船舶涂料的研究现状

1、船舶涂料研究现状涂料是将各种材料(包括有机树脂为基础的涂料、无机成膜物涂料、金属、 陶瓷等)采用适当的表面处理技术和涂装方法在底材表面形成具有保护、装饰和 特殊功能的材料。其中，最突出的特点是它的功能性,而针对国防军工等高新技术 产业的需求而发展起来的涂料种类有船舶用防污涂料、船体防锈涂料、舰用特 种功能涂料、吸波涂料、纳米隐身涂料、防滑涂料、阻尼涂料、重防腐蚀 涂料、防火涂料、新型光触媒涂料等。海洋中微生物、植物和动物附着在舰 船上并对之产生不利影响的现象称为污损。污损不仅增加船舶的自重，减少船舶 的载重，同时将大大增大船体的阻力，造成船舶航速降低和燃油消耗量增大。船舶涂料的分类船舶涂料分类

2、如图1所示水下部位j船底防锈漆 i船底防污涂料咛蔦篇水上部位甲板漆彳甲板漆 船壳漆i防滑甲板漆广船舱漆船舶涂料轮机漆 油舱漆 的室部位水舱漆货舱漆饮水舱漆j压载舱漆船舶防锈部位j车间底漆 【防锈底漆'其他涂料图1船舶涂料分类目前防污涂料发展的主要方向有:不含有机锡的自抛光防污涂料;(2)无锡 的磨蚀型防污涂料;(3)无毒防污涂料(低表面能涂料、生物防污涂料等)；(4)导电 防污涂料。其屮以不含有机锡的低毒或无毒防污涂料为主要研究和开发目标，以 无锡自抛光或磨蚀性防污涂料产品的开发最快。船底防锈涂料的品种大体可分成 三大类：(1)传统的沥青系和油性系;以环氧、乙烯、环氧沥青、乙烯沥青和

3、氯化橡胶树脂为主体的高性能船底防锈涂料;(3)新型高性能船底防锈涂料，主要 包括改性环氧、玻璃鳞片涂料、氟树脂涂料等。舰船特种涂层材料是舰船装备 不可缺少的组成部分。它涉及的领域包括：耐高温、防热、防火、吸声 阻尼、吸波、光学伪装等，主要有舰用雷达吸波隐身涂料、吸收声纳波涂层、 红外隐身涂层、抗热辐射涂料、飞行甲板防滑涂料、耐高温涂料等，尽管其用量 不大，但它已是舰船不可缺少和替代的配套材料，而且随着武器装备现代化进程 的加快，特种涂层材料在舰船的各部位所起的作用越来越大。其它新型涂料有防滑涂层、潜艇特征信号控制涂层、新型光触媒涂料、新型 室温可逆变色涂料、新型热防护涂料、热障涂层、溶胶凝胶涂

4、层。梯度功能涂层梯度功能材料(fgm)是指随着材料的组分、结构沿某一方向连续变化，其各 项性能也发生连续变化的一类新型非均质复合材料，是基于航空航天技术的发展 而提出的新概念，已应用到机械、能源、化工、光学、电学和生物医学等众多研 究领域中。在此基础上研制的梯度功能涂层，从慕体到表而的组分和性能也是呈 无界而连续渐变的。目前制备fgm涂层的工艺方法多种多样,主要有气相沉积法、自蔓延高温合 成法、等离子喷涂法及激光熔覆法等。以国外的研究工作为代表,如有研究者通过将丙烯酸酯与含氟丙烯酸酯进行 无规共聚、接枝共聚、嵌段共聚或与其它乳液进行共聚，可以得到良好的梯度分 层效果。如park等1将丙烯酸全氟

5、己酯接枝到mma上得到的聚合物涂膜因氟在 表面富集引起表面自由能明显降低，且由于mma被含氟聚合物支化，导致接枝共 聚物与其他聚合物混溶性提高,为自分层共混体系提供优良的共混组分;li等$将 丙烯酸丁酯(ba)与丙烯酸全氟烷基酯进行嵌段共聚，利用gpc对氟进行分析，发现 随含氟聚合物用量的增加，涂膜的斥水斥油性能显著提高，且ftir分析发现含氟聚 合物在其表层的含量远大于底层，说明含氟聚合物与丙烯酸酯类发生相迁移而富 集在表层;walz等彳应用激光诱导二次质谱对含氟丙烯酸酯和无氟丙烯酸酯的共 混乳液进行体相深度分析，结果表明体相中的含氟量随深度增加快速递减，涂膜组 分呈现明显的梯度渐变现象;m

6、ing等°利用含氟的低聚物与液态聚异氤酸酯共混, 形成无溶剂含氟低聚物，通过热或光固化交联成膜，当氟含量从0增加到1.4wt%时, 其表层的表而张力减少到20mn/m,表明氟在涂膜表而富集,涂膜具有较好的分层 效果;还有研究者将2乙基己基丙烯酸酯丙烯酸醋酸乙烯共聚物(i )与氟化乙烯 六氟丙酮共聚物(ii)的thf溶液按一定质量比掺混，在pet板上浇注成膜，然后用 atr-ftir. xps、sem等分别对膜的表层、断而进行跟踪和分析观测，结果表明膜 的表层和里层，无论化学组成还是微观结构都有很大不同,其表层主要是聚合物h, 而靠近pet的底层主要是聚合物i。郭睿岚等5以甲基丙烯酸(

7、mma)和丙烯酸乙酯(ea)二元共聚物为种子乳液合 成出的多层核壳共聚复合乳液，可根据需要进行分层设计，使其成膜时形成梯度 涂层。在新型高分子防腐蚀涂料中，以氟树脂为基料的氟涂料具有一系列优异特 性，如突岀的耐蚀性、耐热性、耐候性以及非粘附性等，氟涂料涂层可以作为各 种腐蚀环境下的防护涂层。但氟树脂的非粘附性降低了涂层与金属慕体的结合强 度，降低了防护效果;聚苯硫瞇是一种综合性能优异的高分子材料，特别是它具 有和金屈良好的粘结性，可在金属表面形成牢固的涂层，但是脆性大易开裂。用 氟树脂和聚苯硫醯共混改性制备防腐涂料是一种非常有希望的方法，它可以综合 二者的长处，相互弥补缺点。边洁等&用

8、聚全氟乙丙烯(fep)与聚苯硫醯(pps)树脂, 制备了 pps/fep梯度结构防腐蚀徐层，对该复合涂层与钢棊体的结合强度以及内 在成分分布进行了研究。含氟丙烯酸酯聚合物因其具有优异的表而特性、耐候性及环境友好性而具备 广泛的应用价值，但也因其价格高，又难与大多数基材粘结，其应用受到限制。 武汉大学的张超灿等人，从功能梯度材料概念出发，将含氟丙烯酸酯聚合物与其 它聚合物共混，通过巧妙的梯度复合技术来得到高分子梯度材料，使梯度材料的 一侧表而具备有机氟的优点，另一侧表而具备其它聚合的优异性能，而在膜的厚 度方向上组分连续过渡，无任何不良宏观界而，这样就使得高分子梯度材料能更 好地适应不同环境以满

9、足某些特殊的需要当今功能梯度涂层工艺中存在的主要问题近10年来，功能梯度涂层的制备工 艺有了很大发展，工艺方法不断增多。但是,这些工艺各有优缺点，而且当今功能梯 度涂层制备工艺中还存在一些问题。简述如下：难以精确控制涂层成分按理论设计情况变化。由于对某些工艺中涂层成形机 理研究尚不够透彻，使得在工艺过程中对工艺参数的控制不够准确和精确，所制得 的梯度涂层中成分分布与理论设计的成分分布难以相符，因此，在涂层中仍有残余 应力。难以获得大尺寸功能梯度涂层制件。现在已获得成功的功能梯度涂层件主要 是刀片、钻头和燃气喷嘴等小型件或试验制品，只有极少数较大尺寸的功能梯度 涂层试验件试制成功。美国和日本已把

10、制得大尺寸功能梯度涂层件作为今后的重 要开发目标。成本较高。除shs方法外，现有的其它制备功能梯度涂层的工艺，如cvd、pvd 等离子喷涂等方法，大多工艺过程较长，生产效率较低,且设备系统操作复杂，使得 最终的功能梯度涂层件成本较高。成本高是阻碍功能梯度涂层工艺推广和制件应 用范围扩大的主要障碍。当今船舶涂料的发展趋势如下：(1) 发展配套性广的防锈底漆，旨在使船舶涂层配套系统简单化，即不论船舶 的何种部位，不论其中间漆和面漆采用何种类型的涂料，都可采用同一种防锈底 漆。(2) 发展厚膜型、超厚膜型涂料，旨在减少涂装次数。(3) 开发速干型涂料，旨在缩短涂料固化、干燥时间，进而缩短造船周期。(

11、4) 发展不含有机锡的自抛光防污涂料，旨在防止有机锡化合物对港湾和海洋 的污染。(5) 发展无溶剂或水性防锈涂料，旨在减少有机溶剂对大气的污染，杜绝爆炸、 火灾的危险性。(6) 发展低毒、无毒涂料。总之，当今船舶涂料发展的方向是高效、省力、合理、低毒、安全。随着造船技 术的发展，将不断研制出新型的船舶涂料。1. park, i. j.; choi, c. k.; lee, s. b., surface properties of the fluorine-containing graft copolymer of poly(perfluoroalkyl)ethyl methacrylate)-

12、g-poly(methyl methacrylate). macromolecules 1998, 31 (21), 7555-7558.2. li, k.; wu, p.; han, z., preparation and surface properties of fluorinecontaining diblock copolymers. polymer 2002, 43 (14), 4079-40863. walz, s. m.; mainer, t. e；mueller, u.; muelhaupt, r., depth profiling of latex blends of fluori nated and fluori nefree acrylates with laser-i nduced sec on dary mass spectrometr y. wiley subscription services, inc., a wiley company: 2003; vol. 41, pp 360-367.4. ming, w.; lave n, j.; van der lin de, r., synthesis and surface properties of films based on