二級結(jié)構(gòu)專業(yè)輔導(dǎo):我國特種涂料的現(xiàn)狀與發(fā)展

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1 前 言
    最近幾年由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展,推動(dòng)了特種涂料的發(fā)展,而且在某些領(lǐng)域和高新技術(shù)中,特種涂料已成為不可替代的材料。
    我國的特種涂料是從解放初期單一品種的硝基涂布漆、醇酸漆發(fā)展到現(xiàn)在的用于航空、航天、海洋、道路、交通、武器裝備、機(jī)械、電子、核能、化工等 10 個(gè)方面的數(shù)百個(gè)涂料品種,目前,特種涂料的量也已占到涂料總量的 15% 左右,在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防工業(yè)尖端技術(shù)中起著重要的配套作用。
    2 用途及分類
    根據(jù)用途和應(yīng)用的專業(yè)領(lǐng)域,特種涂料可分為軍用和民用兩大類。
    軍用主要有:航天涂料(如耐高溫涂料、消融防熱涂料、熱反射涂料、熱控涂層、示溫涂料);航空涂料(如飛機(jī)蒙皮涂料、隱身涂料、雷達(dá)罩涂料、整體油箱涂料、標(biāo)志涂料、航空儀表涂料、發(fā)動(dòng)機(jī)涂料、示溫貼片);艦船涂料(如防銹、防腐涂料、防污及長效防污涂料、超耐候船殼漆、甲板防滑漆、紅外隱身涂層、雷達(dá)波吸收涂層等);核工業(yè)涂料(如耐核輻射涂料、耐特種介質(zhì)保護(hù)涂料、高絕緣抗輻照涂料等);常規(guī)兵器涂料(如坦克用抗紅外線涂料、減振阻尼涂料、炮管用耐熱涂料、防偽涂層、輻射涂層等)。
    民用主要有:道路交通涂料(如高速路上的隔離墻用隔音降噪涂料、道路反光涂料、標(biāo)志涂料);建筑涂料(如抗菌涂料、防霉涂料、滅蟲涂料、防火和阻燃涂料、保溫涂料、防沾污涂料、發(fā)光涂料);化工廠用的高溫防腐涂料、超溫報(bào)警涂料;防水涂料及其它涂料(如潤滑涂料、光纖涂覆料、導(dǎo)電涂料、彈性涂層、磁性涂料等);機(jī)械制造中的防滲涂料、塑料、電子、機(jī)車配套的功能性涂料。其品種已經(jīng)不是幾十種,而是數(shù)百甚至上千種。
    雖然特種涂料用量不大,但其品種和作用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通涂料,因?yàn)樗鹬鴱浹a(bǔ)材料性能缺陷和增強(qiáng)或擴(kuò)大材料使用極限的特殊作用,在涂料行業(yè)中已經(jīng)逐步發(fā)展為一個(gè)獨(dú)立的分支。
    3 特種涂料現(xiàn)狀
    半個(gè)多世紀(jì)以來,我國的特種涂料從無到有,從小到大,品種逐年增加,水平不斷提高,應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣,在耐高低溫、防腐蝕、耐燒蝕、耐輻照、示溫、吸聲、吸波、減阻尼、防火隔熱、防污、耐磨蝕、潤滑、超耐候等涂料品種相繼問世的同時(shí),使我國的特種涂料進(jìn)入了快速發(fā)展的軌道。特種涂料種類已經(jīng)從 20 世紀(jì) 50 年代初的兩類發(fā)展到目前的幾十個(gè)門類、數(shù)百個(gè)品種。根據(jù)應(yīng)用的領(lǐng)域劃分為以下幾類。
    3.1 航天涂料
    隨著我國航天事業(yè)的不斷發(fā)展,衛(wèi)星、導(dǎo)彈配套的特種涂料也相繼研究成功,主要品種有:原化工部涂料研究所研究的高溫?zé)岱瓷渫苛稀?2262 # 隔熱涂料、高溫電纜絕熱漆、高溫絕熱帶、涂 3-8 高溫絕熱涂層、耐堿涂料;上海涂料染料研究所研究成功 6831 隔熱涂料、聚氨酯泡沫內(nèi)壁隔熱涂料。 70 年代末,化工部涂料所研究成功的 66-A 消融防熱涂料是我國消融涂料研究的重大突破。 80 年代初,化工部涂料所研制 NHS-55 艦船用高溫防熱涂料,解決了艦船發(fā)射遠(yuǎn)程導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的防熱問題和涂層耐冷熱交變的難題; DG-71 后擋藥板防熱涂料,解決了水下發(fā)射導(dǎo)彈燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)后擋板的防熱問題。
    另外兵器研究所研究成功戰(zhàn)術(shù)火箭燃燒室用防熱涂料 GT-401 ,其性能優(yōu)于國內(nèi) GA-67 和原蘇聯(lián)的 V - 5 8 。上海涂料所研究成功 37 # 、 7013 # 、 7015 # 涂料,以及隔熱涂料和 7953 # 修補(bǔ)涂料,分別在各型號軍工產(chǎn)品中獲得應(yīng)用。溫控涂料有 GF-1 高溫反射涂料,金屬膜熱反射涂料等都已得到應(yīng)用。在返回式衛(wèi)星中,采用的化學(xué)電池防腐涂料,不可逆示溫涂料,都為保證化學(xué)電池質(zhì)量及測量衛(wèi)星儀器倉不同位置的溫度變化提供了保障。
    3.2 航空涂料
    航空涂料從 20 世紀(jì) 50 年代的硝基涂布漆、醇酸漆發(fā)展到 60 年代環(huán)氧丙烯酸漆, 70 年代到 80 年代聚氨酯涂料。產(chǎn)品有原天津油漆廠的 13-2 # 丙烯酸聚氨酯(縮二脲)蒙皮涂料,底漆是采用 H06-2 環(huán)氧鋅黃底漆,用于殲擊機(jī)上,后又研究出 1 號底漆,面漆仍使用 13-2 # 丙烯酸聚氨酯。期間又采用了航空研究所研制的 1012H 底漆與 13-2 # 聚氨酯面漆配套,底面配套性能較好。上海涂料所和上海造漆廠的 7650 聚氨酯面漆(縮二脲)和 678 鋅黃底漆配套,用于民航飛機(jī)上。另外還有 7470 面漆和 7470 底漆均屬聚氨酯漆類。原化工部涂料研究所研究的 W 0 4 - 1 有機(jī)硅聚氨酯(縮二脲)面漆和 W06-2 鋅黃環(huán)氧底漆,和相應(yīng)的標(biāo)志漆和脫漆劑等,至今仍在殲擊機(jī)上使用,并出口巴基斯坦等國。另外在 W04-1 有機(jī)硅聚氨酯蒙皮漆的基礎(chǔ)上發(fā)展的其他品種,用于殲擊機(jī)其他機(jī)型的有機(jī)硅聚氨酯類迷彩無光蒙皮涂料,已涂多架飛機(jī)出口。
    為先進(jìn)殲擊機(jī)配套的航空涂料,曾經(jīng)參照荷蘭及美國軍標(biāo)對 W04-1 蒙皮磁漆、 W06-2 蒙皮底漆改進(jìn),在合成技術(shù)路線上作了較大調(diào)整,產(chǎn)品滿足了需要,主要提高了產(chǎn)品耐候性與耐汽油性,并在耐水、耐介質(zhì)、耐老化、耐鹽霧、耐濕熱等性能上有明顯提高,接近國外標(biāo)準(zhǔn)要求,廣州曝曬 1 年保光等性能良好。與航空涂料配套的還有飛機(jī)雷達(dá)罩涂料、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片漆、空氣干燥漆、含鋁高溫涂料、球絞涂料、脫漆劑等。 90 年代末,原化工部涂料工業(yè)研究所針對引進(jìn)的 Tu-154 飛機(jī)、 JCW-332 飛機(jī)大型民用客機(jī)的維修,研制出聚氨酯型 Tu-154 飛機(jī)蒙皮修補(bǔ)漆和 TCW-332 飛機(jī)蒙皮修補(bǔ)漆,其性能達(dá)到當(dāng)時(shí)進(jìn)口樣水平,且優(yōu)于原蘇聯(lián)制造的機(jī)身漆,用于飛機(jī)蒙皮維修效果良好。
    3.3 艦船涂料
    艦船是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的重要工具之一,由于艦船長期處于海洋環(huán)境及自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對涂料的要求由于部位不同性能相差很遠(yuǎn),所以艦船涂料發(fā)展基本是按照不同使用部位和功能進(jìn)行劃分:防污涂料(包括有無錫防污涂料和無毒防污涂料),艙室涂料(包括壓載艙涂料、油艙、化學(xué)品艙涂料、生活艙涂料),上層建筑及船殼涂料,甲板涂料,艦船隱身涂料,吸收聲納波涂料等。 采集者退散
    我國艦船涂料 50 年代采用的是以氧化亞銅為主要毒劑制成的防污涂料,防污效果只有 (2 ~ 3) 年,而且殺菌譜窄。自 60 年代開始重點(diǎn)研究艦船防污涂料以來,到 70 年代中期研制成功了有效期可以達(dá)到 (3 ~ 5) 年的防污涂料,其采用的是氧化亞銅和有機(jī)錫化合物混合毒劑的防污體系。 80 年代推出了自拋光型涂料,采用含錫的丙烯酸聚合物,通過在海水中不斷釋放出具有防污作用的錫離子,以保持船體的光滑。原化工部海洋涂料研究所成立后,通過研究開發(fā),使我國艦船用防腐(銹)涂料的品種發(fā)展比較齊全,水平不斷提高。其中有船殼防銹涂料底漆采用螯合型環(huán)氧樹脂和酚醛胺、脂環(huán)胺、異氰酸酯固化劑;面漆一般采用氯化橡膠丙烯酸、丙烯酸改性醇酸、丙烯酸聚氨酯、脂肪族聚氨酯、高氯化聚乙烯等復(fù)合涂層防銹效果好; 防腐涂料有水性無機(jī)富鋅涂料、氯化高聚物防腐涂料、鱗片防腐涂料。甲板漆有醇酸、聚氨酯和改性環(huán)氧、甲板防滑涂料等品種。倉室涂料主要是環(huán)氧樹脂類和無溶劑環(huán)氧類涂料及艦用防火涂料。隨著艦船業(yè)的發(fā)展和研究開發(fā)力度加大,防污涂料的有效防污期延長至 5 年以上甚至更長,阻尼涂料、消聲瓦、隱身涂料正在發(fā)展中。
    3.4 常規(guī)兵器涂料
    我國常規(guī)兵器用涂料有原化工部涂料研究所研究的 (180 ~ 200) ℃高溫黑漆,耐 400 ℃ 高溫火炮漆,火炮用黃銅藥筒防腐漆,火炮用鋼質(zhì)藥筒防腐漆,玻璃鋼產(chǎn)氧瓶內(nèi)壁防腐耐高溫涂料,用于槍炮內(nèi)彈簧防護(hù)的彈簧用白色油漆,用于雷達(dá)指揮設(shè)備的密封防漏的密封防漏膠;天津油漆廠生產(chǎn)的草綠環(huán)氧磁漆及底漆;上海涂料所、兵器研究所研究的炮彈、槍彈藥筒用的水性電泳涂料,環(huán)氧烘漆等。 90 年代,研制出黑色有機(jī)硅耐高溫炮管漆,耐溫可達(dá) 450 ℃ 以上,和火炮用配套的聚酯環(huán)氧聚氨酯磁漆、聚酯氨基烘漆,已有部分應(yīng)用實(shí)例,含鋁高溫漆及無機(jī)高溫標(biāo)志漆耐溫性能可達(dá) 600 ℃ 以上,且耐介質(zhì)、耐熱防腐性好。
    我國在鋼藥筒和彈體用防護(hù)涂料方面 50 年代完全采用原蘇聯(lián)的, 60 年代提出以鋼代銅,開始了鋼藥筒用防護(hù)涂料的研制,稱為第 1 代軍用彈體防護(hù)涂料, 80 年代參考發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合國內(nèi)情況,開展第 2 代軍用彈體防護(hù)涂料研制,先后研制出了電泳涂料、粉末涂料、大彈涂料和海彈涂料等。大彈系列涂料品種有 5403-2 、 5403-3 、 5403-4 和 5403-5 和配套的靜電稀釋劑,并先后在一些廠家得到推廣應(yīng)用。
    3.5 核工業(yè)涂料
    核工業(yè)用涂料品種主要有原化工部涂料研究所研究的地下廠房墻壁地板用漆,采用的是環(huán)氧改性聚氨酯涂料,已用于核能工程中;還有用于核能工程中壓水堆內(nèi)外較易于被放射沾污的基材防護(hù)的壓水堆用可剝落涂料,用于核電站工作間、實(shí)驗(yàn)室設(shè)施及設(shè)備防護(hù)的水堆用防護(hù)涂料,船用特種鍋爐水艙涂料,飲水艙涂料等用于核潛艇上;環(huán)氧類涂料、環(huán)氧改性聚氨酯涂料、單組分濕固化聚氨酯涂料、雙組分聚氨酯涂料、耐高溫有機(jī)硅涂料、氯化橡膠涂料、自干型耐高溫、耐輻照防護(hù)涂料等品種在秦山核電站一期工程中或其他核設(shè)施上使用。90 年代以后又相繼研制出高絕緣抗輻照灌注膠,可剝掩蔽涂料,耐高溫、耐輻照專用防火涂料,太陽輻射儀用特黑無光涂料等。這些產(chǎn)品在核工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用,滿足或替代了進(jìn)口的涂料。
    3.6 電子用涂料
    80 年代后期我國的電子工業(yè)發(fā)展迅速,與之配套的電子元?dú)饧透邷刈枞茧娮杵帷⒏邷亟^緣電阻用硅酸鹽無機(jī)涂料、電阻阻燃涂料、防霉防潮絕緣涂料、色環(huán)標(biāo)志漆也迅速發(fā)展,目前的涂料已不僅僅是用在電視機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱的元?dú)饧皻んw涂裝上,與發(fā)展相配套的各種絕緣漆、高溫絕緣漆、塑料漆、高速光固化光纖用涂料、區(qū)電工程用的光纖涂覆料、計(jì)算機(jī)屏幕保護(hù)涂層、手機(jī)控制板涂層、氮化鋁陶瓷基片專用電子漿料、鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜催化成膜防護(hù)涂料、高性能有機(jī)防氟化合物等各類涂料正在開發(fā)和發(fā)展中。
    3.7 示溫涂料及其他
    示溫涂料于 50 年代, 60 年代、 70 年代相繼研制出 (60 ~ 300) ℃每隔 10 ℃ 一個(gè)品種的單變色示溫涂料, (300 ~ 900) ℃每隔 (30 ~ 50) ℃一個(gè)品種的單變色示溫涂料及 2 4 0 ℃ 、 270 ℃ 、 370 ℃ 超溫報(bào)警示溫漆,80 年代研制出 (400 ~ 700) ℃、 (600 ~ 800) ℃、 (550 ~ 900) ℃多變色不可逆示溫涂料, 90 年代研制出潤滑示溫涂料及 (800 ~ 1150) ℃和 (900 ~ 1250) ℃多變色不可逆示溫漆。其他有用于地圖制版及電子行業(yè)印刷線路制版的感光撕膜涂料,用于地圖翻版制版的機(jī)械撕膜涂料,可剝刻圖膜涂料等,以及用于環(huán)境污染嚴(yán)重地區(qū)絕緣子的抗污閃的新型長效防污閃涂料,用于高溫?zé)崽幚頃r(shí)滲硼防護(hù)的防滲硼涂料等。
    4 結(jié) 語
    (1) 特種涂料是涂料中的重要一類,未來高技術(shù)發(fā)展離不開特種涂料,因?yàn)樗粌H要具有普通涂料的保護(hù)裝飾功能,還必須要滿足各種特定條件下特殊要求的功能,例如能夠發(fā)熱、發(fā)光,抗菌、抗靜電,防火、阻燃,防止海生物附著,耐核輻射,耐高溫、抗燒蝕,指示溫度,防腐、屏蔽等功能。
    (2) 特種涂料應(yīng)用滲透到國民經(jīng)濟(jì)各部門,未來高新技術(shù)的發(fā)展將向特種涂料提出更高的要求,而高性能、多功能、環(huán)境友好型的是特種涂料發(fā)展的趨勢,新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品將會(huì)是推動(dòng)特種涂料發(fā)展的途徑。
    (3) 有機(jī)氟聚合物是近幾年發(fā)展的具有自潤滑及低摩擦性能、不粘性、憎油憎水性、耐化學(xué)品性、介電性和耐候性等優(yōu)點(diǎn)的涂層新材料。氟樹脂在特種涂料中有著其特殊的地位,我國與發(fā)達(dá)國家相比有較大差距,主要體現(xiàn)在原材料品種少,聚合工藝及應(yīng)用研究不多,所以加強(qiáng)氟樹脂用原材料的開發(fā),聚合工藝的研究。使氟樹脂涂料在特種涂層材料中的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大,也將大大提高行業(yè)技術(shù)水平。
    (4) 20 世紀(jì)末,作為新材料的主要發(fā)展領(lǐng)域——納米材料已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。納米材料由于具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)等特殊性質(zhì),將其用于涂料中,除了可改變傳統(tǒng)涂料的性能外,更為重要的是制備各種新型涂料,使涂層的光學(xué)性能、磁性能、力學(xué)性能等得到大大提高或顯示新的功能,可以大大提高汽車、建材、儀器儀表、船舶、飛機(jī)等產(chǎn)品的檔次和市場競爭力,因而也引起高分子材料和涂料工作者的濃厚興趣??梢灶A(yù)見,納米材料和納米技術(shù)在涂料產(chǎn)業(yè)中有著極其誘人的應(yīng)用前景。
    (5) 在國家宏觀經(jīng)濟(jì)朝著可持續(xù)發(fā)展的方向前進(jìn)時(shí),對資源的有效利用和環(huán)境保護(hù)已提到重要的地位,因此特種涂料行業(yè)的發(fā)展也必須考慮對環(huán)境的污染問題,國家對涂料行業(yè)出臺(tái)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和已實(shí)施對溶劑型木器涂料進(jìn)行強(qiáng)制認(rèn)證,對特種涂料同樣適用。