甲板防滑涂料的发展概况甲板防滑涂料的发展概况潘越云

甲板防滑涂料的发展概况,甲板防滑涂料的发展概况

甲板防滑涂料的发展概况 摘要：本文介绍了国内外甲板防滑涂料的发展概况，论述了甲板防滑涂料的种类、组成和防滑原理，指出了防滑涂料的发展方向。 关键词：防滑 涂料 防滑粒料 甲板防滑 1. 概述 防滑涂料对我们来说已不陌生，在人行天桥、体育场、舰船甲板、离岸平台、水上浮桥上等都可见到防滑涂料涂料应用的情况。防滑涂料是一种功能性涂料，防滑性是其所具备的基本特征防滑涂料与普通涂料相同之处是同样由基料、填料、颜料、稀料、助剂等成分组成，不同之处是还有防滑粒料，防滑粒料赋予了其防滑性能。 随着人们安全意识的提高越来越多的场所要作防滑处理，防滑涂料的应用也越来越广泛。舰船的甲板是使用防滑涂料条件极其苛刻的地方，除具有普通防滑涂料的性能外，在普通的甲板上要求涂料有良好的防腐性能，同时还要能承受钢板热胀冷缩的变化而不致出现龟裂，在飞机的起降区域还要能适应飞机起落的冲击。国外最成功应用的地方是航空母舰和舰载甲板，涂料增大了甲板的磨擦系数，避免了滑动，在航母航行时涂料可防止飞机和车辆在甲板上滑动，已形成了专门的防滑涂料研究、生产中心，来满足人们目益增长的需要。 2、防滑涂料的防滑原理 防滑涂料已有很大的应用，它的防滑机理如何呢？这就要追塑到摩擦力学的领域。一般来说，静态摩擦系数越大，防滑性能越好，摩擦系数又与摩擦形式、表面磨损情况、物理和化学影响以及界面的支持等有关。根据摩擦力学原理，摩擦系数ц=摩擦力f/正压力N，即静态摩擦系数是一个无单位的比值，指使物体开始运动时的拉力和重力之比，大多数物体的ц值在0.5-1.2之间，而物体表面在水、油存在下ц值都会变小。防滑涂料的防滑效果可以理解为物体在涂膜表面移动的阻力，阻力的大小表示物体与涂膜之间摩擦力的大小，与漆膜表面的不光滑程度有关。摩擦系数ц值越大，说明物体在漆膜表面的摩擦力愈大，防滑效果越好。 在涂层表面涂复不规则的防滑粒料使涂层表面呈微浮雕型，机械地赋予涂膜层表面适当的粗糙度，可以阻止物体在其表面上移动，达到防滑的效果。防滑粒料常用的是不规则的硬质或软质的颗粒，如氧化铝、碳化硅、聚乙烯粒、橡胶粒等。这些粒料赋予了涂层较强的质地，突出表面棱角，较粗糙的表面状态，可以大大地提高摩擦系数，使涂层具有良好的防滑性能。 3 、甲板防滑涂料的种类和性能要求 甲板防滑涂料的分类有多种，目前大多以树脂的种类而分类的，比如说环氧防滑涂料、聚氨酯防滑涂料、醇酸防滑涂料、氯化橡胶防滑涂料等。 另外按照涂料的组成还可分为单组分防滑涂料、双组份防滑涂料和多组份防滑涂料。单组分防滑涂料只有一个组份，把成膜树脂、防滑料都包装在一个组分中，施工时比较方便，但性能上没有双组份的好。单组份防滑涂料有醇酸防滑涂料、氯化橡胶防滑涂料、单组分湿固化聚氨酯防滑涂料、环氧酯防滑涂料等，在混凝土上不选用醇酸防滑涂料，水泥的碱性能使醇酸涂料中的游离脂肪酸皂化，这易分层，而环氧酯耐化学品性强，效果就好些。双组分防滑涂料是最常用的一种，树脂与固化剂分开包装，防滑料可放在其一组份中，施工时两组份混合在一起，然后施工，这种涂料目前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份环氧体系，固化剂常是能与环氧化学反应的胺类，这种热固型体系反应后很硬且耐磨，可用钢铁和混凝土上。多组份防滑涂料是把成膜树脂、固化剂、防滑粒料等分开包装，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一组份，防滑粒料按其材质可分为两类： (1)合成有机材料：聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯树脂粒子、聚氨酯树脂粒子、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。 这些防滑粒料一般具有不同形状和不同粒径，可直接掺入涂料中或最后一道涂料施工后且未固化时喷撒在面漆上。 美国军用标准 MIL-C-24667A 中的分类，防滑涂料分为四类： Ⅰ、高耐久性滚涂甲板涂料； Ⅱ、标准耐久型滚涂或镘涂甲板涂料； Ⅲ、标准耐久型滚涂弹性甲板涂料； Ⅳ、标准耐久型喷涂甲板涂料。 这四种涂料是根据用途和施工类型而划分的，它局限于舰船甲板的使用上。 用途不同，甲板防滑涂料的性能要求也有所不同，但下列五项为共同的性能要求： ①摩擦系数大，防滑性好；②与底材、层间的附着力好，不得脱落；③耐海洋气候性好；④耐磨性好；⑤耐擦洗性好。 　根据美国军标的要求，对航空母舰上用的战斗机飞行甲板防滑涂料除共同的要求外，还有下列要求：耐冲击性能优良，要求冲击掉的漆膜呈粉状而不是片状，因为片状漆膜对飞机的发动机有潜在的危害，每年要经受住 15000多次高冲击起降、每架30吨重战斗机的冲击；耐油脂、耐喷气机燃料、耐液压工作油、石油、盐雾、紫外线、大风暴、极冷极热等；涂层的耐磨性不得强于阻拦索；易于修补等。 　我国 2001年制定的国军标《直升机甲板防滑漆规范》GJB5066 — 2001中对甲板防滑复合涂层的附着力、厚度、单位重量防滑性、耐海水性、耐介质性、耐候性等都提出了要求。 主要性能指标如下： 1). 附着力： > 10Mpa 2) . 冲击强度： 50cm 通过 3) . 柔韧性： 1mm 通过 4) 干燥时间：表干小于 6 小时，实干小于 24 小时； 5) 防滑性 ( 摩擦系数 ) ：干湿状态下大于 0.72 6) 耐磨性 ,500g/1000 转：＜ 15mg 7) 耐油性： 30 天不变色不软化； 8) 耐碱性： 10% 碳酸钠 ,40 ℃下 30 天完好； 9) 使用温度：漆膜可在 -40—80 ℃环境下使用。 4. 国外甲板防滑涂料的发展概况 国外防滑涂料的发展已有多年的历史 , 但最为完整最为成功的是军用防滑涂料 , 主要用于航空母舰和战斗舰艇。美国是当今世界上甲板防滑涂料发展最完善的国家，品种齐全，其它国家的甲板防滑涂料只有几个发达国家如英国、德国等的发展与之接近。为了海上活动的需要，大型船只往往装备必要的舰载飞机，或者提供飞机起落、停放、维修的甲板和机库。这种适宜飞机活动需要的甲板称为飞行甲板。飞行甲板防滑漆是用于飞机起降甲板和机库甲板的一类特殊的防滑耐磨涂料 , 除耐磨防滑性要好以外 , 对飞行甲板漆还必须具有耐海水、耐海洋性气候、耐机油、耐冲击，能适应甲板热胀冷缩形变等性能。为了保障飞机发动机的正常运转飞行甲板漆必须不易碎裂脱落、否则碎片进入飞机发动机将造成严重。 早期的飞行甲板 , 特别是直升飞机起降甲板防滑漆多用普通醇酸漆 , 对飞行甲板这样使用条件严酷的场合，普通涂料完全不能胜任。自七十年代以来 , 国外飞行甲板漆主要为环氧体系 , 这种漆为双组分型 , 每个组分又可能包括四种主要成分 :( 1) 主剂 ( 环氧树脂或胺类固化剂 );(2) 颜料、填料；溶剂；防滑粒料。这类漆往往又分底漆和面漆两种，底、面漆配套使用。适用于耐候甲板、飞行甲板、机库甲板及行走甲板。针对基材不同已制成适用于钢铁甲板、铝甲板、木甲板及玻璃钢甲板等不同用途的系列产品，美国已制定了详细的军用标准， 供美国海军采用。例如，美国 AST( 美国安全技术 ) 中心生产的 EPOXO 300C 环氧聚酰胺防滑涂料是美国海军全部航空母舰飞行甲板和 90% 以上大型舰船甲板使用的，安全保障最高的防滑涂料，这种涂料摩擦力大，耐久性长，已有 20 年的应用，采用具有金刚石级硬度的氧化铝型耐磨粒料，在水、油状态下摩擦系数几乎不变，耐热喷气能力、耐化学品能力强，且附着力好。八十年代初期，美国研制了改性环氧型甲板涂料。改性的目的主要有两点：作为航空母舰甲板防滑漆使其耐久性提高 2 ～ 2.5 倍；涂料老化破碎后成粉末状而不是片状，以利于清除。 作为工业化的产品的美国已制定了防滑涂料产品的军用标准 MIL-C -24667A ，只要是符合该标准的涂料产品都有可能被军方采购。这个标准初期由 American Abrasive Metals Company 制定，后经过逐步完善，目前是 92 年版。军标中规定了为美国海军提供的四种类型飞行甲板防滑漆，包括： Ⅰ 型：高耐候滚涂甲板漆； Ⅱ 型：滚涂或刮涂甲板漆； Ⅲ 型：弹性甲板漆； Ⅳ 型：喷涂甲板漆。主要用于航空母舰甲板，此外，美国 Advanced Material System,Inc. 生产的商品名 Amcoat DC 4667 的双组分环氧型防滑漆也用于载机船只的耐候甲板、飞行甲板和机库甲板。该漆的特点是防滑粒料在主体组分中，固体分高达 85 ％，耐化学介质好，干态、水湿态和油润态下静摩擦系数分别为 0.95,0.9, 和 0.8 。该漆可以厚漆，使用时主体组分与固化剂按质量比 10 ： 1 配漆，混匀后施工，室温下适用期为 2 小时。 尽管环氧型飞行甲板漆有很多优点，然而由其分子结构决定的涂料的脆性和刚性使其难于适应飞机起降时巨大的冲击和钢板热胀冷缩造成的形变，使用时容易开裂。对后者而言，研究表明，在垂直起降飞机甲板上，因飞机发动机排气高温致使钢甲板湿度可能高达 280 ℃ ，连续起降时可达 390 ℃ ，这有可能引起钢板翘曲和涂料的破坏，此外，冬夏和昼夜气温的变化引起甲板胀缩也是一个不容忽视的问题，还有一个问题是环氧型飞行甲板漆可能形成小碎片而脱落，这些小碎片对飞机发动机是致命的损害因素。 鉴于环氧涂料的这些缺点，开发了聚氨酯涂料。聚氨酯耐磨性是天然橡胶的 9 倍，特别适合需要高度耐磨的飞行甲板。但因研究重点在于军事目的，报道较少。聚氨酯型防滑漆和甲板漆有 Desmophen/Desmodur 系的聚酯型，聚酯、环氧混合聚氨酯型，无溶剂弹性聚氨酯型 ，以及含聚氯乙烯的聚酯聚氨酯型等类型。作为商品化产品，已报道的有美国 PRC 公司

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