特种功能涂料的发展

1、阻尼减振降噪涂料

阻尼减振降噪技术是有效控制结构振动和结构噪声的方法之一，目前越来越成为工业发达国家的一个热门研究课题。阻尼涂料是一种能吸收振动机械能并将之转化为热能并耗散的新型功能材料，它利用阻尼涂层在变形时把动能变成热能的原理降低结构的共振振幅，增加疲劳寿命和降低结构噪声。阻尼涂料已广泛应用于航空、般天、舰船、汽车、机械、纺织，建筑、体育等领域，具有重要的社会意义和良好的经济效益。

阻尼涂料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。另外，将阻尼涂料与吸声材料复合在一起使用，形成复合阻尼隔声构件，具有减振、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。

非金属阻尼材料有自由型和约束型2种。国外从20世纪60年代起开始研究自由阻尼材料，70年代初具规模，80年代末期约束阻尼结构的阻尼材料在舰船上得到应用，主要产品有上海钢铁研究所的阻尼钢板、七二五所的SBⅡ阻尼涂料、海洋化工研究院的ZHY-171和T54/T60阻尼涂料等。

T54/T60阻尼涂料采用约束阻尼结构，阻尼层为无溶剂双组分聚氨酯涂料，约束层为无溶剂双组分环氧树脂涂料，二者均可在任间弯曲面刮涂，施工性能良好。该涂料克服了阻尼胶片粘贴困难、容易开胶脱落，溶剂型阻尼涂料污染环境、有毒、易燃易爆，水性阻尼涂料干燥速率太慢、容易开裂，阻尼钢板焊接困难等缺点，并具有以下特点：①复合损耗因子高，阻尼温域宽，实船减振降噪效果显著；②无毒，是国内惟一通过90d密闭试验的阴尼材料；③无溶剂，阴燃性好，不影响明火作业，可与焊接、切割等火工作业同时进行，不影响造船进度；④附着力好，不开裂，不脱落；⑤常温固化，易厚涂，施工工艺简单易学，施工方便。

T54/T60阻尼涂料已在各类军舰和集装箱船、挖泥船、豪华旅游船、高速客船、油轮、散货船、气垫船等民用船舶上应用，取得了显著的减振降噪效果，该涂料的阴尼性能受到设计院所和使用单位的一致好评。同时还适用于汽车、火车、机械、家电等领域。

某研究所发明了水性阻尼涂料，用于各种异形设备、仪器的减振降噪。组分中主要含有丙稀酸树脂、去母粉、领苯二甲酸二辛酯、磷三丁酯、阻燃剂等基本原料，本涂料在实际使用中不需有机溶剂稀释，进而免除了施工中大量溶剂挥发、污染操作环境、使操作者受到危害的弊病发生。随着现代工业的不断发展，对阻尼涂料的需求也日益增加。

2、发光涂料

2001年震惊世界的“9·11事件”给人们的心灵造成极大的创伤，但事件发生时，仍有1.8万人得以逃生。据称是得益于美国世贸大楼中采用了自发光紧急疏散系统，在遭受袭击后的人群疏散中，发挥了非常重要的作用。“9·11事件”后，生产自发光紧急疏散系统的企业的订单大量增加，因此有人称“9·11事件”促进了自发光材料的发展。

发光涂料在自发光体系中发挥了极其重要的作用，但在我国发光涂料的应用程度远远落后于国外，研制发光涂料并使其得到广泛应用是非常有必要的。

发光涂料可以分为荧光涂料、自发光涂料、蓄光型发光涂料等。荧光涂料是经紫外光照射而发光的涂料，其特点是在紫外线照射时发光，停止照射时就完全无光。自发光涂料中不仅添加有蓄光涂料用的材料而且使用了可以产生放射线能量而发光的物质。其特点是随加入的微量放射线物质的种类和数量不同，发光的余辉度也不尽相同。因含有对人体有害的放射线物质，其应用受到限制。蓄光型发光涂料能吸收太阳光或电灯光，蓄光后可发光，其特点是具有“吸收→发光→吸收→发光”的无数次重复性。其发光颜色和发光时间随时间和所用荧光体的种类不同而各有差别。人们常说的“夜光涂料”通常包括蓄光型发光涂料和自发光涂料。

发光涂料是将发光颜料、树脂、有机溶剂（或水，制得水性发光涂料）、助剂按一定比例通过特殊加工工艺制成的。其中的发光颜料是极其重要的成分。蓄光型发光材料可以是碱土铝酸盐体系、硅酸盐体系。所用的铝酸盐体系、硅酸盐体系主要是稀土金属的盐类，而我国是稀土资源大国，据介绍储量占世界储量的80%以上，这对我国发光涂料产品的开发提供了便利条件。如已获得中国专利（CNA）的一种蓄光型夜光涂料，是以铝酸锶为基质的蓄光粉配以适当的基料制备而成。当有光照射时持续蓄光，当光线暗或无光线时自行释放能量，且发光亮度高，发光时间长。适用于标牌、交通标志等。

郑州某公司曾与海洋化工研究院合作研制成功一种水性丙烯酸蓄能发光涂料，无毒无害，为环境友好型发光涂料，2002年8月在青岛通过了鉴。该涂料是基础于该公司自主开发的稀土激活碱金属铝酸盐、硅酸盐、包覆型发光材料以及铝硅酸盐发光材料而研制的。

另一专利（CN/A）介绍了一种夜间发光涂料。该产品由荧光漆或通用漆、多功能助剂和稀土铝酸盐混合搅拌而成，其中各成分的质量分数为：荧光漆或通用漆45%～80%、多功能助剂3%～8%、稀土铝酸盐15%～50%。适用于室内标志牌、广告牌、安全标志牌、路标等。它不仅具务发光涂料的功能，还具备荧光漆的功能，对人体和环境无害。 国外也有采用碱土金属铝酸锶、钛酸锶粉末作为发光颜料的，如专利US和WO。

利用荧光涂料的发光特性，可制成压敏涂料，所采用的是在紫外光的照射下发出可见光的荧光颜料，在这个过程中，紫外光将能量传递给荧光颜料分子中的电子，使它们进入具有较高能量的激活状态。当这些电子再返回到起始的状态时，则释放出所吸收的能量，发出可见光，能量低于起始紫外光的能量，另一部分能量被空气中的氧所消耗，不产生光。当涂层表面的空气压力增加时，荧光颜料所获得的氧也增加，能量被氧消耗的部分就大，发出的可见光就弱。以此测量光的强弱可指空气的不同压力。

压敏涂料可以用来测量基材表面所受的压力，它将被用于评定飞机起飞和降落时的性能。目前这种涂料已被用于模型飞机，在特制的风道中接受检测。它的基料为氟化丙烯酸树脂。将涂有这种涂料的模型飞机在静止的空气中照相，然后置于特定流速的气流中，当所释放的光呈稳定状态时，再拍摄一次。第二个影像中荧光的强度则可理解为整个表面所承受的压力。该涂料是很灵敏的，光的输出及测量误差小于0.1%，相应的压力误差小于100Pa。

3、隐身涂料

涂层隐身技术（coating stealthy technique）指在目标外表面进行涂层处理，利用涂层达到目标隐身的目的。根据涂层的种类，可分为光学（含近红外光）隐身、红外光隐身、激光隐身、雷达波隐身4种。

（1）光学（含近红外光）隐身涂层包括迷彩涂层、迷彩降温涂层等。将涂料、颜料或其他材料直接喷涂或粘贴在目标表面，用以减小、改变目标或背景之间波谱发射、辐射特性差异而实施的伪装措施。

（2）红外光隐身技术是指显著减小目标的红外光辐射特征，降低目标与环境之间的红外光辐射差异，使敌方探测系统难以发现或使探测效果降低的综合技术。红外光隐身涂层要求对红外波发射率低、反射率高，只有这样，在红外经辐射频段才有良好的隐身效果。

(3)雷达波隐身技术是指能显著吸收雷达波，令其转变为热能，从而减少雷达回波能量，达到目标隐身的目的。各种雷达波吸收涂层技术是目前雷达波技术研究中最具活力的研究领域，主要功能是在尽量宽的频带内，用尽量薄的涂层，尽量轻的材料，所得到的涂层吸收雷达波的能力最强，即所谓追求薄（涂层）、宽（频）、强（吸收）的效果。其组成为“着色颜料及填料+雷达波吸收剂+黏合剂”。

（4）激光隐身涂层是在目标表面涂覆一层对激光具有强烈吸收和散射作用的涂料，使激光探装置接受不到反射回来的激光，从而寮现激光隐身。该类涂料与雷达波的隐身效果具有相同的特点，即要求材料能够强吸收激光。其基本组成为“着色颜料及填料+吸波材料+黏合剂”。

目前隐身技术的发展趋势是智能型隐身材料和多频段隐身材料。智能型隐身材料的特征是对环境可自动感知、判断、指令。即可控测感知环境变化，自动调节自身结构或光学（或电磁特性）变化，对环境变化做出最佳响应。而多频段隐身材料的特征是在可见光（含近红外光）频段迷彩；在红外光（中红外光、远红外光）频段低辐射（或迷彩）；在雷达波（米波、毫米波、微波）段，即在0.5～20GHz波段，在8mm波、3mm波和更宽的毫米波段高吸收；在激光波段低反射、高吸收、高散射和强折射。近年来纳米材料在隐身涂料中获得较多的应用。

4、耐高温涂料

耐高温涂料的性能首先取决于基料的耐热性。高分子合成技术的进展使耐高温涂料的性能不断提高。此外，耐高温涂料的性能还与填料有关。当温度超过260℃时大多数有机树脂有分解的前兆，超过300℃时大多数有机树脂分解显著增强。其中有机氟树脂、有机硅树脂比其他有机树脂有更好的耐热性能。如用有机硅树脂作为基料和铝粉配合制成的涂料，耐热温度为500～800℃，加入玻璃片后的耐温可达800℃以上，加入陶瓷片可耐780℃的高温。这是由于在高温下，有机硅树脂中的硅氧烷分解和底材（或颜料）之间形成Si—O键，成为对热很稳定的涂膜，从而使其具有良好的耐热性能。常用的颜填料还有二氧化钛、氧化铁、锌粉、不锈钢粉等。

5、防火阻燃涂料

防火阻燃涂料可分为膨胀型和非膨胀型防火阻燃涂料。目前应用较多的是膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料常采用有机材料作黏结剂，添加有机或（和）无机颜料或填料制成。当受热至一定温度时，涂膜内的某些物质分解放出气体，把涂膜吹成蜂窝状，同时脱水剂使有机物脱水碳化，最后形成一层覆盖在被保护物表面的碳化泡沫层，厚度为原涂膜厚度的几十倍。由于该泡沫有一定的强度和厚度，阻止了热量和火焰的蔓延。1937年出现了以磷酸二铵为催化剂、二氰二胺为膨胀发泡剂、甲醛为碳化剂的膨胀型防火涂料。1953年，有了含磷蜜胺的膨胀型防火涂料。1965年，美国开始将聚磷酸铵（APP）引入防火涂料配方中。美最早生产的保护钢结构的膨胀型防火涂料有Flame Control Coatings公司的钢结构防火涂料，美国WR Grece公司的Monokote钢结构防火涂料。具有代表性的卤系、磷系防火涂料处于不断发展中，只是卤系中一些溴类防火涂料因环保问题而备受争议。接着又出现了以碳源（三季戊四醇）、膨胀剂（多磷酸铵）和发泡剂（三聚氰铵）组成的典型膨胀型防火涂料。目前，膨胀型防火涂料的防火性能及理化性能都有了很大的提高，防火助剂的品种、性能也日趋完善，还研制出自膨胀化合物，如硝基苯胺硫酸盐和磺胺等。低温等离子表面处理技术使得防火性能大大提高。我国的防火涂料研究起步较晚，但发展速度很快。20世纪70年代末，公安部四川消防研究所开始研究防火涂料，首先研究出膨胀型过氯乙烯防火涂料，后来又研究出膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料。从20世纪80年代中期开始，公安部四川消防科学研究所率先研制成LG钢结构防火涂料，与北京建筑材料防火公司共同研制成LB钢结构膨胀型防火涂料。

由海洋化工研究院研制的膨胀型防火涂料于2004年通过国家知识产权局的审查，获发明专利。该超薄型防火涂料涂层厚度为1mm，耐火极限可达1h，适合室内钢结构的防火涂装，也可用于木质基材、电缆等的防火涂装。本发明公开的膨胀型防火涂料，包括丙烯酸树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂、阻燃剂、补强剂、颜填料、助剂、烟雾抑制剂等成分，并通过对丙烯酸树脂改性、对催化剂进行表面处理以及加入烟雾抑制剂的方法来提高涂料的综合性能。当涂膜受热膨胀时，形成不易燃三维空间结构的碳化层，使火焰热量受到隔离而减少对底材的传导，同时在高温时涂料分解出不可燃气体，隔绝并稀释空气，阻止火焰扩展、蔓延。

随着对环境污染的日益重视，挥发性有机物（VOC）含量很高的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。环境友好型涂料主要有水性涂料、高固体分涂料、无溶剂涂料、粉末涂料、光固化涂料等，其中水性防火涂料和无溶剂防火涂料具有广阔的发展前景。此外，高固体分防火涂料（固含量超过60%）及液体无溶剂涂料都是具有发展前景的环保型防火涂料。

6、防滑涂料

防滑涂料用于人行天桥、体育场、舰船甲板、海上平台、水上浮桥等场合。防滑涂料主要由防滑粒料、成膜树脂、溶剂、助剂等组成，防滑粒料是为了提高漆膜防滑性能的添加剂，赋予漆膜防滑能力，防止人员滑倒摔伤；成膜树脂具有固定防滑粒料的作用，同时保护底材不受破坏。

防滑涂料可分为单组分防滑涂料、双组分防滑涂料和多组分防滑涂料。单组分防滑涂料只有一个组分，施工方便，但性能没有双组分的好，单组分防滑涂料的品种有醇酸防滑涂料、氯化橡胶防滑涂料、温固化聚氨酯防滑涂料、环氧酯防滑涂料等。双组分防滑涂料是最常用的一种，树脂与固化剂分开包装，防滑涂料可放在其中一个组分中，施工时两组分混合，然后施工，目前品种有环氧聚酰胺防滑涂料、聚氨酯防滑涂料等。目前大多数用的是双组分环氧体系，固化剂常是能与环氧起化学反应的胺类。这种热固性体系固化后很硬且耐磨，可用于钢铁和混凝土表面。多组分防滑涂料是把成膜树脂、固化剂、防滑涂料等分开包装，使用时机械混合，或涂完漆后立即喷撒防滑粒料，让防滑粒料牢固地嵌在漆膜中。防滑粒料是防滑涂料中重要的组分，防滑粒料按其材质分为2类：①合成有机材料：聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯树脂粒子、橡胶粒子等惰性高分子材料；②无机物：硅石粉、石英砂、玻璃片、碳化硅、结晶氧化铝、云母等。

防滑涂料最成功的应用是在航空母舰和舰载甲板上，涂膜增大了甲板的摩擦系数，使甲板防滑，航母航行时可防止飞机和车辆在甲板上滑动。正是由于这些特殊的用途，使防滑涂料的发展突飞猛进，由一般的民用范围到专门为航母的防滑研究，已成立了专门的防滑涂料生产、研究中心。防滑涂料品种繁多、用途广泛。

海洋化工研究院生产的HF-05型防滑涂料已在某些舰船上大量使用，且使用效果不错。目前，该涂料成功地用在青岛国际帆船中心的运动员下水坡道上。

电磁波屏蔽涂料

一般说来，电阻率在10-3～10-5Ω·m之间的涂料称为导电性涂料；在10-2～10-3Ω·m之间的称为电磁波屏蔽涂料；而在108～109Ω·m之间的则称为抗静电涂料。三者的差别仅在于导电性能的不同，可以统称为导电性涂料。这类涂料可分为两大类：掺合型和本征型。掺和型是掺入导电填料而制成的，目前使用的较多。导电填料一般是：炭黑、金属（镍、银、铜、铝等）或合金的粉末（或磷片），所占比例越大，导电性能越好。此外，填料不同其导电性能也不一样，可根据据使用范围而定，基料一般为有机树脂。

对抗静电涂料来说，也可以采用在涂料中加入表面活性剂 ，使涂膜表面适宜湿气的方法来使静电荷被中和。

本征型导电涂料是聚合物基料提供载流子，成膜后本身能导电，价格比较昂贵。中科院长春应化所一直致力于本征型电聚合物的开发，2001年他们和吉林正基科技开发有限公司共同承担了吉林省科技发展重点计划项目“聚苯胺类导电塑料的研究与开发”。经过4年多的攻关，解决了一系死的关键问题，得到高性能的导电聚苯胺产品。在此基础上，他们又成功地开发出高性能导电聚苯胺防腐涂为以及防腐油脂、防腐密封胶、防冻液、防腐添加剂等系列产品，填补了国家在导电防腐聚苯胺产品方面的空白。系列产品主要技术指标达到国际同类产品的水平，并建立了国内第一条年产100t的导电聚苯胺原料和平线，第一条年产千吨的导电聚苯胺涂料生产线。

8、防污涂料

海洋防污涂料在海洋开发利用中发挥着至关重要的作用，保护船底、浸海设施等免受海洋生物的附着和污损。有毒的海洋防污涂料如有机锡防污涂料在各国日益紧近的环保压力下已渐渐淡出市场，新型的无毒产品主要有下列类型：低表面能防污涂料、生物防污涂料及仿生防污涂料、基于离子交换技术的防污涂料、以可溶性硅酸盐为防污剂的防污涂料、以导电涂料为表层的电解海水防污技术。

9、防腐涂料

海洋环境是非常严酷的腐蚀环境，海洋船舶及海洋工程设施的几乎所有部位都需要进行腐蚀防护，因此海洋防腐涂料所包括的范围非常广泛，且都属于重防腐涂料的范畴，如防锈底漆、船壳漆、甲板漆、内舱漆、集装箱涂料、海港设施及平台涂料、油罐涂料、海水冷却管道及海上输油管道用涂料等。随着世界海洋工业的迅速发展和环境保护法对海洋涂料工业的影响，海洋防腐涂料也向高性能及环保型方向发展，出现了许多有前景的新技术：低表面处理防腐涂料、无溶剂喷涂聚脲弹性体技术、氯化橡胶防腐涂料的替代技术、玻璃磷片防腐涂料、新型无机防腐涂料、氟碳树脂超耐候性面漆等。

10、纳米催化功能涂料

近年来研究较多的是纳米TiO2的光催化性能，目前它是光催化降解领域最受重视的一种光催化剂，广泛应用于废水处理、有害气体净化、日用品、建材等领域，并可以此为添加剂制成环境保护涂料及杀菌涂料，可将烃类、卤代物、羧酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等较快地氧化降解为二氧化碳和氢气等无害气价格政策，并可将大气污染气体如氮氧化物和硫氧化物氧化，形成蒸气压低的硝酸和硫酸，这些硝酸和硫酸可在降雨过程中除去，从而达到降低大气污染的目的。以此为基础的光催化污水净化涂料和大气净化涂料在太阳光和室内自然光作用下，对污染物的光催化降解率很高，有着潜在的应用前景。

11、疲劳监控涂料

英国Newcastle大学的发明家们开发出了一种可作为应力计使用的疲劳监控涂料，含钴钛酸铅（PZT）颜料，该颜料是一种在应力的作用下产生电流的压电型颜料。该颜料在实验室已试验成功2年，目臆正在泰恩河上的步行桥上试用，试验其在室外条件下的性能及整体的防护效果。

此技术的关键是颜料的含量。颜料应有足够大的含量以保证涂料整体具有压电感应性，但不要太高，含量太高影响喷涂施工。该涂料可以容易地直接涂覆在复杂的钢结构底材上，且成本较低，干膜厚度为50?m，然后再涂一层导电面漆。测试中导电面漆及钢底材充当电极。该应力计可指示1～1000Hz的振动或脉冲载荷。所产生的电流大，则表明振动的强度和频率较快，钢结构吸可能已经疲劳。这个传感涂料更有价值的地方在于可以预报灾难性的变化或振动的累加程度。

12、自修复涂料

将某些材料包覆于惰性外壳中制成“微胶囊”，添加到单组分或双组分的涂料中，可以制成自修复涂料。这种“微胶囊”可充当反应性材料的水仓，保护内部的材料免受外部添加剂的侵蚀，并从涂膜中隔离开来。“微胶囊”的外壳是专门挑迁的材料，在涂膜应力会发生破碎，在需要的地方或时候释放出所含的组分，然后这些组分进行反应，成为涂膜的一部分。例如，“胶囊”破碎后，来自不同“胶囊”的环氧与胺相互反应；再如，释放出的醇酸树脂与环境中的空气反应，修复破损的漆膜。“胶囊”还可以含有防腐颜料、消光剂或附着力促进剂等。