船用高分子材料的应用现状及前景(2)

2 船用功能高分子材料

随着高分子材料的合成及加工技术的不断发展,各种特殊功能不断被发现,高分子材料在船舶制造业中的应用更为广阔。

2.1 绝热保温材料

近年来,经发泡工艺的高分子材料由于容重小,热导率低、绝热性能好、且柔弹性好、易加工等特点作为绝热保温材料在各类舰艇、游艇、救生艇中得到广泛应用。尤其是高分子泡沫材料的比重小,能大大减轻船体总重量,起到节省油耗和增加运载量的作用。目前广泛使用的高分子绝热保温材料主要有聚氨酯泡沫材料、聚酰亚胺泡沫材料、酚醛泡沫材料等。聚氨酯应用于船舶可以起到保温,减轻重量的目标;酚醛泡沫塑料产品也可用于民用、军用船舶、船体、舱室等的保温;橡塑海绵保温材料,具有耐寒、耐热、阻燃、防水、减震、吸音等优良机能,用于船舶施工方便。

国外保温隔热材料产品高端,性能较好。美国及其他西方发达国家研制并广泛采用聚酰亚胺绝热保温材料,应用于海军水面战舰和潜艇中,同时该材料在民用船舶,如豪华游轮、快艇、液化天然气船上也得到广泛的应用。此外酚醛泡沫材料除了具有良好的绝热保温性能外,还具有耐温性好、耐燃性强、烟密度低、无毒、原料广、价格低以及工艺成熟等众多特点。但是酚醛树脂的韧性是一直未解决得问题。美国 3M公司正着力研究用于船舶绝热保温的与聚硅氧烷互穿网络的韧性酚醛泡沫材料[4]。

我国保温材料工业经过不断的努力形成了膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等为主的品种比较齐全的产业,有些产品已达到 90年代国际先进水平。但是由于发展起步较晚,仅有 30多年的发展史,总体技术和装备水平相对较低,应用于船舶领域的高端产品不多,聚合物产品有聚氨酯、酚醛泡沫塑料产品、橡塑海绵保温材料。新型保温材料是我们研究的重点领域之一,近年来取得了一定的成绩。如成功研发了热固性聚双马来酰亚胺保温材料及应用LNG(用于天然气运输的特殊船舶)的刚性聚氨酯泡沫材料,突破了美国、意大利、日本等少数发到国家的垄断[5]。

2.2 消声吸声、减震降噪高分子材料

消声减噪对舰艇的隐蔽性及船员的身心健康都有着重要的意义。为了达到消声吸声、减少舰船的振动和噪声,一方面可以通过减震降噪的系统设计和结构设计,另一方面可以采用相关的功能高分子材料[4]。

消声瓦及消声涂层是舰艇提高隐形能力的主要技术之一。消声瓦作为舰艇最外面的一层屏障,它能吸收声纳波、减少敌主动声纳的作用距离从而提高舰艇声隐形能力。常用来消声的高分子材料主要是橡胶类消声瓦,这是由于橡胶的声阻抗和水非常地接近,声波很容易从水中进入到橡胶中,橡胶材料可将声波转化成热能,达到消声减噪的目的。目前,世界各国海军现役和在建的潜艇中,绝大多数均已敷设了消声瓦。俄罗斯的消声瓦是橡胶类化合物;美国于 1988年在“圣胡安”号首次敷设了消声瓦,该消声瓦是由聚氨酯和玻璃纤维组成的双层铝板固定式吸声结构。澳大利亚的消声瓦技术是根据本国海洋的特点独立发展的,适应于澳洲特殊的海洋条件,且具有防污功能[6]。单一使用消声瓦消声减振的能力还是有限的,应将消声瓦与艇内机械噪声的减振降噪等多学科的研究相结合使用。

高分子弹性体材料用于舰船上的减振降噪已有 50多年历史。通过[7]研究高分子材料的的阻尼,发现高分子材料基座可以有效的降低基座在 4kHz以下的振动,是一种有效的减振降噪措施。加拿大研制的聚醚型聚氨酯材料是目前开发的性能较好的高分子阻尼材料。此外英国研制的线性聚氨酯与甲基丙烯酸酯半 IPN材料,大大扩宽了高分子阻尼材料的温度范围。我国研制的聚氨酯/环氧树脂 IPN材料、PS/PnBA乳胶双向互穿高分子材料,都有很好的阻尼性能。

2.3 船用涂料

用合成树脂制成的各种用途的涂料,在修造船业中得到广泛应用。尤其是各类功能涂料,近年来在船舶应用中飞速增长。据估计,全球海洋涂料的年需求量为 5亿升左右,约 30亿美元,涂料用量在造船中的费用仅次于钢板。目前常用的船用功能涂料为防污防腐涂料料、隐身/吸波涂料及各类热反射涂料等,常用的涂料品种有环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸涂料及氯化橡胶漆等,这些涂料属有机类的,涂料中含有大量的有机溶剂。随着环保意识的日益增强,同时空气各类有机挥发物含量限制法规和有害空气污染物排放法规的出台,推动了船用涂料高固体分、无溶剂化方向发展。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0626/632.html