热反射船壳漆的出现,为船壳漆增添了一个新的品种,尤其在南海地区,使用我国八五攻关成果的该涂料可明显降低船舱的温度 5-7 ℃(国外可达 20℃),是新一代船壳涂料。能够使锈蚀转化为无色的自清洁船壳漆也将成为另一种功能性船壳涂料新品种。
1.5 生活舱涂料向水性化方向发展
除了水性无机富锌底漆外,其它水性防锈漆受到闪锈、水分挥发、附着力等一系列影响,短期内还难以用于舰船,而水性生活舱漆,作为面漆可具有环保、易于重涂的特性,并与生活舱半光、亚光的要求吻合,海军曾经使用过水性生活舱涂料,取得了很多使用经验,随着双组分水性聚氨酯和环氧树脂及高氯乙烯和改性醇酸乳液等高性能水性树脂的出现,研究和使用水性生活舱涂料已成为必然。
1.6 甲板涂料向长效、多功能方向发展
现代甲板涂料要求在长效的同时具备高弹性、耐磨防滑、轻质、抗冲击,近来还出现了热反射甲板漆,目前海军使用的聚氨酯弹性甲板漆,其性能已能满足上述各种要求,但施工较困难,应进一步开发成粘贴的防滑垫,用于狭窄的走道和舷梯根部等部位。
1.7 特种涂料将越来越多地用于舰船
舰船是一个特殊的多功能集成载体,所使用的涂料品种非常多,尤其是能起到各种特殊作用的涂料,较之其它任何物体都要多得多。目前在船上使用得还不多,但随着国内外形势和科技的发展,必将使用越来越多的特种涂料,除热反射、自清洁、防结露、防冰冻等特种涂料外,还有:
1.7.1 耐热涂料,目前的舰用耐热涂料主要是无机富锌类涂料,用于排烟管等部位,一般耐热部位使用常规耐热涂料,但缺乏用于导弹发射架等部位的耐高温涂料。这些涂料通常需要特殊的施工和干燥方式,使用不便,所以其发展方向是能够常温固化、常规施工、耐高温兼具防腐功能,如美国 ORPAK 的高温陶瓷 PYRRHOS-1600 可耐温 850 ℃,可喷涂或刷涂;由无机硅、钛等组成的 BSX738 ,可耐 1093 ℃,并可以常温干燥。
1.7.2 防火涂料,用于弹药舱等部位,其发展方向是水性化,透明,燃烧时无毒,防火时间长并兼具装饰作用,如日本研制出的一种防火涂膜仅 1-2mm ,起火时可发泡膨胀 25-50 倍,耐火时间长达 1 小时。
1.7.3 荧光涂料,主要用于在黑暗条件下作指示,其发光材料已经从放射性物质到无机盐类、要求具有水性、高辉度、长时间、低公害的特性,如大连发光科技股份公司利用稀土元素激活的碱土铝酸盐和硅酸盐制成的蓄能型发光材料,蓄光 10-20 分钟,可发光 8-12 小时,亮度和时间是传统发光材料的 30-50 倍,被广泛用于包括美国世贸大厦在内的建筑中,作为指路标志,无毒无害无放射性。
1.7.4 变色涂料,主要用于监测装备运行状况,其发展方向是水性、广谱,目前较成功的民用产品是20-30 ℃之间的温度计,而舰船装备要求的显示温度则宽得多。
1.7.5 吸声和阻尼涂料,一种降低噪音和防声纳探测的涂料,消声瓦利用空腔将声转化为热能而被消耗,是一种较为成熟的防声纳探测涂料,但同时其施工方法、厚度、重量等缺陷,大大限制了它的应用范围,其发展趋势是采用施工简单、涂膜较薄的吸声涂料来解决,如英、美采用 30-40mm 聚氨酯发泡材料加多孔材料制作吸声涂料,吸声率可达 70-90% 。 1.7.6 可见光、红外、雷达波和激光伪装涂料
在战时,这些伪装涂料能有效地降低舰船被发现和被导弹攻击的可能性。
从波段区分,可见光位于电磁波中狭窄的 380-780nm 之间,红外区域指可见光之后的微米波,分为近红外和远红外波段,红外探测器主要工作在 3-5 μ m 和 8-14 μ m 两个波段,雷达工作波段为厘米波,反舰导弹末制导雷达工作波段为 2-3cm ( 8-18GHz ),舰载和机载搜索、跟踪、预警雷达为 5-10cm 波段( 2-8GHz ),雷达以单频或多频进行扫描,所以,吸波涂料的吸收范围需至少覆盖 2-18 GHz 的频段,上述波段还可细分为 S 频段( 2-4 GHz )、 C 频段( 4-8 GHz )、 X 频段( 8-12 GHz )、 Ku 频段( 12-18 GHz ),激光处于微米波段, GaAs 激光器为 0.93 μ m , Nd +3 YAG 激光器为 1.06 μ m , CO 2 激光器为 10.6 μ m 。
可见光伪装涂料也称迷彩涂料,主要是制造与背景相似的色彩和亮度,陆上装备一般采用接近树木、山丘颜色的 3-4 色混拼,舰船装备采用与海水接近的蓝灰和深灰等单色。红外隐身涂料利用热屏蔽、低发射、辐射转移等材料达到降低红外辐射特征的效果。雷达波吸收涂料利用“谐振”和“吸收”材料使雷达波反射率降低。激光隐身涂料就是消除或削弱激光的反射强度。
在隐身设计中,形状和材料设计是第一位的,涂料作为一种必要的辅助隐身手段也得到了广泛的应用,目前具有隐身功能的英国 23 型导弹护卫舰、德国 MEKO 系列驱护舰和“加利法克斯”级驱逐舰、日本“雨村”级和“金刚”级驱逐舰、美国“阿利·伯克”级驱逐舰和“埃拉特”级护卫舰、法国“拉非特”级护卫舰、瑞典“斯米奇”隐身舰、俄罗斯“基洛夫”号导弹巡洋舰和无畏级护卫舰等已相继投入现役。更先进的英国“海幽灵”号、美国 DD21 陆地攻击驱逐舰、瑞典“瑞斯比”轻型护卫舰正在加速研发中。
隐身技术研究的方向是复合隐身,要同时兼具多种隐身功能,如可见光、红外和雷达波综合隐身涂料、红外和激光兼容伪装涂料等,而雷达波隐身涂料向宽频和多频发展。如瑞典最新开发出的BMX-ULCAS 多波段超轻型伪装网,具有可见光、红外和毫米雷达波的综合隐身功能。德国将多波段隐身材料与热红外、微波、毫米波低反射材料结合研制出多频谱隐身涂料。美国利用 5-75 微米直径的镀金属微球等技术研制出了 1-100GHz 的宽频隐身技术。与之相比,国内在多功能和宽频技术上尚存在较大差距。
2• 我国舰船涂料研发过程与国外的差距
2.1 技术研究中的差距
2.1.1 缺乏交叉学术领域科研人员的合作、交流和联合攻关,表现在产品缺乏创意,更多的是研仿,难以达到国际领先水平。
2.1.2 与国外大公司相比,国内厂家和国家的经费和人力投入不足,导致资经和人才严重不足,在高性能和环保、特种涂料方面差距大。
2.1.3 知识产权保护力度不够,缺乏有效的保护手段,导致仿冒产品遍地,难以发挥骨干企业的龙头作用。
2.1.4 配套研究不够重视,未能对与之配套的涂料开罐性能、施工性能、涂膜外观、配套性能、通用性能和表面处理工艺等予以足够重视。
2.2 管理上的差距
我国基本上仍为设计院设计、厂商供货,施工队操作的运转模式,各环节之间缺乏有效的管理机制,影响整体涂装质量和涂层寿命。 2.3 规模上的差距
我国涂料生产厂普遍存在经济实力和研究力量有限、规模小、专业程度差的弊病,造成品种虽多却不成体系,系列化和通用性差,低水平重复产品多,缺乏特性,产品信誉远不如国外著名品牌。
2.4 入世的冲击
加入 WTO 后,国外的高性能和环保涂料产品已经占领国内大部市场分额,在中端产品上,随着原材料关税和价格不断下降、合资厂家不断增加,国内企业也将面临严峻考验,与此同时将对舰船涂料的传统采购方式带来新的挑战和变革。
3• 我国舰船涂料的重点发展方向和对策探讨
3.1 建议国家有关职能部门调整国有企业的体系结构,形成大型企业集团和专业化生产厂结合的总体格局,充分发挥骨干企业的龙头作用。
3.2 尽快研究制订易于操作的涂料产品知识产权保护法,严厉打击假冒伪劣产品,使假冒者不敢以身试法,保护企业的研究投入和积极性。
3.3 大力推广厂家负责制,建立责任赔付保险制度,涂料生产厂家按惯例建立良好的质保体系,负责全程售后现场服务和质量保证,提高厂家形象和品牌信誉。
3.4 加大国家技术基础、专项计划和企业自身的科研投入力度,实施政策倾斜策略,重点发展具有自主知识产权的低污染、环保型舰船涂料,如无毒防污漆、高固体份和无溶剂涂料、高氯化乙烯涂料和水性涂料等。加快纳米技术、聚苯胺材料等新技术、新材料在舰船涂料中的应用研究,提升舰船涂料的质量、功能和品质。
3.5 重视特种功能涂料的研究和推广应用工作,包括防火涂料、耐热涂料、发光标志涂料、热反射涂料以及各种隐身涂料,使功能涂料尽快用于现役舰船,提高舰船的生存能力和战斗力。
3.6 加快舰船长效防锈涂料体系研究与应用进程,包括全船通用的改性环氧防锈漆、适合舰船使用的玻璃鳞片涂料、具有防锈防污双重功能的氟涂料以及与金属涂层的整体配套性研究。
3.7 重视配套技术研究,推广使用高压水磨料除锈技术和低表面处理涂料,加强维修中间涂料的研究和应用,解决潮湿、带油、旧涂层表面等恶劣钢材表面的涂装问题。
3.8 制订舰船各部位,尤其是通用防锈底漆、无毒防污漆和船壳漆的技术标准,对品种、色彩、常规理化指标、配套性能、修补性能施工性能等提出全面要求,以实现无论使用哪个厂家的涂料,都能在各海区其它涂料定点供应商处得到相应的配套涂料,实现真正意义上的通用。
结论
只要我们认清形势,理清思路,持之以恒,在国家相关部门的大力支持下,通过全国的科研、生产和使用部门的共同努力,一定能够使我国舰船涂料的研究和应用达到世界先进水平。