海洋工程材料特种海洋材料课件

海洋工程材料特种海洋材料海洋工程材料特种海洋材料129.1深潜固体浮力材料概述海底蕴藏的石油及天然气极为丰富，它为世界长期廉价的能源供应提供了保证。目前开采的近海油气田水深都在300m左右，随着海洋开发科学的兴起，首先需要对大陆架以及深海进行勘探和考察。在深水作业采用ＲＯＶ，这样才能长时间的工作，而且一旦发生故障，即可迅速进行干预。在计算机支持下的水下操作系统安装好后，首先要检查、及维护保养，还要进行修理，都是通过ROV。为了解决深潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性，提供足够的净浮力，开始研制高强度固体浮力材料（solidbuoyancymaterial,SBM)以替代传统的耐压浮力球和浮力筒。29.1深潜固体浮力材料概述23浮力材料实际使用时需要长期浸泡在水中，要求其耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。在水中使用的深度不同，对它的强度要求也不同，水深增加，材料的强度也增加，相对密度随之增大，但浮力系数降低。水中使用的浮力材料，要求吸水率低，吸水平衡的时间短。在浮力材料本身不能满足防水要求的前提下，还需在浮力材料外表面包敷防水层，同时还要保证外表面包敷材料耐腐蚀和抗冲击，以延长它的使用寿命。高强度浮力材料主要用于水中设备的配重，漂浮于水面或悬浮于水中的浮缆、浮标，海底埋缆机械及声多普勒流速剖面仪，零浮力拖体、ROV等。使用条件不同，对其性能要求也不一样。随着海洋技术的开发，高强度浮力材料的应用前景广阔。3浮力材料实际使用时需要长期浸泡在水中，要求其耐水、耐压、耐34固体浮力材料的分类固体浮力材料实质上是一种低密度、高强度的多孔结构材料，属复合材料的范畴，分三大类：中空玻璃微珠复合材料、轻质合成材料复合塑料和化学泡沫塑料复合材料。中空玻璃微珠复合材料是由空心玻璃小球混杂在树脂中形成的，空心玻璃小球占60%-70%的体积。复合塑料是由复合泡沫和低密度填料组合改性而成。化学泡沫塑料复合材料是利用化学发泡法制成的泡沫复合材料。主要用于海面浮标系统。4固体浮力材料的分类45国内外发展概况1.国外概况在国外，从20世纪70年代就开始高强度浮力材料的研制，现在美国、日本和俄罗斯等国家已经解决了水下6000米用低相对密度浮力材料的技术难题，并已形成系列标准。美国洛克希德导弹与空间公司研制了两种用途的固体浮力材料：一种是用于浅海的固体浮力材料；一种是深潜用的固体浮力材料。日本海洋技术中心对固体浮力材料的研制开发大体上分为三个时期：一是1970年水深300m的潜水作业；二是20世纪80年代初研制载人深潜器“深海6500”；三是1987年开始研制1万米深的水下机器人。俄罗斯目前也研制出6000m水深固体浮力材料。5国内外发展概况52.国内概况国内浮力材料一般采用聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫或其它发泡塑料。与国外同等材料相比，成本低，但耐压强度低，浸水一段时间后，会吸水，失去浮力，使用可靠性差，最大工作水深400米左右。浅海固体浮力材料采用软木、浮力球、浮力筒及合成泡沫塑料或合成橡胶，深海用固体浮力材料尚无单位研制。2.国内概况67微球复合泡沫材料制备技术1.制备方法微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。微球壳壁很薄，不耐剪切和高压，在成型中应避免高剪切力和高压力存在。1）浇注法：适合环氧、聚酯等液体树脂。这种方法优点是可以不受产品大小及形状的限制。但是最终混合物的黏度较大，陷入的气泡不容易排出，且填充量较低，制品的相对密度较大。2）真空浸渍法：该法制得的复合泡沫质量均匀，微球的填充率高。但生产规模有限，制造大型制品困难。7微球复合泡沫材料制备技术73）液体传递模塑法该法的生产规模可不受限制。但微球的填充量较低，分布均匀性差。4）颗粒堆积法：要求基体为粉末。这种方法可以不受液体树脂混合粘度大和不易注模等缺陷的影响。是制备三相复合泡沫材料的方法。但树脂含量减少，制品的强度会随着降低。5）压塑法：该法微球填充量高，生产规模不限，成形周期短。83）液体传递模塑法8899.2舰船防污涂料海洋附着生物的种类和危害1.海洋附着生物的种类海中生长繁殖数万种生物和上千种附着生物,常见的有100多种,分为微生物、污损植物、附着动物三大类.其中最常见及危害最大的是以下几种:(1)附着动物.包括藤壶类（根据地域和形态的不同，分为三角藤壶、赤藤壶、立岛藤壶、白洲藤壶等）雪尔普拉类、软体动物类（牡蛎、冰海鞘、各种海贝）、苔虫类（石灰虫类等）、海绵类（石灰海绵等）。（2）附着植物海藻类（硅藻、浒苔等）。99.2舰船防污涂料海洋附着生物的种类和危害910海洋附着生物的特点及影响因素（4条）（1）附着生物的种类及数量随海域及生态环境而改变；同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类及数量可能在不同年度之间发生改变。（2）附着表面的性质不同，其附着也不同。附着表面的性质包括以下几方面：（a）表面粗糙度。实验证明光滑的表面不利于生物附着，从减阻的要求出发也需要粗糙度尽可能低的表面。（b）表面张力。低表面能的表面憎水，不利于生物附着。（c）底材的刚性和弹性模量。附着生物在坚硬的底材上容易附着，在柔软和不稳定表面上难于附着。10海洋附着生物的特点及影响因素（4条）1011（d）底材表面的微观化学环境。表面pH<5或pH>9的微酸性或碱性环境，以及一定浓度防污剂的存在可防止生物附着。（3）水流速度也有影响一般认为当水流速率大于5mil/h,附着生物不能附着在船底。在正常航速下没有生物附着，当其停泊超过一定时间（如48小时）后存在附着的可能性。（4）光线对生物附着有影响。藻类等植物喜光，进行光合作用，它们一般生长在水线以下的1.5m以上，而且主要在春秋季。藤壶却喜欢黑暗，附着在水下1.5m及船底。通常防污涂料以氧化亚铜为防污剂，呈棕红色，现在黑色、浅蓝、浅绿等防污涂料也有使用。水下附着生物对颜色的选择性不很明显。11（d）底材表面的微观化学环境。表面pH<5或pH>9的微11123.附着生物对海洋设施的危害经试验证明：在青岛港一个生长旺季（6-10月），每平方米可附着生物大于20kg，发电厂的冷却水管道每年损失有效直径50-100mm。数据表明：对于万吨以上的远洋轮，其船底污损5%，燃油消耗将增加10%，每年的经济损失超过100万美元。海上钻井平台的支柱附着大量附着生物后不仅给其移位带来麻烦，还可能因为重心移动在拖运过程中倾覆。123.附着生物对海洋设施的危害12134.防污涂料的应用范围迄今为止，最实际又最经济的是防污涂料的应用。防污涂料主要应用于如下领域：（1）海洋船舶（按特点分为远洋运输船、近海运营船、舰艇、渔船等）防污涂料（2）海水冷却管道（3）海水养殖（4）发电厂冷却塔（防藻）等。134.防污涂料的应用范围1314防污涂料的特点和技术要求防污涂料的作用，从本质上讲就是提供一个在规定的有效期内无生物附着的涂层表面——它可以采用不同的防污原理，但目前最实用的还是使用防污剂有效控制浓度，抑制生物附着。这就要求防污涂层达到防污剂可控的缓慢释放的要求，即有一个稳定有效的防污剂渗出率。影响防污性能的因素十分复杂。除了环境和生物的多样性和差异性之外，直接与防污性有关的主要因素有：1.环境因素（1）海水温度、含盐量、pH。（2）海水污染程度（油污可封闭涂层）（3）干湿交替的周期（氧化亚铜在空气中易生成碱式碳酸铜而使防污涂料失效）。14防污涂料的特点和技术要求防污涂料的作用，从本质上讲就是提14152.船舶的种类及运营状态（1）船速。普通商船正常航速为10mil/h，战斗舰艇的航速可达30mil/h以上。它们对防污涂层的机械性能和防污剂流失速度有不同的要求。（2）在航时间和停泊间隔（3）满载或空载。水线部位的涂层对于干湿交替要有耐受性。（4）上坞检修期实际上确定了所用防污涂料的有效期。3.防污涂料配方设计的主要因素（1）防污剂及防污剂组合优化（2）防污剂渗出控制原理和方式的选择（3）树脂成膜物及颜料体积浓度的确定（4）助剂——防污剂渗出促进剂、增塑剂、流变添加剂（5）防污涂层膜厚及涂装方法的控制152.船舶的种类及运营状态1516需要特别注意的是防污性能的评价方法。由于影响因素的复杂性，至今尚无标准可循。防污涂料的期效也是相对的概念，主要由使用要求来确定。例如，大中型船舶的坞修期一般为3-5年，普通近海运输船和渔船为2年，而小型渔船一般半年至一年即上岸一次。因此，对防污涂料期效的要求可粗略地分为5年、3年、2年、1年等。其中舰船和民船的运营状况和海域不同，对防污漆的要求也不尽相同，在防污涂料配方设计中必须加以考虑。16需要特别注意的是防污性能的评价方法。16战争的目的在于“消灭敌人，保存自己”。（2）海水污染程度（油污可封闭涂层）底漆要求耐海水性好，对玻璃钢表面有较强的附着力，通常采用乙烯类树脂或氯化橡胶树脂体系。防污涂料的特点和技术要求（4）伪装网、红外烟幕、铝箔弹等外延性技术。这样在垂直面上冰层可由于自重而脱落，在平面上粘附不牢的冰层很容易消除。使入射波在最短距离内完成衰减和吸收。迄今为止，最实际又最经济的是防污涂料的应用。（a）耐大气老化（b）耐盐雾及海水浸泡（c）耐湿热，雷达波隐身涂层对湿气相当敏感。溶剂型阻尼涂料不仅阻尼性能差，而且易燃易爆，使用不安全，污染环境，应用受到很大限制。为了解决深潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性，提供足够的净浮力，开始研制高强度固体浮力材料（solidbuoyancymaterial,SBM)以替代传统的耐压浮力球和浮力筒。低表面能的表面憎水，不利于生物附着。众所周知，新浇铸的混凝土表面呈强碱性，其水下结构在相当时期内无生物附着。（5）防污涂层膜厚及涂装方法的控制（d）底材表面的微观化学环境。微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。1）声呐波隐身涂料的作用与应用范围它们主要是可再生的粘液蛋白。这种方法优点是可以不受产品大小及形状的限制。（1）材料的使用温度为20-60℃，满足无限航区的要求17防污涂料的类型和配方原理自人类接触海洋的那天起就与附着生物的污损作斗争，古人都是用木材造船，可用于防污的只有石油沥青或煤焦油沥青；中国古代大量使用桐油保护木材。后来人们认识到铜可以防污，就采用铜箔来包覆船底。直到19世纪后期，由于化学工业的发展提供了铜、汞、铅、砷等化合物防污剂，以及天然和合成树脂等成膜物以后，现代意义上的防污涂料才开始出现。防污涂料的开发最重要的是选择适当的防污剂或复合防污剂组合，然后通过配方设计达到有效的防污剂缓慢控制释放的目的。战争的目的在于“消灭敌人，保存自己”。17防污涂料的类型和配1718防污剂必须达到以下条件：（1）具有广泛的抗生物谱。在足够低的浓度下即可阻止附着生物和植物的生长。（2）在海水中的溶解度足够低，在保证其有效渗出浓度时，又避免过快的溶解和流失。（3）符合环境要求。首先对涂料的生产和施工人员无害；更重要的是对海生物无害。18防污剂必须达到以下条件：1819为了达到防污剂的有效控制释放，人们采用了不同的技术途径，从历史上看大致可分为如下几种类型：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树脂——乙烯类、氯化橡胶、聚丙烯酸酯以及煤焦油沥青等。其中由于防污剂填充量及改性树脂和助渗出剂不同又分为接触型和扩散型两类。2.基料可溶型防污涂料主要特征在于树脂成膜物在海水中是可溶的，它们与防污剂同时溶解于海水，可以不断刷新其表面，保持良好的防污性。基料可溶型防污涂料又可分为传统型及自抛光型两大类。19为了达到防污剂的有效控制释放，人们采用了不同的技术途径，19203.新型防污涂料推动防污涂料技术进步的基本动力在于发展高性能、低污染的涂料及防污技术。在满足性能的前提下，应尽可能减少对环境的冲击，这就必须寻找低污染的或对海洋生态环境无害的防污剂或防污技术。这项工作是非常困难和艰巨的。新型防污涂料有以下几种类型：1）以可溶性硅酸盐为基础的防污涂料海洋生物适宜的海水环境的pH为7.5-8.5.在更酸或更碱性的环境中附着生物难以生长。众所周知，新浇铸的混凝土表面呈强碱性，其水下结构在相当时期内无生物附着。从20世纪70年代开始有人探索碱性硅酸盐作为无毒防污剂的可能性。80年代初有专利发布，但尚未有产品使用的信息。203.新型防污涂料20212）低表面能防污涂料20世纪60-80年代是低表面能防污涂料发展的高峰期。每年发表的专利达数十件。应满足以下要求：（1）表面能足够低（2）具有不断更新其表面能力（3）与防腐底漆有良好的附着力和配套性。212）低表面能防污涂料21223）仿生防污涂料主要涉及的工作为：（1）生物防污剂的提取和分离。从海生物中提取具有防污作用的物质的目的，在于开发新型低毒和无毒的防污剂。（2）活性生物酶的分离鉴定。海螃蟹等贝类长期不长生物。经深入研究，其表面至少存在6种以上的酶，它们能够破坏藤壶粘液质的固化附着。采用生物代谢物和生物酶。这些研究尚处于试验室阶段。（3）生物可降解吸水膜防污。大型海洋动物、鱼类的表面有一层十分光滑的粘膜。它具有很好的吸水性，水阻力很低，附着生物不可能着床。它们主要是可再生的粘液蛋白。受此启发，近年来开发的一种可生物降解的乳酸为基础的高吸水树脂成膜物，然后结合低毒低污染的防污剂的防污涂料已见报道。223）仿生防污涂料2223玻璃钢船防污漆玻璃钢即玻璃纤维增强塑料，是一种以合成树脂（主要是不饱和聚酯树脂）为粘合剂，以玻璃纤维及其制品为增强材料的热固性塑料，因其成形固化容易，质量轻，机械强度高，耐腐蚀，广泛用于造船业以代替金属、木材。国外近海作业船只中玻璃钢船已相当普及，我国玻璃钢船发展较晚，其建造使用尚不具规模。玻璃钢材料耐腐蚀性好，表面平整光滑，但不涂防污漆的船只下水航行几个月后，船底表面就会长满附着生物，严重影响船只航行速度。玻璃钢属于固化硬性的高分子材料，不同于钢铁、木材，表面粗糙度差，要求防污漆及配套涂料对玻璃钢表面有较强的附着力。23玻璃钢船防污漆玻璃钢即玻璃纤维增强塑料，是一种以合成树脂2324玻璃钢船体在制造过程中，首先是在船体模具表面涂一层脱模剂（一般为蜡质材料），然后涂刷树脂胶液，铺玻璃纤维布，依次边铺布边刷胶液。船体成形脱模后，表面会残留一层脱模剂，它的存在直接影响涂料对玻璃钢表面的附着力。因此在船体涂漆之前需先进行表面预处理。玻璃钢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，以增进防污漆与玻璃钢表面的附着力。底漆要求耐海水性好，对玻璃钢表面有较强的附着力，通常采用乙烯类树脂或氯化橡胶树脂体系。24玻璃钢船体在制造过程中，首先是在船体模具表面涂一层脱模剂24251水线防污漆使用环境和性能要求水线部位是船舶腐蚀最严重的区域之一。它不仅遭受海水腐蚀，而且由于水流作用水线区的海水富含氧气加速电化腐蚀的速度。由于航行时水线漆不断地遭受水流的冲击和磨损，以及潮水运动和轻、重载形成的干、湿交替而不时受到大气暴晒，因此属于腐蚀电位最高的飞溅区。水线漆的主要性能要求如下：（1）耐大气老化，加速人工试验700小时以上达到一级。（2）耐海水浸泡，21天不起泡、不脱落（3）耐油性，柴油浸泡21天不起泡不脱落（4）耐干湿交替，国家指定的暴晒场中试验板浸水一周，暴晒一周为一周期，至少5个周期达到2级以上。（5）耐盐雾，根据不同使用期，500-1000小时达到一级。（6）耐海水冲刷。251水线防污漆使用环境和性能要求25269.3特种船舶涂料防结冰涂料冬季，在北方海域航行的舰船的甲板和船头两侧挂上不同厚度的冰层，这一方面由于滑动影响船员行走和安全，另一方面增加负荷和不平衡而带来安全问题。通常，公路上撒盐，但此方法不适合舰船，因为大量涌上甲板的海水很快将电解质的浓液稀释而使食盐失去效果。对于舰船，目前可采用耐冰雪粘附的涂层，即低表面能涂料加以解决。这样在垂直面上冰层可由于自重而脱落，在平面上粘附不牢的冰层很容易消除。269.3特种船舶涂料防结冰涂料26目前舰船用阻尼材料主要分为片状型材、阻尼钢板和涂料。（5）可行的涂装技术及施工工艺。4）颗粒堆积法：要求基体为粉末。黑体是热辐射研究的理想体。隐身技术是达到降低或控制武备系统的特征信号难以被发现、识别及攻击的目的。一般认为当水流速率大于5mil/h,附着生物不能附着在船底。无机型阻燃涂料以无机粘接剂作为基料（成膜物），如水玻璃、石灰等；微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。该材料是将一层粘弹材料复合在两层相同厚度的钢板之间，形成所谓“夹心阻尼结构”具有阻尼效果好，外表美观的优点。（1）溶剂型隔声密封材料是应用最为广泛的一种，传统的制作方法是将树脂或橡胶溶解于有机溶剂中，再添加各种无机填料及助剂混合而成。同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类及数量可能在不同年度之间发生改变。1）涂层应具备的光谱特性颜填料不得与各种防火材料在防火时的作用相抵触，以免降低或破坏防火效果。这种辐射是由于分子、原子的热运动引起的，辐射能量与温度密切相关，称为热辐射。附着表面的性质包括以下几方面：1）浇注法：适合环氧、聚酯等液体树脂。在国外，从20世纪70年代就开始高强度浮力材料的研制，现在美国、日本和俄罗斯等国家已经解决了水下6000米用低相对密度浮力材料的技术难题，并已形成系列标准。但树脂含量减少，制品的强度会随着降低。底漆要求耐海水性好，对玻璃钢表面有较强的附着力，通常采用乙烯类树脂或氯化橡胶树脂体系。（6）施工方便，可带底漆施工，满足不同部位的施工要求27太阳热反射涂料1.简介太阳热反射涂料就是对太阳的热辐射具有高反射率的涂层。自从20世纪70年代以来，建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展，要求使用反射太阳能的新型涂料，以降低暴露在太阳辐射热下的装置表面涂层的温度，从而阻止热能传导，达到改善工作环境、提高安全性等目的。目前，太阳热反射涂料的理论研究方面在国外较完善，已广泛应用很多领域。目前舰船用阻尼材料主要分为片状型材、阻尼钢板和涂料。27太阳27282.热反射涂料的基本原理1）涂层应具备的光谱特性（1）热辐射及黑体辐射。众所周知，室温下或温度更低的物体，在不断地辐射不可见的红外光和波长更长的电磁波。这种辐射是由于分子、原子的热运动引起的，辐射能量与温度密切相关，称为热辐射。热辐射不仅与温度有关，与物体的材料及表面性质也有关系。黑体是热辐射研究的理想体。所谓黑体，即在任何温度下都能全部吸收照射到它表面上的辐射。黑体的辐射度与波长、温度的关系为普朗克公式。在全波长范围内，积分得斯蒂芬-玻尔兹曼方程282.热反射涂料的基本原理2829影响热反射率的基本因素：1）树脂对涂层反射率的影响要求对可见光和近红外光吸收越小越好。2）颜料对涂层热反射率的影响颜料对可见光和近红外光的吸收同样越小越好，同时，为减少太阳光透过，颜料对太阳光应有尽可能大的散射。

（1）颜料折射率的影响（2）颜料粒径对散射率的影响。3）颜料体积浓度（PVC）的影响29影响热反射率的基本因素：2930船用阻燃涂料非膨胀型防火涂料的防火效果较膨胀型防火涂料的要差一些，通常又把它称作阻燃涂料。1分类根据阻燃涂料的组成，可以将它分为无机型和有机型。无机型阻燃涂料以无机粘接剂作为基料（成膜物），如水玻璃、石灰等；有机型阻燃涂料以天然或人工合成的树脂作为基料，如大漆、松香以及绝大多数合成高分子材料。无机型阻燃材料的性能通常不能满足使用要求，因此，需要加入一些有机树脂进行改性；而绝大多数有机阻燃涂料中，需要加入许多无机盐类阻燃剂，所以，无机型阻燃涂料和有机型阻燃涂料之间没有严格的界限。30船用阻燃涂料非膨胀型防火涂料的防火效果较膨胀型防火涂料的3031由于阻燃涂料中含有大量的无机物质，它的阻燃机理是依靠这些无机物质对火焰的不燃性来实现的，通常这种涂料的厚度较大，对物体的保护效果是有限的。但是其自身的不燃特性，使得它具有抵御瞬时高温的突出效果。2.组成阻燃涂料是由基料、分散介质、阻燃剂、颜填料、助剂组成。1）基料基料又称作成膜物质，对阻燃涂料的性能起着决定性作用。由于阻燃涂料中含有大量的阻燃剂，加上涂层比较厚，极易造成涂层开裂、阻燃性能下降。通常单一的无机粘接剂难以胜任，需要加入水溶性高分子进行改性，从而提高涂层的机械性能。31由于阻燃涂料中含有大量的无机物质，它的阻燃机理是依靠这些31322）阻燃剂阻燃剂是阻燃涂料中担负抵御火焰燃烧作用的关键成分，其阻燃机理是阻燃剂遇火分解产生不燃性气体或本身不燃且导热系数很低。3）颜填料阻燃涂料除了具有阻燃功能外，还需要有装饰性、耐介质性和良好的物理机械性能。4）助剂助剂在阻燃涂料中作为辅助成分，用量很少，但作用很大。它能够明显改善涂料的施工性、稳定性、柔韧性等。322）阻燃剂32333.阻燃机理（1）阻燃涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护的可燃性物体不直接与空气接触，从而延迟物体着火或减缓燃烧的速度（2）阻燃涂料遇火发生热分解，分解产生不燃的气体，这些气体冲淡了被保护物体受分解产生的可燃性气体，使之不易燃烧或减缓燃烧的速度。333.阻燃机理3334船用防火涂料防火涂料是由基料及阻燃添加剂两部分组成，除了应具有普通涂料的装饰作用并对基材提供保护外，还需要具有阻燃耐火的特殊功能。防火涂料从防火机理来讲一般可分为膨胀型和非膨胀型。非膨胀型防火涂料（又称厚型防火涂料）是指涂层使用厚度在8-50mm的涂料，这类防火涂料是靠其自身的高难燃或不燃性来达到阻燃防火的目的，其缺点是必须涂得很厚，大量的涂料涂在基材表面，既增加了体积又增加了载荷。而膨胀型防火涂料是涂膜受火时膨胀发泡形成致密的蜂窝状炭化隔热层，使火焰热量受到隔离而减少对底材的传导，与非膨胀型防火涂料相比，粒度更细、涂层更薄、施工方便、装饰性更好是其突出特点。34船用防火涂料防火涂料是由基料及阻燃添加剂两部分组成，除了3435膨胀型防火涂料一般有基体树脂、催化剂、发泡剂、成炭剂、阻燃剂、补强剂、颜填料和溶剂等组成。1.基体树脂基体树脂对膨胀型防火涂料的性能有重大的影响，它与其他组分配伍，既能保证涂层在正常条件下具有各种使用性能，又能在火焰灼烧或高温作用下帮助形成具有难燃性和优异的膨胀发泡效果的炭化层，且为了达到一定的阻燃耐火时间，使发泡层在高温下也不脱落。35膨胀型防火涂料一般有基体树脂、催化剂、发泡剂、成炭剂、阻35362.催化剂的选择和筛选催化剂是一种能在一定温度下分解出强酸性物质的材料，这些强酸性物质在一定温度下能脱去橡层内成炭剂的水分，使之形成不易燃烧的具有高保温效果的炭化层。3.成炭剂的选择成炭剂是涂层在高温下形成不易燃三维空间结构的泡沫炭化层的物质基础，其分解温度必须和催化剂发生作用的时间相匹配。362.催化剂的选择和筛选36（1）耐大气老化，加速人工试验700小时以上达到一级。其中最常见及危害最大的是以下几种:同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类及数量可能在不同年度之间发生改变。同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类及数量可能在不同年度之间发生改变。其中由于防污剂填充量及改性树脂和助渗出剂不同又分为接触型和扩散型两类。微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。日本海洋技术中心对固体浮力材料的研制开发大体上分为三个时期：一是1970年水深300m的潜水作业；颜填料不得与各种防火材料在防火时的作用相抵触，以免降低或破坏防火效果。非膨胀型防火涂料（又称厚型防火涂料）是指涂层使用厚度在8-50mm的涂料，这类防火涂料是靠其自身的高难燃或不燃性来达到阻燃防火的目的，其缺点是必须涂得很厚，大量的涂料涂在基材表面，既增加了体积又增加了载荷。通常，公路上撒盐，但此方法不适合舰船，因为大量涌上甲板的海水很快将电解质的浓液稀释而使食盐失去效果。短路会使涂层阻尼性能大幅度下降。随着海洋技术的开发，高强度浮力材料的应用前景广阔。颜填料在涂料中的添加一方面是为了降低成本，另一方面是为了提高涂层本身的强度。1）浇注法：适合环氧、聚酯等液体树脂。发泡剂的作用是在高温下分解出不燃性气体，使涂层在熔化的情况下膨胀，从而形成海绵状结构，目前可供选择的发泡剂多是三聚氰胺及其衍生物，选择的原则是必须和催化剂分解、基料树脂熔化的温度相匹配，还必须具有良好的耐水性。2）影响声呐波隐身涂料性能的因素（2）阻燃涂料遇火发生热分解，分解产生不燃的气体，这些气体冲淡了被保护物体受分解产生的可燃性气体，使之不易燃烧或减缓燃烧的速度。在足够低的浓度下即可阻止附着生物和植物的生长。这项工作是非常困难和艰巨的。近年来重点发展的是热红外隐身涂料，能改变目标热辐射特性或抑制目标的红外特征信号，使兵器和军事设施的红外辐射与背景一致，从而使其难以辨识，也使得红外制导导弹“致盲”而失去攻击目标。374.发泡剂的选择发泡剂的作用是在高温下分解出不燃性气体，使涂层在熔化的情况下膨胀，从而形成海绵状结构，目前可供选择的发泡剂多是三聚氰胺及其衍生物，选择的原则是必须和催化剂分解、基料树脂熔化的温度相匹配，还必须具有良好的耐水性。5.补强剂的选择研究表明，膨胀层厚度与耐火极限并不完全成正比关系。原因与膨胀层的强度有关，若膨胀层疏松强度低，则随着其厚度的增加，其自身稳定性就越来越差，膨胀层就很容易从基材上脱落，使基材暴露于火焰中，起不到防火保护作用。因此必须提高膨胀层强度，选择膨胀层补强剂是最简单的办法。目前的补强剂为玻璃纤维等。（1）耐大气老化，加速人工试验700小时以上达到一级。37437386阻燃剂的选择加阻燃剂的目的是为了提高在涂层中膨胀材料发挥防火作用前涂层的阻燃能力，同时该材料还应具有一定的抑烟效果。7.颜填料的选择颜填料在涂料中的添加一方面是为了降低成本，另一方面是为了提高涂层本身的强度。颜填料不得与各种防火材料在防火时的作用相抵触，以免降低或破坏防火效果。8.稀料及溶剂的选择稀料及溶剂的选择要满足：1）要有适宜的挥发速度，以使涂料有一个适宜的干燥速度；2）要有较低的气味、毒性，以方便工人施工、加工。386阻燃剂的选择3839船舶用阻尼涂料1.特点船舶用阻尼材料作为一种能有效降低船舶振动和噪声、提高其安静性和舒适性的特种功能材料，它不同于传统的被动吸声材料，而是一种主动降噪材料。它利用高分子材料的粘弹性将振动能转化为热能消耗掉，从而有效地降低结构振动和噪声。阻尼技术具有在不改变舰船原有设计和设备的情况下进行减振降噪的特点，对宽频带随机振动和噪声特别有效，尤其适合于以平板、框架结构为主的造船业。39船舶用阻尼涂料1.特点3940阻尼涂料是从声（振）源上对振动和噪声进行有效的控制。因此，它主要用于振动和噪声产生的部位，如舰船的主（辅）机舱、舵机舱和螺旋桨上方对应部位。此外，将阻尼涂料与吸声材料一起使用，具有良好的减振、吸声和隔声作用，特别适合于住舱、集控室、会议室、主配电室和驾驶室等部位。舰船阻尼材料属于高技术、新材料领域，对它的基本要求是：（1）材料的使用温度为20-60℃，满足无限航区的要求（2）要求材料自身的损耗因子峰值应在该温度范围内，其平均损耗因子要高于0.5，但更要求其复合损耗因子要高于0.1（3）具备一定的力学性能（如附着力、强度、韧性等）（4）阻燃、无毒、耐介质、耐老化（5）厚度薄、质量轻（6）施工方便，可带底漆施工，满足不同部位的施工要求40阻尼涂料是从声（振）源上对振动和噪声进行有效的控制。因此40412分类目前舰船用阻尼材料主要分为片状型材、阻尼钢板和涂料。早期的片状材料以沥青系列制品为主，价格低廉，来源广泛，但阻尼性能较差。随后出现的橡胶型片材，又称阻尼胶板，阻尼性能较沥青材料有较大的提高，在舰船上得到广泛应用。阻尼钢板是近几年开发出的新型阻尼材料。该材料是将一层粘弹材料复合在两层相同厚度的钢板之间，形成所谓“夹心阻尼结构”具有阻尼效果好，外表美观的优点。缺点是材料相对密度较大，裁剪困难，尤其是焊接工艺复杂，焊接过程中粘弹材料易燃烧损坏，影响其阻尼性能，同时由于其成本较高，应用受到限制。412分类4142阻尼涂料作为一种新型的阻尼材料，因其具有制造工艺简单、施工方便、性能优异等特点，发展极为迅速。初期的阻尼涂料多为溶剂型，主要以沥青为主要成膜物质，加入其它树脂、助剂、填料及有机溶剂混合而成。溶剂型阻尼涂料不仅阻尼性能差，而且易燃易爆，使用不安全，污染环境，应用受到很大限制。42阻尼涂料作为一种新型的阻尼材料，因其具有制造工艺简单、施42433影响阻尼涂料性能的因素1）阻尼层（1）交联密度的影响（2）软段相对分子质量的影响（3）硬段种类的影响（4）硬段相对含量的影响2）约束层（1）杨氏模量对复合损耗因子的影响试验表明：适当提高约束层材料的杨氏模量有利于增加损耗因子值。（2）边界因素对复合损耗因子的影响。在施工中，如果不注意会在阻尼层四周边缘部位产生约束层与底材粘连在一起的现象，即“短路”。短路会使涂层阻尼性能大幅度下降。应尽量避免“短路”现象的产生。433影响阻尼涂料性能的因素4344隔声及阻燃泥子1.隔声、阻燃泥子的作用与应用范围研制、开发舰船用隔声、阻燃密封材料，对于有效地减轻舰船内高噪声区对低噪声区的影响，提高舰船舱室的安静性、舒适性，增强其综合作战能力、提高劳动效率，具有十分重要的意义。2.分类隔声密封材料因其使用环境的需要，绝大多数属于阻燃型，根据其分散介质的不同可分为溶剂型、水性和无溶剂型三种。44隔声及阻燃泥子1.隔声、阻燃泥子的作用与应用范围4445（1）溶剂型隔声密封材料是应用最为广泛的一种，传统的制作方法是将树脂或橡胶溶解于有机溶剂中，再添加各种无机填料及助剂混合而成。生产工艺比较简单，缺点是对环境造成污染。（2）水性隔声材料具有无毒、安全、不污染环境等优点，随着国际社会对挥发性有机物的限制，水性高分子材料作为隔声密封材料的基料，日益受到人们的重视。但是，隔声材料的厚度比较大、干燥速度慢、厚涂困难成为制约其发展和应用的关键。（3）无溶剂型隔声材料是目前发展的趋势。它是采用室温低粘度、双组分树脂，再添加各种无机颜填料及助剂混合而成。45（1）溶剂型隔声密封材料是应用最为广泛的一种，传统的制作4546舰船用隐身涂料战争的目的在于“消灭敌人，保存自己”。随着侦查技术的飞速发展，从水下声呐系统、地面、高空侦察机乃至太空侦查卫星构筑的全方位立体侦察体系的建立，使得军事设施及武器装备隐身变得日益困难。同时精确打击武器系统的发展，从发现目标到完成打击任务只需很短的时间在几百公里远距离内即可完成。隐身技术是达到降低或控制武备系统的特征信号难以被发现、识别及攻击的目的。隐身技术是一项跨学科、实用性极强的系统工程。46舰船用隐身涂料战争的目的在于“消灭敌人，保存自己”。随着46但是，隔声材料的厚度比较大、干燥速度慢、厚涂困难成为制约其发展和应用的关键。更重要的是对海生物无害。通常要求-40~50℃（e）耐柴油、耐酸碱等腐蚀性介质等。在正常航速下没有生物附着，当其停泊超过一定时间（如48小时）后存在附着的可能性。（c）底材的刚性和弹性模量。直到19世纪后期，由于化学工业的发展提供了铜、汞、铅、砷等化合物防污剂，以及天然和合成树脂等成膜物以后，现代意义上的防污涂料才开始出现。（4）耐干湿交替，国家指定的暴晒场中试验板浸水一周，暴晒一周为一周期，至少5个周期达到2级以上。该法的生产规模可不受限制。微球壳壁很薄，不耐剪切和高压，在成型中应避免高剪切力和高压力存在。附着表面的性质包括以下几方面：1）声呐波隐身涂料的作用与应用范围非膨胀型防火涂料的防火效果较膨胀型防火涂料的要差一些，通常又把它称作阻燃涂料。玻璃钢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，以增进防污漆与玻璃钢表面的附着力。浮力材料实际使用时需要长期浸泡在水中，要求其耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。是制备三相复合泡沫材料的方法。通常防污涂料以氧化亚铜为防污剂，呈棕红色，现在黑色、浅蓝、浅绿等防污涂料也有使用。该材料是将一层粘弹材料复合在两层相同厚度的钢板之间，形成所谓“夹心阻尼结构”具有阻尼效果好，外表美观的优点。同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类及数量可能在不同年度之间发生改变。（4）阻燃、无毒、耐介质、耐老化但微球的填充量较低，分布均匀性差。从技术手段上涉及以下多个领域：（1）外形设计。尽可能减少各种辐射的反射截面。（2）吸声结构材料及结构设计。使入射波在最短距离内完成衰减和吸收。如碳纤维复合结构材料、吸声呐波的消声瓦等。（3）吸声涂料及涂层设计和涂装技术。（4）伪装网、红外烟幕、铝箔弹等外延性技术。但是，隔声材料的厚度比较大、干燥速度慢、厚涂困难成为制约其发47481.隐身涂料的技术要求（1）对不同频率的电磁信号的吸收及辐射率（2）降低涂层厚度（3）减小涂层相对密度和涂装量（4）实现可见光、近红外、热红外、8um、3um等五波段一体化隐身涂料——多功能隐身涂层。（5）可行的涂装技术及施工工艺。（6）满足使用环境对涂料的基本技术要求（a）耐大气老化（b）耐盐雾及海水浸泡（c）耐湿热，雷达波隐身涂层对湿气相当敏感。（d）耐冷热交替。通常要求-40~50℃（e）耐柴油、耐酸碱等腐蚀性介质等。（7）隐身涂料的性能与温度的依赖性很强，尤其是热红外隐身涂料、阻尼涂料等，它们在高温区的性能急剧下降，因此对于不同的温域使用的隐身涂料的技术指标也有差别。481.隐身涂料的技术要求48492.雷达隐身涂料雷达隐身涂料的作用首先在于将电磁波转变成其他形式的能量，当它们与雷达波相互作用时，可能发生电导损耗、高频介质损耗、磁滞损耗或转变为热能等方式导致电磁能量发生衰减。这是由吸波剂和粘合剂的性能决定的。其次反射的电磁波与进入材料内部的反射波相互叠加后产生干涉而相互抵消，这与涂层厚度设计有关。决定雷达隐身涂料性能的主要因素：（1）吸波材料（2）涂料成膜物（3）涂层设计及涂层厚度控制（4）涂层的施工工艺至关重要492.雷达隐身涂料49503.热红外隐身涂料肉眼及近红外探测仪都是接受光照发射的光被目标吸收后反射回来的光成像后辨识目标的颜色和形状。可见光和近红外隐身至20世纪70-80年代已经发展成相当成熟的迷彩伪装涂料并装备于部队。近年来重点发展的是热红外隐身涂料，能改变目标热辐射特性或抑制目标的红外特征信号，使兵器和军事设施的红外辐射与背景一致，从而使其难以辨识，也使得红外制导导弹“致盲”而失去攻击目标。503.热红外隐身涂料504.声呐波隐身涂料1）声呐波隐身涂料的作用与应用范围国内外在橡胶型消声瓦的研制和应用中普遍遇到以下问题：（1）施工工艺及工装设备都比较复杂，粘贴质量不易保证，特别是在艇体曲率变化较大的特殊部位。（2）常因水流冲刷、振动、艇体变形等外界影响因素出现脱落、开腔等问题；消声瓦一旦脱落会造成表面凸凹不平、使其噪声增加，不仅降低本艇的探测能力，而且也增加了被敌方声呐探测的可能性。（3)消声瓦太厚，将对核潜艇的稳定性和操纵性产生不利的影响。4.声呐波隐身涂料51藤壶却喜欢黑暗，附着在水下1.在足够低的浓度下即可阻止附着生物和植物的生长。1）以可溶性硅酸盐为基础的防污涂料国外近海作业船只中玻璃钢船已相当普及，我国玻璃钢船发展较晚，其建造使用尚不具规模。直到19世纪后期，由于化学工业的发展提供了铜、汞、铅、砷等化合物防污剂，以及天然和合成树脂等成膜物以后，现代意义上的防污涂料才开始出现。（1）耐大气老化，加速人工试验700小时以上达到一级。玻璃钢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，以增进防污漆与玻璃钢表面的附着力。颜填料在涂料中的添加一方面是为了降低成本，另一方面是为了提高涂层本身的强度。（4）耐干湿交替，国家指定的暴晒场中试验板浸水一周，暴晒一周为一周期，至少5个周期达到2级以上。（1）对不同频率的电磁信号的吸收及辐射率（2）边界因素对复合损耗因子的影响。直到19世纪后期，由于化学工业的发展提供了铜、汞、铅、砷等化合物防污剂，以及天然和合成树脂等成膜物以后，现代意义上的防污涂料才开始出现。其中最常见及危害最大的是以下几种:2）要有较低的气味、毒性，以方便工人施工、加工。（1）材料的使用温度为20-60℃，满足无限航区的要求2）要有较低的气味、毒性，以方便工人施工、加工。海洋附着生物的特点及影响因素（4条）表面pH<5或pH>9的微酸性或碱性环境，以及一定浓度防污剂的存在可防止生物附着。在正常航速下没有生物附着，当其停泊超过一定时间（如48小时）后存在附着的可能性。防污涂料的特点和技术要求它利用高分子材料的粘弹性将振动能转化为热能消耗掉，从而有效地降低结构振动和噪声。1）声呐波隐身涂料的作用与应用范围（4）硬段相对含量的影响（2）附着植物海藻类（硅藻、浒苔等）。在足够低的浓度下即可阻止附着生物和植物的生长。固体浮力材料实质上是一种低密度、高强度的多孔结构材料，属复合材料的范畴，分三大类：中空玻璃微珠复合材料、轻质合成材料复合塑料和化学泡沫塑料复合材料。（4）光线对生物附着有影响。（6）施工方便，可带底漆施工，满足不同部位的施工要求复合塑料是由复合泡沫和低密度填料组合改性而成。国内外在橡胶型消声瓦的研制和应用中普遍遇到以下问题：更重要的是对海生物无害。（1）海水温度、含盐量、pH。早期的片状材料以沥青系列制品为主，价格低廉，来源广泛，但阻尼性能较差。2）影响声呐波隐身涂料性能的因素成炭剂是涂层在高温下形成不易燃三维空间结构的泡沫炭化层的物质基础，其分解温度必须和催化剂发生作用的时间相匹配。太阳热反射涂料就是对太阳的热辐射具有高反射率的涂层。该材料是将一层粘弹材料复合在两层相同厚度的钢板之间，形成所谓“夹心阻尼结构”具有阻尼效果好，外表美观的优点。（1）海洋船舶（按特点分为远洋运输船、近海运营船、舰艇、渔船等）防污涂料其中最常见及危害最大的是以下几种:无机型阻燃涂料以无机粘接剂作为基料（成膜物），如水玻璃、石灰等；2）影响声呐波隐身涂料性能的因素（1）空腔对吸声性能的影响。声波进入含有空腔结构的非均质材料中，由于产生了拉压和剪切形变，所以比均质材料有更高的声学衰减能力。（2）密度对吸声性能的影响。空心填料的大量引入，势必造成材料的整体密度下降，出现阻抗失配。为此，设法在材料中添加重质填料，但重质填料含量不能过高，否则会给兵器的稳定性带来负面影响。（3）阻尼对吸声性能的影响。（4）厚度对吸声性能的影响。一般来说，涂层厚度增加，吸声效果提高。但是过高的厚度会对水中兵器的总体性能造成负面影响，通常是在满足总体性能的前提下，涂层越薄越好。藤壶却喜欢黑暗，附着在水下1.它利用高分子材料的粘弹性将振动52海洋工程材料特种海洋材料海洋工程材料特种海洋材料53549.1深潜固体浮力材料概述海底蕴藏的石油及天然气极为丰富，它为世界长期廉价的能源供应提供了保证。目前开采的近海油气田水深都在300m左右，随着海洋开发科学的兴起，首先需要对大陆架以及深海进行勘探和考察。在深水作业采用ＲＯＶ，这样才能长时间的工作，而且一旦发生故障，即可迅速进行干预。在计算机支持下的水下操作系统安装好后，首先要检查、及维护保养，还要进行修理，都是通过ROV。为了解决深潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性，提供足够的净浮力，开始研制高强度固体浮力材料（solidbuoyancymaterial,SBM)以替代传统的耐压浮力球和浮力筒。29.1深潜固体浮力材料概述5455浮力材料实际使用时需要长期浸泡在水中，要求其耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。在水中使用的深度不同，对它的强度要求也不同，水深增加，材料的强度也增加，相对密度随之增大，但浮力系数降低。水中使用的浮力材料，要求吸水率低，吸水平衡的时间短。在浮力材料本身不能满足防水要求的前提下，还需在浮力材料外表面包敷防水层，同时还要保证外表面包敷材料耐腐蚀和抗冲击，以延长它的使用寿命。高强度浮力材料主要用于水中设备的配重，漂浮于水面或悬浮于水中的浮缆、浮标，海底埋缆机械及声多普勒流速剖面仪，零浮力拖体、ROV等。使用条件不同，对其性能要求也不一样。随着海洋技术的开发，高强度浮力材料的应用前景广阔。3浮力材料实际使用时需要长期浸泡在水中，要求其耐水、耐压、耐5556固体浮力材料的分类固体浮力材料实质上是一种低密度、高强度的多孔结构材料，属复合材料的范畴，分三大类：中空玻璃微珠复合材料、轻质合成材料复合塑料和化学泡沫塑料复合材料。中空玻璃微珠复合材料是由空心玻璃小球混杂在树脂中形成的，空心玻璃小球占60%-70%的体积。复合塑料是由复合泡沫和低密度填料组合改性而成。化学泡沫塑料复合材料是利用化学发泡法制成的泡沫复合材料。主要用于海面浮标系统。4固体浮力材料的分类5657国内外发展概况1.国外概况在国外，从20世纪70年代就开始高强度浮力材料的研制，现在美国、日本和俄罗斯等国家已经解决了水下6000米用低相对密度浮力材料的技术难题，并已形成系列标准。美国洛克希德导弹与空间公司研制了两种用途的固体浮力材料：一种是用于浅海的固体浮力材料；一种是深潜用的固体浮力材料。日本海洋技术中心对固体浮力材料的研制开发大体上分为三个时期：一是1970年水深300m的潜水作业；二是20世纪80年代初研制载人深潜器“深海6500”；三是1987年开始研制1万米深的水下机器人。俄罗斯目前也研制出6000m水深固体浮力材料。5国内外发展概况572.国内概况国内浮力材料一般采用聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫或其它发泡塑料。与国外同等材料相比，成本低，但耐压强度低，浸水一段时间后，会吸水，失去浮力，使用可靠性差，最大工作水深400米左右。浅海固体浮力材料采用软木、浮力球、浮力筒及合成泡沫塑料或合成橡胶，深海用固体浮力材料尚无单位研制。2.国内概况5859微球复合泡沫材料制备技术1.制备方法微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。微球壳壁很薄，不耐剪切和高压，在成型中应避免高剪切力和高压力存在。1）浇注法：适合环氧、聚酯等液体树脂。这种方法优点是可以不受产品大小及形状的限制。但是最终混合物的黏度较大，陷入的气泡不容易排出，且填充量较低，制品的相对密度较大。2）真空浸渍法：该法制得的复合泡沫质量均匀，微球的填充率高。但生产规模有限，制造大型制品困难。7微球复合泡沫材料制备技术593）液体传递模塑法该法的生产规模可不受限制。但微球的填充量较低，分布均匀性差。4）颗粒堆积法：要求基体为粉末。这种方法可以不受液体树脂混合粘度大和不易注模等缺陷的影响。是制备三相复合泡沫材料的方法。但树脂含量减少，制品的强度会随着降低。5）压塑法：该法微球填充量高，生产规模不限，成形周期短。603）液体传递模塑法860619.2舰船防污涂料海洋附着生物的种类和危害1.海洋附着生物的种类海中生长繁殖数万种生物和上千种附着生物,常见的有100多种,分为微生物、污损植物、附着动物三大类.其中最常见及危害最大的是以下几种:(1)附着动物.包括藤壶类（根据地域和形态的不同，分为三角藤壶、赤藤壶、立岛藤壶、白洲藤壶等）雪尔普拉类、软体动物类（牡蛎、冰海鞘、各种海贝）、苔虫类（石灰虫类等）、海绵类（石灰海绵等）。（2）附着植物海藻类（硅藻、浒苔等）。99.2舰船防污涂料海洋附着生物的种类和危害6162海洋附着生物的特点及影响因素（4条）（1）附着生物的种类及数量随海域及生态环境而改变；同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类及数量可能在不同年度之间发生改变。（2）附着表面的性质不同，其附着也不同。附着表面的性质包括以下几方面：（a）表面粗糙度。实验证明光滑的表面不利于生物附着，从减阻的要求出发也需要粗糙度尽可能低的表面。（b）表面张力。低表面能的表面憎水，不利于生物附着。（c）底材的刚性和弹性模量。附着生物在坚硬的底材上容易附着，在柔软和不稳定表面上难于附着。10海洋附着生物的特点及影响因素（4条）6263（d）底材表面的微观化学环境。表面pH<5或pH>9的微酸性或碱性环境，以及一定浓度防污剂的存在可防止生物附着。（3）水流速度也有影响一般认为当水流速率大于5mil/h,附着生物不能附着在船底。在正常航速下没有生物附着，当其停泊超过一定时间（如48小时）后存在附着的可能性。（4）光线对生物附着有影响。藻类等植物喜光，进行光合作用，它们一般生长在水线以下的1.5m以上，而且主要在春秋季。藤壶却喜欢黑暗，附着在水下1.5m及船底。通常防污涂料以氧化亚铜为防污剂，呈棕红色，现在黑色、浅蓝、浅绿等防污涂料也有使用。水下附着生物对颜色的选择性不很明显。11（d）底材表面的微观化学环境。表面pH<5或pH>9的微63643.附着生物对海洋设施的危害经试验证明：在青岛港一个生长旺季（6-10月），每平方米可附着生物大于20kg，发电厂的冷却水管道每年损失有效直径50-100mm。数据表明：对于万吨以上的远洋轮，其船底污损5%，燃油消耗将增加10%，每年的经济损失超过100万美元。海上钻井平台的支柱附着大量附着生物后不仅给其移位带来麻烦，还可能因为重心移动在拖运过程中倾覆。123.附着生物对海洋设施的危害64654.防污涂料的应用范围迄今为止，最实际又最经济的是防污涂料的应用。防污涂料主要应用于如下领域：（1）海洋船舶（按特点分为远洋运输船、近海运营船、舰艇、渔船等）防污涂料（2）海水冷却管道（3）海水养殖（4）发电厂冷却塔（防藻）等。134.防污涂料的应用范围6566防污涂料的特点和技术要求防污涂料的作用，从本质上讲就是提供一个在规定的有效期内无生物附着的涂层表面——它可以采用不同的防污原理，但目前最实用的还是使用防污剂有效控制浓度，抑制生物附着。这就要求防污涂层达到防污剂可控的缓慢释放的要求，即有一个稳定有效的防污剂渗出率。影响防污性能的因素十分复杂。除了环境和生物的多样性和差异性之外，直接与防污性有关的主要因素有：1.环境因素（1）海水温度、含盐量、pH。（2）海水污染程度（油污可封闭涂层）（3）干湿交替的周期（氧化亚铜在空气中易生成碱式碳酸铜而使防污涂料失效）。14防污涂料的特点和技术要求防污涂料的作用，从本质上讲就是提66672.船舶的种类及运营状态（1）船速。普通商船正常航速为10mil/h，战斗舰艇的航速可达30mil/h以上。它们对防污涂层的机械性能和防污剂流失速度有不同的要求。（2）在航时间和停泊间隔（3）满载或空载。水线部位的涂层对于干湿交替要有耐受性。（4）上坞检修期实际上确定了所用防污涂料的有效期。3.防污涂料配方设计的主要因素（1）防污剂及防污剂组合优化（2）防污剂渗出控制原理和方式的选择（3）树脂成膜物及颜料体积浓度的确定（4）助剂——防污剂渗出促进剂、增塑剂、流变添加剂（5）防污涂层膜厚及涂装方法的控制152.船舶的种类及运营状态6768需要特别注意的是防污性能的评价方法。由于影响因素的复杂性，至今尚无标准可循。防污涂料的期效也是相对的概念，主要由使用要求来确定。例如，大中型船舶的坞修期一般为3-5年，普通近海运输船和渔船为2年，而小型渔船一般半年至一年即上岸一次。因此，对防污涂料期效的要求可粗略地分为5年、3年、2年、1年等。其中舰船和民船的运营状况和海域不同，对防污漆的要求也不尽相同，在防污涂料配方设计中必须加以考虑。16需要特别注意的是防污性能的评价方法。68战争的目的在于“消灭敌人，保存自己”。（2）海水污染程度（油污可封闭涂层）底漆要求耐海水性好，对玻璃钢表面有较强的附着力，通常采用乙烯类树脂或氯化橡胶树脂体系。防污涂料的特点和技术要求（4）伪装网、红外烟幕、铝箔弹等外延性技术。这样在垂直面上冰层可由于自重而脱落，在平面上粘附不牢的冰层很容易消除。使入射波在最短距离内完成衰减和吸收。迄今为止，最实际又最经济的是防污涂料的应用。（a）耐大气老化（b）耐盐雾及海水浸泡（c）耐湿热，雷达波隐身涂层对湿气相当敏感。溶剂型阻尼涂料不仅阻尼性能差，而且易燃易爆，使用不安全，污染环境，应用受到很大限制。为了解决深潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性，提供足够的净浮力，开始研制高强度固体浮力材料（solidbuoyancymaterial,SBM)以替代传统的耐压浮力球和浮力筒。低表面能的表面憎水，不利于生物附着。众所周知，新浇铸的混凝土表面呈强碱性，其水下结构在相当时期内无生物附着。（5）防污涂层膜厚及涂装方法的控制（d）底材表面的微观化学环境。微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。1）声呐波隐身涂料的作用与应用范围它们主要是可再生的粘液蛋白。这种方法优点是可以不受产品大小及形状的限制。（1）材料的使用温度为20-60℃，满足无限航区的要求69防污涂料的类型和配方原理自人类接触海洋的那天起就与附着生物的污损作斗争，古人都是用木材造船，可用于防污的只有石油沥青或煤焦油沥青；中国古代大量使用桐油保护木材。后来人们认识到铜可以防污，就采用铜箔来包覆船底。直到19世纪后期，由于化学工业的发展提供了铜、汞、铅、砷等化合物防污剂，以及天然和合成树脂等成膜物以后，现代意义上的防污涂料才开始出现。防污涂料的开发最重要的是选择适当的防污剂或复合防污剂组合，然后通过配方设计达到有效的防污剂缓慢控制释放的目的。战争的目的在于“消灭敌人，保存自己”。17防污涂料的类型和配6970防污剂必须达到以下条件：（1）具有广泛的抗生物谱。在足够低的浓度下即可阻止附着生物和植物的生长。（2）在海水中的溶解度足够低，在保证其有效渗出浓度时，又避免过快的溶解和流失。（3）符合环境要求。首先对涂料的生产和施工人员无害；更重要的是对海生物无害。18防污剂必须达到以下条件：7071为了达到防污剂的有效控制释放，人们采用了不同的技术途径，从历史上看大致可分为如下几种类型：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树脂——乙烯类、氯化橡胶、聚丙烯酸酯以及煤焦油沥青等。其中由于防污剂填充量及改性树脂和助渗出剂不同又分为接触型和扩散型两类。2.基料可溶型防污涂料主要特征在于树脂成膜物在海水中是可溶的，它们与防污剂同时溶解于海水，可以不断刷新其表面，保持良好的防污性。基料可溶型防污涂料又可分为传统型及自抛光型两大类。19为了达到防污剂的有效控制释放，人们采用了不同的技术途径，71723.新型防污涂料推动防污涂料技术进步的基本动力在于发展高性能、低污染的涂料及防污技术。在满足性能的前提下，应尽可能减少对环境的冲击，这就必须寻找低污染的或对海洋生态环境无害的防污剂或防污技术。这项工作是非常困难和艰巨的。新型防污涂料有以下几种类型：1）以可溶性硅酸盐为基础的防污涂料海洋生物适宜的海水环境的pH为7.5-8.5.在更酸或更碱性的环境中附着生物难以生长。众所周知，新浇铸的混凝土表面呈强碱性，其水下结构在相当时期内无生物附着。从20世纪70年代开始有人探索碱性硅酸盐作为无毒防污剂的可能性。80年代初有专利发布，但尚未有产品使用的信息。203.新型防污涂料72732）低表面能防污涂料20世纪60-80年代是低表面能防污涂料发展的高峰期。每年发表的专利达数十件。应满足以下要求：（1）表面能足够低（2）具有不断更新其表面能力（3）与防腐底漆有良好的附着力和配套性。212）低表面能防污涂料73743）仿生防污涂料主要涉及的工作为：（1）生物防污剂的提取和分离。从海生物中提取具有防污作用的物质的目的，在于开发新型低毒和无毒的防污剂。（2）活性生物酶的分离鉴定。海螃蟹等贝类长期不长生物。经深入研究，其表面至少存在6种以上的酶，它们能够破坏藤壶粘液质的固化附着。采用生物代谢物和生物酶。这些研究尚处于试验室阶段。（3）生物可降解吸水膜防污。大型海洋动物、鱼类的表面有一层十分光滑的粘膜。它具有很好的吸水性，水阻力很低，附着生物不可能着床。它们主要是可再生的粘液蛋白。受此启发，近年来开发的一种可生物降解的乳酸为基础的高吸水树脂成膜物，然后结合低毒低污染的防污剂的防污涂料已见报道。223）仿生防污涂料7475玻璃钢船防污漆玻璃钢即玻璃纤维增强塑料，是一种以合成树脂（主要是不饱和聚酯树脂）为粘合剂，以玻璃纤维及其制品为增强材料的热固性塑料，因其成形固化容易，质量轻，机械强度高，耐腐蚀，广泛用于造船业以代替金属、木材。国外近海作业船只中玻璃钢船已相当普及，我国玻璃钢船发展较晚，其建造使用尚不具规模。玻璃钢材料耐腐蚀性好，表面平整光滑，但不涂防污漆的船只下水航行几个月后，船底表面就会长满附着生物，严重影响船只航行速度。玻璃钢属于固化硬性的高分子材料，不同于钢铁、木材，表面粗糙度差，要求防污漆及配套涂料对玻璃钢表面有较强的附着力。23玻璃钢船防污漆玻璃钢即玻璃纤维增强塑料，是一种以合成树脂7576玻璃钢船体在制造过程中，首先是在船体模具表面涂一层脱模剂（一般为蜡质材料），然后涂刷树脂胶液，铺玻璃纤维布，依次边铺布边刷胶液。船体成形脱模后，表面会残留一层脱模剂，它的存在直接影响涂料对玻璃钢表面的附着力。因此在船体涂漆之前需先进行表面预处理。玻璃钢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，以增进防污漆与玻璃钢表面的附着力。底漆要求耐海水性好，对玻璃钢表面有较强的附着力，通常采用乙烯类树脂或氯化橡胶树脂体系。24玻璃钢船体在制造过程中，首先是在船体模具表面涂一层脱模剂76771水线防污漆使用环境和性能要求水线部位是船舶腐蚀最严重的区域之一。它不仅遭受海水腐蚀，而且由于水流作用水线区的海水富含氧气加速电化腐蚀的速度。由于航行时水线漆不断地遭受水流的冲击和磨损，以及潮水运动和轻、重载形成的干、湿交替而不时受到大气暴晒，因此属于腐蚀电位最高的飞溅区。水线漆的主要性能要求如下：（1）耐大气老化，加速人工试验700小时以上达到一级。（2）耐海水浸泡，21天不起泡、不脱落（3）耐油性，柴油浸泡21天不起泡不脱落（4）耐干湿交替，国家指定的暴晒场中试验板浸水一周，暴晒一周为一周期，至少5个周期达到2级以上。（5）耐盐雾，根据不同使用期，500-1000小时达到一级。（6）耐海水冲刷。251水线防污漆使用环境和性能要求77789.3特种船舶涂料防结冰涂料冬季，在北方海域航行的舰船的甲板和船头两侧挂上不同厚度的冰层，这一方面由于滑动影响船员行走和安全，另一方面增加负荷和不平衡而带来安全问题。通常，公路上撒盐，但此方法不适合舰船，因为大量涌上甲板的海水很快将电解质的浓液稀释而使食盐失去效果。对于舰船，目前可采用耐冰雪粘附的涂层，即低表面能涂料加以解决。这样在垂直面上冰层可由于自重而脱落，在平面上粘附不牢的冰层很容易消除。269.3特种船舶涂料防结冰涂料78目前舰船用阻尼材料主要分为片状型材、阻尼钢板和涂料。（5）可行的涂装技术及施工工艺。4）颗粒堆积法：要求基体为粉末。黑体是热辐射研究的理想体。隐身技术是达到降低或控制武备系统的特征信号难以被发现、识别及攻击的目的。一般认为当水流速率大于5mil/h,附着生物不能附着在船底。无机型阻燃涂料以无机粘接剂作为基料（成膜物），如水玻璃、石灰等；微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。该材料是将一层粘弹材料复合在两层相同厚度的钢板之间，形成所谓“夹心阻尼结构”具有阻尼效果好，外表美观的优点。（1）溶剂型隔声密封材料是应用最为广泛的一种，传统的制作方法是将树脂或橡胶溶解于有机溶剂中，再添加各种无机填料及助剂混合而成。同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类及数量可能在不同年度之间发生改变。1）涂层应具备的光谱特性颜填料不得与各种防火材料在防火时的作用相抵触，以免降低或破坏防火效果。这种辐射是由于分子、原子的热运动引起的，辐射能量与温度密切相关，称为热辐射。附着表面的性质包括以下几方面：1）浇注法：适合环氧、聚酯等液体树脂。在国外，从20世纪70年代就开始高强度浮力材料的研制，现在美国、日本和俄罗斯等国家已经解决了水下6000米用低相对密度浮力材料的技术难题，并已形成系列标准。但树脂含量减少，制品的强度会随着降低。底漆要求耐海水性好，对玻璃钢表面有较强的附着力，通常采用乙烯类树脂或氯化橡胶树脂体系。（6）施工方便，可带底漆施工，满足不同部位的施工要求79太阳热反射涂料1.简介太阳热反射涂料就是对太阳的热辐射具有高反射率的涂层。自从20世纪70年代以来，建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展，要求使用反射太阳能的新型涂料，以降低暴露在太阳辐射热下的装置表面涂层的温度，从而阻止热能传导，达到改善工作环境、提高安全性等目的。目前，太阳热反射涂料的理论研究方面在国外较完善，已广泛应用很多领域。目前舰船用阻尼材料主要分为片状型材、阻尼钢板和涂料。27太阳79802.热反射涂料的基本原理1）涂层应具备的光谱特性（1）热辐射及黑体辐射。众所周知，室温下或温度更低的物体，在不断地辐射不可见的红外光和波长更长的电磁波。这种辐射是由于分子、原子的热运动引起的，辐射能量与温度密切相关，称为热辐射。热辐射不仅与温度有关，与物体的材料及表面性质也有关系。黑体是热辐射研究的理想体。所谓黑体，即在任何温度下都能全部吸收照射到它表面上的辐射。黑体的辐射度与波长、温度的关系为普朗克公式。在全波长范围内，积分得斯蒂芬-玻尔兹曼方程282.热反射涂料的基本原理8081影响热反射率的基本因素：1）树脂对涂层反射率的影响要求对可见光和近红外光吸收越小越好。2）颜料对涂层热反射率的影响颜料对可见光和近红外光的吸收同样越小越好，同时，为减少太阳光透过，颜料对太阳光应有尽可能大的散射。

（1）颜料折射率的影响（2）颜料粒径对散射率的影响。3）颜料体积浓度（PVC）的影响29影响热反射率的基本因素：8182船用阻燃涂料非膨胀型防火涂料的防火效果较膨胀型防火涂料的要差一些，通常又把它称作阻燃涂料。1分类根据阻燃涂料的组成，可以将它分为无机型和有机型。无机型阻燃涂料以无机粘接剂作为基料（成膜物），如水玻璃、石灰等；有机型阻燃涂料以天然或人工合成的树脂作为基料，如大漆、松香以及绝大多数合成高分子材料。无机型阻燃材料的性能通常不能满足使用要求，因此，需要加入一些有机树脂进行改性；而绝大多数有机阻燃涂料中，需要加入许多无机盐类阻燃剂，所以，无机型阻燃涂料和有机型阻燃涂料之间没有严格的界限。30船用阻燃涂料非膨胀型防火涂料的防火效果较膨胀型防火涂料的8283由于阻燃涂料中含有大量的无机物质，它的阻燃机理是依靠这些无机物质对火焰的不燃性来实现的，通常这种涂料的厚度较大，对物体的保护效果是有限的。但是其自身的不燃特性，使得它具有抵御瞬时高温的突出效果。2.组成阻燃涂料是由基料、分散介质、阻燃剂、颜填料、助剂组成。1）基料基料又称作成膜物质，对阻燃涂料的性能起着决定性作用。由于阻燃涂料中含有大量的阻燃剂，加上涂层比较厚，极易造成涂层开裂、阻燃性能下降。通常单一的无机粘接剂难以胜任，需要加入水溶性高分子进行改性，从而提高涂层的机械性能。31由于阻燃涂料中含有大量的无机物质，它的阻燃机理是依靠这些83842）阻燃剂阻燃剂是阻燃涂料中担负抵御火焰燃烧作用的关键成分，其阻燃机理是阻燃剂遇火分解产生不燃性气体或本身不燃且导热系数很低。3）颜填料阻燃涂料除了具有阻燃功能外，还需要有装饰性、耐介质性和良好的物理机械性能。4）助剂助剂在阻燃涂料中作为辅助成分，用量很少，但作用很大。它能够明显改善涂料的施工性、稳定性、柔韧性等。322）阻燃剂84853.阻燃机理（1）阻燃涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护的可燃性物体不直接与空气接触，从而延迟物体着火或减缓燃烧的速度（2）阻燃涂料遇火发生热分解，分解产生不燃的气体，这些气体冲淡了被保护物体受分解产生的可燃性气体，使之不易燃烧或减缓燃烧的速度。333.阻燃机理8586船用防火涂料防火涂料是由基料及阻燃添加剂两部分组成，除了应具有普通涂料的装饰作用并对基材提供保护外，还需要具有阻燃耐火的特殊功能。防火涂料从防火机理来讲一般可分为膨胀型和非膨胀型。非膨胀型防火涂料（又称厚型防火涂料）是指涂层使用厚度在8-50mm的涂料，这类防火涂料是靠其自身的高难燃或不燃性来达到阻燃防火的目的，其缺点是必须涂得很厚，大量的涂料涂在基材表面，既增加了体积又增加了载荷。而膨胀型防火涂料是涂膜受火时膨胀发泡形成致密的蜂窝状炭化隔热层，使火焰热量受到隔离而减少对底材的传导，与非膨胀型防火涂料相比，粒度更细、涂层更薄、施工方便、装饰性更好是其突出特点。34船用防火涂料防火涂料是由基料及阻燃添加剂两部分组成，除了8687膨胀型防火涂料一般有基体树脂、催化剂、发泡剂、成炭剂、阻燃剂、补强剂、颜填料和溶剂等组成。1.基体树脂基体树脂对膨胀型防火涂料的性能有重大的影响，它与其他组分配伍，既能保证涂层在正常条件下具有各种使用性能，又能在火焰灼烧或高温作用下帮助形成具有难燃性和优异的膨胀发泡效果的炭化层，且为了达到一定的阻燃耐火时间，使发泡层在高温下也不脱落。35膨胀型防火涂料一般有基体树脂、催化剂、发泡剂、成炭剂、阻87882.催化剂的选择和筛选催化剂是一种能在一定温度下分解出强酸性物质的材料，这些