上世纪我国特种涂料的现状与发展

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上世纪我国特种涂料的现状与发展
摘要：综述了我国特种涂料的发展、用途及分类，对特种涂料的现状进行了详细介绍，并对特种涂料的发展提出了建议。 关键词：特种涂料；发展；现状    1 前 言
    最近几年由于国内经济和科学技术发展，推动了特种涂料的发展，而且在某些领域和高新技术中，特种涂料已成为不可替代的材料。 我国的特种涂料是从解放初期单一品种的硝基涂布漆、醇酸漆发展到现在的用于航空、航天、海洋、道路、交通、武器装备、机械、电子、核能、化工等 10 个方面的数百个涂料品种，目前，特种涂料的量也已占到涂料总量的 15% 左右 [1] ，在我国国民经济发展和国防工业尖端技术中起着重要的配套作用。
   2 用途及分类
   根据用途和应用的专业领域，特种涂料可分为军用和民用两大类。 军用主要有：航天涂料（如耐高温涂料、消融防热涂料、热反射涂料、热控涂层、示温涂料）；航空涂料（如飞机蒙皮涂料、隐身涂料、雷达罩涂料、整体油箱涂料、标志涂料、航空仪表涂料、发动机涂料、示温贴片）；舰船涂料（如防锈、防腐涂料、防污及长效防污涂料、超耐候船壳漆、甲板防滑漆、红外隐身涂层、雷达波吸收涂层等）；核工业涂料（如耐核辐射涂料、耐特种介质保护涂料、高绝缘抗辐照涂料等）；常规兵器涂料（如坦克用抗红外线涂料、减振阻尼涂料、炮管用耐热涂料、防伪涂层、辐射涂层等）。 民用主要有：道路交通涂料（如高速路上的隔离墙用隔音降噪涂料、道路反光涂料、标志涂料）；建筑涂料（如抗菌涂料、防霉涂料、灭虫涂料、防火和阻燃涂料、保温涂料、防沾污涂料、发光涂料）；化工厂用的高温防腐涂料、超温报警涂料；防水涂料及其它涂料（如润滑涂料、光纤涂覆料、导电涂料、弹性涂层、磁性涂料等）；机械制造中的防渗涂料、塑料、电子、机车配套的功能性涂料。其品种已经不是几十种，而是数百甚至上千种。 虽然特种涂料用量不大，但其品种和作用已经远远超过普通涂料，因为她起着弥补材料性能缺陷和增强或扩大材料使用极限的特殊作用 [2] ，在涂料行业中已经逐步发展为一个独立的分支。
   3 特种涂料现状
   半个多世纪以来，我国的特种涂料从无到有，从小到大，品种逐年增加，水平不断提高，应用领域越来越广，在耐高低温、防腐蚀、耐烧蚀、耐辐照、示温、吸声、吸波、减阻尼、防火隔热、防污、耐磨蚀、润滑、超耐候等涂料品种相继问世的同时，使我国的特种涂料进入了快速发展的轨道 [3] 。特种涂料种类已经从 20 世纪 50 年代初的两类发展到目前的几十个门类、数百个品种。根据应用的领域划分为以下几类。
   3.1 航天涂料 随着我国航天事业的不断发展，卫星、导弹配套的特种涂料也相继研究成功，主要品种有：原化工部涂料研究所研究的高温热反射涂料、 2262 # 隔热涂料、高温电缆绝热漆、高温绝热带、涂 3-8 高温绝热涂层、耐碱涂料；上海涂料染料研究所研究成功 6831 隔热涂料 [4] 、聚氨酯泡沫内壁隔热涂料。 70 年代末，化工部涂料所研究成功的 66-A 消融防热涂料是我国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 舰船用高温防热涂料，解决了舰船发射远程导弹发射系统的防热问题和涂层耐冷热交变的难题； DG-71 后挡药板防热涂料，解决了水下发射导弹燃气发动机后挡板的防热问题。 另外兵器研究所研究成功战术火箭燃烧室用防热涂料 GT-401 ，其性能优于国内 GA-67 和原苏联的 V - 5 8 。上海涂料所研究成功 37 # 、 7013 # 、 7015 # 涂料，以及隔热涂料和 7953 # 修补涂料，分别在各型号军工产品中获得应用。温控涂料有 GF-1 高温反射涂料，金属膜热反射涂料等都已得到应用。在返回式卫星中，采用的化学电池防腐涂料，不可逆示温涂料，都为保证化学电池质量及测量卫星仪器仓不同位置的温度变化提供了保障。
    3.2 航空涂料 航空涂料从 20 世纪 50 年代的硝基涂布漆、醇酸漆发展到 60 年代环氧丙烯酸漆， 70 年代到 80 年代聚氨酯涂料。产品有原天津油漆厂的 13-2 # 丙烯酸聚氨酯（缩二脲）蒙皮涂料，底漆是采用 H06-2 环氧锌黄底漆，用于歼击机上，后又研究出 1 号底漆，面漆仍使用 13-2 # 丙烯酸聚氨酯。期间又采用了航空研究所研制的 1012H 底漆与 13-2 # 聚氨酯面漆配套，底面配套性能较好。上海涂料所和上海造漆厂的 7650 聚氨酯面漆（缩二脲）和 678 锌黄底漆配套，用于民航飞机上。另外还有 7470 面漆和 7470 底漆均属聚氨酯漆类。原化工部涂料研究所研究的 W 0 4 - 1 有机硅聚氨酯（缩二脲）面漆和 W06-2 锌黄环氧底漆，和相应的标志漆和脱漆剂等，至今仍在歼击机上使用，并出口巴基斯坦等国。另外在 W04-1 有机硅聚氨酯蒙皮漆的基础上发展的其他品种，用于歼击机其他机型的有机硅聚氨酯类迷彩无光蒙皮涂料，已涂多架飞机出口。 为先进歼击机配套的航空涂料，曾经参照荷兰及美国军标对 W04-1 蒙皮磁漆、 W06-2 蒙皮底漆改进，在合成技术路线上作了较大调整，产品满足了需要，主要提高了产品耐候性与耐汽油性，并在耐水、耐介质、耐老化、耐盐雾、耐湿热等性能上有明显提高，接近国外标准要求，广州曝晒 1 年保光等性能良好。与航空涂料配套的还有飞机雷达罩涂料、发动机叶片漆、空气干燥漆、含铝高温涂料、球绞涂料、脱漆剂等。 90 年代末，原化工部涂料工业研究所针对引进的 Tu-154 飞机、 JCW-332 飞机大型民用客机的维修，研制出聚氨酯型 Tu-154 飞机蒙皮修补漆和 TCW-332 飞机蒙皮修补漆，其性能达到当时进口样水平，且优于原苏联制造的机身漆，用于飞机蒙皮维修效果良好。
    3.3 舰船涂料 舰船是现代化战争的重要工具之一，由于舰船长期处于海洋环境及自身的结构特点，对涂料的要求由于部位不同性能相差很远，所以舰船涂料发展基本是按照不同使用部位和功能进行划分：防污涂料（包括有无锡防污涂料和无毒防污涂料），舱室涂料（包括压载舱涂料、油舱、化学品舱涂料、生活舱涂料），上层建筑及船壳涂料，甲板涂料，舰船隐身涂料，吸收声纳波涂料等。 我国舰船涂料 50 年代采用的是以氧化亚铜为主要毒剂制成的防污涂料，防污效果只有 (2 ～ 3) 年，而且杀菌谱窄。自 60 年代开始重点研究舰船防污涂料以来，到 70 年代中期研制成功了有效期可以达到 (3 ～ 5) 年的防污涂料，其采用的是氧化亚铜和有机锡化合物混合毒剂的防污体系。 80 年代推出了自抛光型涂料，采用含锡的丙烯酸聚合物，通过在海水中不断释放出具有防污作用的锡离子，以保持船体的光滑。原化工部海洋涂料研究所成立后，通过研究开发，使我国舰船用防腐（锈）涂料的品种发展比较齐全，水平不断提高。其中有船壳防锈涂料底漆采用螯合型环氧树脂和酚醛胺、脂环胺、异氰酸酯固化剂 [5] ；面漆一般采用氯化橡胶丙烯酸、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 [6] 复合涂层防锈效果好； 防腐涂料有水性无机富锌涂料、氯化高聚物防腐涂料、鳞片防腐涂料。甲板漆有醇酸、聚氨酯和改性环氧、甲板防滑涂料等品种 [7] 。仓室涂料主要是环氧树脂类和无溶剂环氧类涂料及舰用防火涂料。随着舰船业的发展和研究开发力度加大，防污涂料的有效防污期延长至 5 年以上甚至更长，阻尼涂料、消声瓦、隐身涂料正在发展中。

3.4 常规兵器涂料 我国常规兵器用涂料有原化工部涂料研究所研究的 (180 ～ 200) ℃高温黑漆，耐 400 ℃ 高温火炮漆，火炮用黄铜药筒防腐漆，火炮用钢质药筒防腐漆，玻璃钢产氧瓶内壁防腐耐高温涂料，用于枪炮内弹簧防护的弹簧用白色油漆，用于雷达指挥设备的密封防漏的密封防漏胶；天津油漆厂生产的草绿环氧磁漆及底漆；上海涂料所、兵器研究所研究的炮弹、枪弹药筒用的水性电泳涂料，环氧烘漆等。 90 年代，研制出黑色有机硅耐高温炮管漆，耐温可达 450 ℃ 以上，和火炮用配套的聚酯环氧聚氨酯磁漆、聚酯氨基烘漆，已有部分应用实例，含铝高温漆及无机高温标志漆耐温性能可达 600 ℃ 以上，且耐介质、耐热防腐性好。 我国在钢药筒和弹体用防护涂料方面 50 年代完全采用原苏联的， 60 年代提出以钢代铜，开始了钢药筒用防护涂料的研制，称为第 1 代军用弹体防护涂料， 80 年代参考发达国家标准，结合国内情况，开展第 2 代军用弹体防护涂料研制，先后研制出了电泳涂料、粉末涂料、大弹涂料和海弹涂料等。大弹系列涂料品种有 5403-2 、 5403-3 、 5403-4 和 5403-5 和配套的静电稀释剂 [3] ，并先后在一些厂家得到推广应用。
    3.5 核工业涂料 核工业用涂料品种主要有原化工部涂料研究所研究的地下厂房墙壁地板用漆，采用的是环氧改性聚氨酯涂料，已用于核能工程中；还有用于核能工程中压水堆内外较易于被放射沾污的基材防护的压水堆用可剥落涂料，用于核电站工作间、实验室设施及设备防护的水堆用防护涂料，船用特种锅炉水舱涂料，饮水舱涂料等用于核潜艇上；环氧类涂料、环氧改性聚氨酯涂料、单组分湿固化聚氨酯涂料、双组分聚氨酯涂料、耐高温有机硅涂料、氯化橡胶涂料、自干型耐高温、耐辐照防护涂料等品种在秦山核电站一期工程中或其他核设施上使用。 90 年代以后又相继研制出高绝缘抗辐照灌注胶，可剥掩蔽涂料，耐高温、耐辐照专用防火涂料 [8] ，太阳辐射仪用特黑无光涂料等。这些产品在核工业领域中应用，满足或替代了进口的涂料。
   3.6 电子用涂料 80 年代后期我国的电子工业发展迅速，与之配套的电子元气件耐高温阻燃电阻漆、高温绝缘电阻用硅酸盐无机涂料、电阻阻燃涂料、防霉防潮绝缘涂料、色环标志漆也迅速发展，目前的涂料已不仅仅是用在电视机、洗衣机、电冰箱的元气件及壳体涂装上，与发展相配套的各种绝缘漆、高温绝缘漆、塑料漆、高速光固化光纤用涂料、区电工程用的光纤涂覆料、计算机屏幕保护涂层、手机控制板涂层、氮化铝陶瓷基片专用电子浆料、铝合金化学转化膜催化成膜防护涂料、高性能有机防氟化合物等各类涂料正在开发和发展中。
   3.7 示温涂料及其他 示温涂料于 50 年代， 60 年代、 70 年代相继研制出 (60 ～ 300) ℃每隔 10 ℃ 一个品种的单变色示温涂料， (300 ～ 900) ℃每隔 (30 ～ 50) ℃一个品种的单变色示温涂料及 2 4 0 ℃ 、 270 ℃ 、 370 ℃ 超温报警示温漆，80 年代研制出 (400 ～ 700) ℃、 (600 ～ 800) ℃、 (550 ～ 900) ℃多变色不可逆示温涂料， 90 年代研制出润滑示温涂料及 (800 ～ 1150) ℃和 (900 ～ 1250) ℃多变色不可逆示温漆。其他有用于地图制版及电子行业印刷线路制版的感光撕膜涂料，用于地图翻版制版的机械撕膜涂料，可剥刻图膜涂料 [9] 等，以及用于环境污染严重地区绝缘子的抗污闪的新型长效防污闪涂料，用于高温热处理时渗硼防护的防渗硼涂料等。
   4 结 语
   (1) 特种涂料是涂料中的重要一类，未来高技术发展离不开特种涂料，因为它不仅要具有普通涂料的保护装饰功能，还必须要满足各种特定条件下特殊要求的功能，例如能够发热、发光，抗菌、抗静电，防火、阻燃，防止海生物附着，耐核辐射，耐高温、抗烧蚀，指示温度，防腐、屏蔽等功能。
   (2) 特种涂料应用渗透到国民经济各部门，未来高新技术的发展将向特种涂料提出更高的要求，而高性能、多功能、环境友好型的是特种涂料发展的趋势，新材料、新技术、新产品将会是推动特种涂料发展的唯一途径。
   (3) 有机氟聚合物是近几年发展的具有自润滑及低摩擦性能、不粘性、憎油憎水性、耐化学品性、介电性和耐候性等优点的涂层新材料。氟树脂在特种涂料中有着其特殊的地位，我国与发达国家相比有较大差距，主要体现在原材料品种少，聚合工艺及应用研究不多，所以加强氟树脂用原材料的开发，聚合工艺的研究。使氟树脂涂料在特种涂层材料中的应用逐渐扩大，也将大大提高行业技术水平。
   (4)20 世纪末，作为新材料的主要发展领域——纳米材料已成为人们关注的焦点之一。纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子效应等特殊性质，将其用于涂料中，除了可改变传统涂料的性能外，更为重要的是制备各种新型涂料，使涂层的光学性能、磁性能、力学性能等得到大大提高或显示新的功能，可以大大提高汽车、建材、仪器仪表、船舶、飞机等产品的档次和市场竞争力，因而也引起高分子材料和涂料工作者的浓厚兴趣。可以预见，纳米材料和纳米技术在涂料产业中有着极其诱人的应用前景。
   ( ５ ) 在国家宏观经济朝着可持续发展的方向前进时，对资源的有效利用和环境保护已提到重要的地位，因此特种涂料行业的发展也必须考虑对环境的污染问题，国家对涂料行业出台的强制性标准和已实施对溶剂型木器涂料进行强制认证，对特种涂料同样适用。