類(lèi)海中生長(zhǎng)繁殖數(shù)萬(wàn)種生物和上千種附著生物,常見(jiàn)的有100多種,分為微生物、污損植物、附著動(dòng)物三大類(lèi).其中最常見(jiàn)及危害最大的是以下幾種:(1)附著動(dòng)物.包括藤壺類(lèi)（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(lèi)、軟體動(dòng)物類(lèi)（牡蠣、冰海鞘、各種海貝）、苔蟲(chóng)類(lèi)（石灰蟲(chóng)類(lèi)等）、海綿類(lèi)（石灰海綿等 ）。（2）附著植物海藻類(lèi)（硅藻、滸苔等）。10海洋附著生物的特點(diǎn)及影響因素（4條）（1）附著生物的種類(lèi)及數(shù)量隨海域及生態(tài)環(huán)境而改變；同

7、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(lèi)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(zhì)不同，其附著也不同。附著表面的性質(zhì)包括以下幾方面：（a）表面粗糙度。實(shí)驗(yàn)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(jiān)硬的底材上容易附著，在柔軟和不穩(wěn)定表面上難于附著。11（d）底材表面的微觀化學(xué)環(huán)境。表面pH9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(rèn)為當(dāng)水流速率大于5mil/h,附著生物不能附

8、著在船底。在正常航速下沒(méi)有生物附著，當(dāng)其停泊超過(guò)一定時(shí)間（如48小時(shí)）后存在附著的可能性。（4）光線對(duì)生物附著有影響。藻類(lèi)等植物喜光，進(jìn)行光合作用，它們一般生長(zhǎng)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(lán)、淺綠等防污涂料也有使用。水下附著生物對(duì)顏色的選擇性不很明顯。123.附著生物對(duì)海洋設(shè)施的危害經(jīng)試驗(yàn)證明：在青島港一個(gè)生長(zhǎng)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(duì)于萬(wàn)噸以上的遠(yuǎn)洋輪，其船底污損5%，燃油消耗將增加10%，每

9、年的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)100萬(wàn)美元。海上鉆井平臺(tái)的支柱附著大量附著生物后不僅給其移位帶來(lái)麻煩，還可能因?yàn)橹匦囊苿?dòng)在拖運(yùn)過(guò)程中傾覆。134.防污涂料的應(yīng)用范圍迄今為止，最實(shí)際又最經(jīng)濟(jì)的是防污涂料的應(yīng)用。防污涂料主要應(yīng)用于如下領(lǐng)域：（1）海洋船舶（按特點(diǎn)分為遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船、近海運(yùn)營(yíng)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。14防污涂料的作用，從本質(zhì)上講就是提供一個(gè)在規(guī)定的有效期內(nèi)無(wú)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(shí)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(dá)到防污劑可控的緩慢釋放的要求，即有一個(gè)穩(wěn)定有效的防污劑滲出率。影響

10、防污性能的因素十分復(fù)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(guān)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）。152.船舶的種類(lèi)及運(yùn)營(yíng)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(dá)30mil/h以上。它們對(duì)防污涂層的機(jī)械性能和防污劑流失速度有不同的要求。（2）在航時(shí)間和停泊間隔（3）滿載或空載。水線部位的涂層對(duì)于干濕交替要有耐受性。（4）上塢檢修期實(shí)際上確定了所用防污涂料的有效期。3.防污涂料配方設(shè)計(jì)的主要因素（1）防污劑及防污劑組合優(yōu)化（2

11、）防污劑滲出控制原理和方式的選擇（3）樹(shù)脂成膜物及顏料體積濃度的確定（4）助劑防污劑滲出促進(jìn)劑、增塑劑、流變添加劑（5）防污涂層膜厚及涂裝方法的控制16需要特別注意的是防污性能的評(píng)價(jià)方法。由于影響因素的復(fù)雜性，至今尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可循。防污涂料的期效也是相對(duì)的概念，主要由使用要求來(lái)確定。例如，大中型船舶的塢修期一般為3-5年，普通近海運(yùn)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(duì)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(yùn)營(yíng)狀況和海域不同，對(duì)防污漆的要求也不盡相同，在防污涂料配方設(shè)計(jì)中必須加以考慮。17自人類(lèi)接觸海洋的那天起就與附著生物的污損作斗爭(zhēng)，古人

12、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(guó)古代大量使用桐油保護(hù)木材。后來(lái)人們認(rèn)識(shí)到銅可以防污，就采用銅箔來(lái)包覆船底。直到19世紀(jì)后期，由于化學(xué)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(shù)脂等成膜物以后，現(xiàn)代意義上的防污涂料才開(kāi)始出現(xiàn)。防污涂料的開(kāi)發(fā)最重要的是選擇適當(dāng)?shù)姆牢蹌┗驈?fù)合防污劑組合，然后通過(guò)配方設(shè)計(jì)達(dá)到有效的防污劑緩慢控制釋放的目的。18防污劑必須達(dá)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(zhǎng)。（2）在海水中的溶解度足夠低，在保證其有效滲出濃度時(shí)，又避免過(guò)快的溶解和流失。（3）符合環(huán)境要求。首先對(duì)涂料的生產(chǎn)和施工人

13、員無(wú)害；更重要的是對(duì)海生物無(wú)害。19為了達(dá)到防污劑的有效控制釋放，人們采用了不同的技術(shù)途徑，從歷史上看大致可分為如下幾種類(lèi)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(shù)脂乙烯類(lèi)、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(shù)脂和助滲出劑不同又分為接觸型和擴(kuò)散型兩類(lèi)。2.基料可溶型防污涂料主要特征在于樹(shù)脂成膜物在海水中是可溶的，它們與防污劑同時(shí)溶解于海水，可以不斷刷新其表面，保持良好的防污性?；峡扇苄头牢弁苛嫌挚煞譃閭鹘y(tǒng)型及自拋光型兩大類(lèi)。203.新型防污涂料推動(dòng)防污涂料技術(shù)進(jìn)步的基本動(dòng)力在于發(fā)展高性能、低污染的涂料及防污技術(shù)。在滿足性能的前提下，應(yīng)盡可能減少對(duì)

14、環(huán)境的沖擊，這就必須尋找低污染的或?qū)Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境無(wú)害的防污劑或防污技術(shù)。這項(xiàng)工作是非常困難和艱巨的。新型防污涂料有以下幾種類(lèi)型：1）以可溶性硅酸鹽為基礎(chǔ)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(zhǎng)。眾所周知，新澆鑄的混凝土表面呈強(qiáng)堿性，其水下結(jié)構(gòu)在相當(dāng)時(shí)期內(nèi)無(wú)生物附著。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始有人探索堿性硅酸鹽作為無(wú)毒防污劑的可能性。80年代初有專(zhuān)利發(fā)布，但尚未有產(chǎn)品使用的信息。212）低表面能防污涂料20世紀(jì)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(zhuān)利達(dá)數(shù)十件。應(yīng)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）

15、與防腐底漆有良好的附著力和配套性。223）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(zhì)的目的，在于開(kāi)發(fā)新型低毒和無(wú)毒的防污劑。（2）活性生物酶的分離鑒定。海螃蟹等貝類(lèi)長(zhǎng)期不長(zhǎng)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(zhì)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(yàn)室階段。（3）生物可降解吸水膜防污。大型海洋動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)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(lái)開(kāi)發(fā)的一種可生物降解的乳酸為基礎(chǔ)的高吸水樹(shù)脂成膜物，然后結(jié)合低毒低污染的防污劑

16、的防污涂料已見(jiàn)報(bào)道。23玻璃鋼即玻璃纖維增強(qiáng)塑料，是一種以合成樹(shù)脂（主要是不飽和聚酯樹(shù)脂）為粘合劑，以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料的熱固性塑料，因其成形固化容易，質(zhì)量輕，機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕，廣泛用于造船業(yè)以代替金屬、木材。國(guó)外近海作業(yè)船只中玻璃鋼船已相當(dāng)普及，我國(guó)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(gè)月后，船底表面就會(huì)長(zhǎng)滿附著生物，嚴(yán)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(duì)玻璃鋼表面有較強(qiáng)的附著力。24玻璃鋼船體在制造過(guò)程中，首先是在船體模具表面涂一層脫模劑（一般

17、為蠟質(zhì)材料），然后涂刷樹(shù)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(huì)殘留一層脫模劑，它的存在直接影響涂料對(duì)玻璃鋼表面的附著力。因此在船體涂漆之前需先進(jìn)行表面預(yù)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(jìn)防污漆與玻璃鋼表面的附著力。底漆要求耐海水性好，對(duì)玻璃鋼表面有較強(qiáng)的附著力，通常采用乙烯類(lèi)樹(shù)脂或氯化橡膠樹(shù)脂體系。259.2.5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(yán)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(shí)水線漆不斷地遭受水流的沖擊和磨損，以及潮水運(yùn)動(dòng)和

18、輕、重載形成的干、濕交替而不時(shí)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(yàn)700小時(shí)以上達(dá)到一級(jí)。（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(guó)家指定的暴曬場(chǎng)中試驗(yàn)板浸水一周，暴曬一周為一周期，至少5個(gè)周期達(dá)到2級(jí)以上。（5）耐鹽霧，根據(jù)不同使用期，500-1000小時(shí)達(dá)到一級(jí)。（6）耐海水沖刷。269.3.1防結(jié)冰涂料冬季，在北方海域航行的艦船的甲板和船頭兩側(cè)掛上不同厚度的冰層，這一方面由于滑動(dòng)影響船員行走和安全，另一方面增加負(fù)荷和不平衡而帶來(lái)安全問(wèn)題。通常，公路上撒鹽，但此方法不適合

19、艦船，因?yàn)榇罅坑可霞装宓暮Ｋ芸鞂㈦娊赓|(zhì)的濃液稀釋而使食鹽失去效果。對(duì)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。279.3.2太陽(yáng)熱反射涂料1.簡(jiǎn)介太陽(yáng)熱反射涂料就是對(duì)太陽(yáng)的熱輻射具有高反射率的涂層。自從20世紀(jì)70年代以來(lái)，建筑業(yè)、石油工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、兵器工業(yè)等迅速發(fā)展，要求使用反射太陽(yáng)能的新型涂料，以降低暴露在太陽(yáng)輻射熱下的裝置表面涂層的溫度，從而阻止熱能傳導(dǎo)，達(dá)到改善工作環(huán)境、提高安全性等目的。目前，太陽(yáng)熱反射涂料的理論研究方面在國(guó)外較完善，已廣泛應(yīng)用很多領(lǐng)域。282.熱反射涂料的基本原理1）涂層應(yīng)具備

20、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(jiàn)的紅外光和波長(zhǎng)更長(zhǎng)的電磁波。這種輻射是由于分子、原子的熱運(yùn)動(dòng)引起的，輻射能量與溫度密切相關(guān)，稱(chēng)為熱輻射。熱輻射不僅與溫度有關(guān)，與物體的材料及表面性質(zhì)也有關(guān)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(zhǎng)、溫度的關(guān)系為普朗克公式。在全波長(zhǎng)范圍內(nèi)，積分得斯蒂芬-玻爾茲曼方程29影響熱反射率的基本因素：1）樹(shù)脂對(duì)涂層反射率的影響要求對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光吸收越小越好。2）顏料對(duì)涂層熱反射率的影響顏料對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光的吸收同樣越小越好，同時(shí)，為減少太陽(yáng)光透過(guò)，顏

21、料對(duì)太陽(yáng)光應(yīng)有盡可能大的散射。 （1）顏料折射率的影響 （2）顏料粒徑對(duì)散射率的影響。3）顏料體積濃度（PVC）的影響309.3.3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(chēng)作阻燃涂料。1分類(lèi)根據(jù)阻燃涂料的組成，可以將它分為無(wú)機(jī)型和有機(jī)型。無(wú)機(jī)型阻燃涂料以無(wú)機(jī)粘接劑作為基料（成膜物），如水玻璃、石灰等；有機(jī)型阻燃涂料以天然或人工合成的樹(shù)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(wú)機(jī)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(jī)樹(shù)脂進(jìn)行改性；而絕大多數(shù)有機(jī)阻燃涂料中，需要加入許多無(wú)機(jī)鹽類(lèi)阻燃劑，所以，無(wú)機(jī)型阻燃涂料和有機(jī)型阻燃涂料之間沒(méi)

22、有嚴(yán)格的界限。31由于阻燃涂料中含有大量的無(wú)機(jī)物質(zhì)，它的阻燃機(jī)理是依靠這些無(wú)機(jī)物質(zhì)對(duì)火焰的不燃性來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常這種涂料的厚度較大，對(duì)物體的保護(hù)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(shí)高溫的突出效果。2.組成阻燃涂料是由基料、分散介質(zhì)、阻燃劑、顏填料、助劑組成。1）基料基料又稱(chēng)作成膜物質(zhì)，對(duì)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(kāi)裂、阻燃性能下降。通常單一的無(wú)機(jī)粘接劑難以勝任，需要加入水溶性高分子進(jìn)行改性，從而提高涂層的機(jī)械性能。322）阻燃劑阻燃劑是阻燃涂料中擔(dān)負(fù)抵御火焰燃燒作用的關(guān)鍵成分，其阻燃機(jī)理是阻燃劑遇火分解產(chǎn)生不燃性氣

23、體或本身不燃且導(dǎo)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(zhì)性和良好的物理機(jī)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。333.阻燃機(jī)理（1）阻燃涂料本身具有難燃性或不燃性，使被保護(hù)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(chǎn)生不燃的氣體，這些氣體沖淡了被保護(hù)物體受分解產(chǎn)生的可燃性氣體，使之不易燃燒或減緩燃燒的速度。349.3.4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(yīng)具有普通涂料的裝飾作用并對(duì)基材提供保護(hù)外，還需要具有阻燃耐

24、火的特殊功能。防火涂料從防火機(jī)理來(lái)講一般可分為膨脹型和非膨脹型。非膨脹型防火涂料（又稱(chēng)厚型防火涂料）是指涂層使用厚度在8-50mm的涂料，這類(lèi)防火涂料是靠其自身的高難燃或不燃性來(lái)達(dá)到阻燃防火的目的，其缺點(diǎn)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(shí)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(duì)底材的傳導(dǎo)，與非膨脹型防火涂料相比，粒度更細(xì)、涂層更薄、施工方便、裝飾性更好是其突出特點(diǎn)。35膨脹型防火涂料一般有基體樹(shù)脂、催化劑、發(fā)泡劑、成炭劑、阻燃劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、顏填料和溶劑等組成。1.基體樹(shù)脂基體樹(shù)脂對(duì)膨脹型防火涂料的性能有重大的影響，

25、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(dá)到一定的阻燃耐火時(shí)間，使發(fā)泡層在高溫下也不脫落。362.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(qiáng)酸性物質(zhì)的材料，這些強(qiáng)酸性物質(zhì)在一定溫度下能脫去橡層內(nèi)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(jié)構(gòu)的泡沫炭化層的物質(zhì)基礎(chǔ)，其分解溫度必須和催化劑發(fā)生作用的時(shí)間相匹配。374.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(jié)構(gòu)，目前可供

26、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(shù)脂熔化的溫度相匹配，還必須具有良好的耐水性。5.補(bǔ)強(qiáng)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(guān)系。原因與膨脹層的強(qiáng)度有關(guān)，若膨脹層疏松強(qiáng)度低，則隨著其厚度的增加，其自身穩(wěn)定性就越來(lái)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(hù)作用。因此必須提高膨脹層強(qiáng)度，選擇膨脹層補(bǔ)強(qiáng)劑是最簡(jiǎn)單的辦法。目前的補(bǔ)強(qiáng)劑為玻璃纖維等。386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(shí)該材料還應(yīng)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，

27、另一方面是為了提高涂層本身的強(qiáng)度。顏填料不得與各種防火材料在防火時(shí)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(gè)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。399.3.5船舶用阻尼涂料1.特點(diǎn)船舶用阻尼材料作為一種能有效降低船舶振動(dòng)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(dòng)吸聲材料，而是一種主動(dòng)降噪材料。它利用高分子材料的粘彈性將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，從而有效地降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲。阻尼技術(shù)具有在不改變艦船原有設(shè)計(jì)和設(shè)備的情況下進(jìn)行減振降噪的特點(diǎn)，對(duì)寬頻帶隨機(jī)振動(dòng)和噪聲特別有效，尤

28、其適合于以平板、框架結(jié)構(gòu)為主的造船業(yè)。40阻尼涂料是從聲（振）源上對(duì)振動(dòng)和噪聲進(jìn)行有效的控制。因此，它主要用于振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的部位，如艦船的主（輔）機(jī)艙、舵機(jī)艙和螺旋槳上方對(duì)應(yīng)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(huì)議室、主配電室和駕駛室等部位。艦船阻尼材料屬于高技術(shù)、新材料領(lǐng)域，對(duì)它的基本要求是：（1）材料的使用溫度為20-60，滿足無(wú)限航區(qū)的要求（2）要求材料自身的損耗因子峰值應(yīng)在該溫度范圍內(nèi)，其平均損耗因子要高于0.5，但更要求其復(fù)合損耗因子要高于0.1（3）具備一定的力學(xué)性能（如附著力、強(qiáng)度、韌性等）（4）阻燃、無(wú)毒、耐介質(zhì)、

29、耐老化（5）厚度薄、質(zhì)量輕（6）施工方便，可帶底漆施工，滿足不同部位的施工要求412分類(lèi)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(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，但阻尼性能較差。隨后出現(xiàn)的橡膠型片材，又稱(chēng)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(yīng)用。阻尼鋼板是近幾年開(kāi)發(fā)出的新型阻尼材料。該材料是將一層粘彈材料復(fù)合在兩層相同厚度的鋼板之間，形成所謂“夾心阻尼結(jié)構(gòu)”具有阻尼效果好，外表美觀的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是材料相對(duì)密度較大，裁剪困難，尤其是焊接工藝復(fù)雜，焊接過(guò)程中粘彈材料易燃燒損壞，影響其阻尼性能，同時(shí)由于其成本較高，應(yīng)用受到限制。42阻尼涂料作為一種

30、新型的阻尼材料，因其具有制造工藝簡(jiǎn)單、施工方便、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，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(zhì)，加入其它樹(shù)脂、助劑、填料及有機(jī)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(yīng)用受到很大限制。433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(duì)分子質(zhì)量的影響（3）硬段種類(lèi)的影響（4）硬段相對(duì)含量的影響2）約束層（1）楊氏模量對(duì)復(fù)合損耗因子的影響試驗(yàn)表明：適當(dāng)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(duì)復(fù)合損耗因子的影響。在施工中，如果不注意會(huì)在阻尼層四周邊緣部位產(chǎn)生約束層與底材粘連在一起的現(xiàn)

31、象，即“短路”。短路會(huì)使涂層阻尼性能大幅度下降。應(yīng)盡量避免“短路”現(xiàn)象的產(chǎn)生。449.3.6隔聲及阻燃泥子1.隔聲、阻燃泥子的作用與應(yīng)用范圍研制、開(kāi)發(fā)艦船用隔聲、阻燃密封材料，對(duì)于有效地減輕艦船內(nèi)高噪聲區(qū)對(duì)低噪聲區(qū)的影響，提高艦船艙室的安靜性、舒適性，增強(qiáng)其綜合作戰(zhàn)能力、提高勞動(dòng)效率，具有十分重要的意義。2.分類(lèi)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(zhì)的不同可分為溶劑型、水性和無(wú)溶劑型三種。45（1）溶劑型隔聲密封材料是應(yīng)用最為廣泛的一種，傳統(tǒng)的制作方法是將樹(shù)脂或橡膠溶解于有機(jī)溶劑中，再添加各種無(wú)機(jī)填料及助劑混合而成。生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境造成污染。（2）水性

32、隔聲材料具有無(wú)毒、安全、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)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(yīng)用的關(guān)鍵。（3）無(wú)溶劑型隔聲材料是目前發(fā)展的趨勢(shì)。它是采用室溫低粘度、雙組分樹(shù)脂，再添加各種無(wú)機(jī)顏填料及助劑混合而成。469.3.7艦船用隱身涂料戰(zhàn)爭(zhēng)的目的在于“消滅敵人，保存自己”。隨著偵查技術(shù)的飛速發(fā)展，從水下聲吶系統(tǒng)、地面、高空偵察機(jī)乃至太空偵查衛(wèi)星構(gòu)筑的全方位立體偵察體系的建立，使得軍事設(shè)施及武器裝備隱身變得日益困難。同時(shí)精確打擊武器系統(tǒng)的發(fā)展，從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到完成打擊任務(wù)只需很短的時(shí)間在幾百公里遠(yuǎn)距離內(nèi)即可完成。隱身技術(shù)是達(dá)到降低或控制武備系統(tǒng)的特征信號(hào)難以被發(fā)現(xiàn)、識(shí)別及攻擊的目的。隱身技術(shù)是一項(xiàng)跨學(xué)科、實(shí)用性極強(qiáng)的系統(tǒng)工程。從技術(shù)手段上涉及以下多個(gè)領(lǐng)域：（1）外形設(shè)計(jì)。盡可能減少各種輻射的反射截面。（2）吸聲結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使入射波在最短距離內(nèi)完成衰減和吸收。如碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料、吸聲吶波的消聲瓦等。（3）吸聲涂料及涂層設(shè)計(jì)和涂裝技術(shù)。（4）偽裝網(wǎng)、紅外煙幕、鋁箔彈等外延性技術(shù)。481.隱身涂料的技術(shù)要求（1）對(duì)不同頻率的電磁信號(hào)的吸收及輻射率（2）降低涂層厚度（3）減小涂層相對(duì)密度和涂裝量（4）實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光、近紅外、熱紅外、8