1.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。

1.1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。

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。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。

1.2船用涂料（水性涂料与油漆区别）

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。

国外涂料市场发展起步早，技术先进。整个涂料市场已形成了规模化生产，并且向着集约化，专业化方向发展，涂料产品也向着环保，多功能方向发展。如，美国海军全部航空母舰飞行甲板和90以上大型舰船甲板都采用了EPOXO300C环氧聚酰胺防滑涂料。美国sherwin-williams公司研发的sher-release硅涂料，具有自清洁，降耗功能。PPG公司sigmashield1200低温环氧涂料，适用于冰区航行的船舶，目前大量应用于阿拉斯加，加拿大和波罗的海。瑞典建造的YS22000系列隐身护卫艇，采用吸波涂料，达到全隐身的目的。

近年来随着亚洲造船业的高速发展，船舶涂料的需求大幅增多。自2002年以来，亚洲船舶涂料市场稳步增长，市场的年均增长率在6到8之间。亚洲目前占据了全球船舶涂料市场几乎60的份额，相应的码头在亚洲集中度也很高，船舶维护也需要大量的涂料，2007年亚洲船舶涂料市场规模约为26.9亿美元左右。亚洲地区船运市场约75的订单来自于中国。我国作为全球第三大造船国，船用涂料的应用也呈现突飞猛进的发展。国际知名船舶涂料生产商如丹麦Hempel，英国IP，挪威Jotun，英国伯爵，日本关西，式玛卡龙（现PPG）等相继在中国各地投资设厂，使中国船用涂料以30的速度增长，市场的竞争也更加激烈。目前国内用高性能丙烯酸聚氨酯船壳漆代替常用的氯化橡胶类涂料已成趋势，同时正积极研发高氯化聚乙烯涂料，热塑性丙烯酸涂料，无溶剂环氧涂料等各类环保涂料，功能涂料比重进一步增加，需求呈多层次，多元化发展将是今后国内船用涂料市场总的发展态势。

1.3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。

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。

2.船用高分子复合材料

复合材料是由两种或两种以上不同性能，不同形态的材料通过物理或化学复合手段组合而成的一种多相材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。目前船用高分子复合材料主要是指纤维增强树脂基复合材料，也称为纤维增强塑料，如玻璃纤维增强树脂基复合材料（在我国称为玻璃钢，GFRP），碳纤维增强树脂基复合材料，芳纶增强树脂基复合材料等。

在亚洲，船用复合材料产量只占复合材料总产量的1，约为2.7万吨。但随着亚洲尤其是中国造船业的发展，船用高分子复合材料以其优异的性能（质轻，机械性能好，耐腐蚀等优点）及多种特殊的功能替代部分传统材料应用于船舶建造，市场将有着巨大的发展潜力。船用高分子复合材料目前种类繁多，而且被广泛应用于各类船艇的建造上，比如船体制造中所用的复合板，船舶内饰中用到的玻璃纤维及木质复合材料，渔船，游艇，双体船等一般采用玻璃纤维增强材料制造，船内厨房，卫生间等设施采用一体化复合板，一些高科技的复合材料被应用在海岸巡逻艇建造上。此外，越来越多的船用复合材料被应用在海港设备，码头，桩柱，格栏以及海上工厂等海岸线装备制造中。

1.2树脂基复合材料在船舶其它方面的应用树脂基复合材料不仅有优异的力学性能，而且还有耐腐蚀，吸收电磁波等特性，近年来在世界范围内获得了迅速发展，并在舰船军，民用领域中得到了越来越广泛的应用。

碳纤维增强树脂基复合材料可用于舰船推进器。德国开发出碳纤维环氧树脂螺旋桨，具有质轻，桨叶片强度高且薄的特点，有利于各类舰艇加速，使用寿命长且有减振效果[2]；英国经过3年研制，已成功完成世界最大复合材料螺旋桨的海上性能测试，结果表明该桨能大幅降低震动，运转平稳。自上世纪九十年代瑞典的AppliedCompositeAB公司开始研制树脂基复合材料推进轴，该推进轴重量轻，有弹性，适应性强，不导电，目前很多商船，军舰及游艇等使用其研制生产的复合推进轴。美国及欧洲海军研制的由先进树脂基复合材料建造的新型封闭式综合传感器桅杆，它可以让各种不同的雷达波束和通信信号，相互之间不受干扰地通过。美，英，法等国大量采用了芳纶纤维增强树脂基复合材料用于舰船装甲。如，布什号航母，里根号航母，宙斯盾驱逐舰等。俄罗斯利用碳纤维增强树脂基复合材料摩擦系数低，水中不发软的特点，制造舰船活塞，轴承等部件[3]。此外，树脂基复合材料还可用于制造机械装置，舵，装备，管道系统等。

1.1树脂基复合材料在船体结构上的应用

在对强度和刚度都有要求的船体结构应用中，使用的主要材料是纤维增强热固性塑料，主要有玻璃纤维增强热固性树脂，其比强度大约是钢的二到三倍，同时又具有塑料的介电性能和耐蚀性。而对于更多采用了先进的高性能纤维，如芳纶（Kevlar）纤维，碳纤维和超高分子量聚乙烯（Dyneema）等纤维及其织物的复合材料，可以有更高的比强度和比模量。至于基体树脂，目前常用的为不饱和聚酯（邻苯型，间苯型和双酚型三种），乙烯基酯，环氧树脂和酚醛树脂等，可以满足各种船艇的不同需求。

纤维增强树脂基复合材料在船体上的使用主要限于游艇，快艇，高性能赛艇，救生艇，巡逻艇（海关，海岸警卫队等），渔船，客船，货船（主要是高度约为40米的货船）及海军船只。另外，在造船业中纤维增强树脂基复合材料也被用于上层建筑和二级结构中。

美国是复合材料科学技术发展最先进，复合材料应用最广，用量最大的国家，利用树脂基复合材料建造了GFRP游艇，帆船，扫雷艇，巡逻舰，渔船等。自上世纪90年代以来，世界各国的舰船大量采用先进的复合材料制造，尤其是各类小型舰船。如2009年美国建造的最新型高速隐身试验船短剑，采用碳纤维增强树脂基材料，是目前一次成型的最大船体，船体无需焊接，质量非常轻，强度非常高。英国建造的亚宾吉-21号摩托艇，施培正号巡逻艇分别采用了碳纤维及凯芙拉纤维增强树脂基复合材料。瑞典建造的维斯比号，舰体，甲板，上层建筑基本都是采用复合材料夹层结构（由碳纤维和乙烯层压材料组成的一个PVC核心构成）；德国巴斯夫及英国的智能公司也在研究夹层结构，推出了钢/塑复合材料，芯体材料采用一种特殊的聚氨酯（PUR）弹性体混合物。

我国早在1958年于上海建成第一艘玻璃钢工作艇，经过50多年的发展，期间研制了40~100客位复合材料高速客船，建造了一百多种型号的复合材料舰艇，与法国合作开发了双体机动帆艇，将复合材料大量用在工作艇和全封闭式耐火救生艇，取得了一定的成果。

3其他船用高分子材料

随着新材料技术的不断发展，高分子材料在船舶上得到了越来越广泛的应用。浇注型环氧树脂垫片代替传统的铸铁，铸钢垫片应用于主，辅机的安装，轴系的校中，美人架的定位等；橡胶应用于船用靠球，能够利用压缩空气的可塑性和橡胶气囊的高承压能力作为缓冲介质来吸收船舶靠傍时产生的巨大冲撞能量，作用于船舶的反压力很均匀，不会损伤船体及其涂层；聚酯树脂合成材料可用于水润滑轴承材料，如聚苯硫醚（PPS）和聚酰亚胺（PI）轴承，该类轴承具有耐热低摩擦，低磨耗，高效和低噪音等优点；橡胶密封圈是使用最早，最多，最普通的密封元件，在各类船舶艉轴密封装置中形橡胶圈可防止动环与转轴以及静环与压盖之间的泄漏，同时在复杂的角振动和轴向振动条件下可保证挠性安装动静环端面良好的贴合，并起到弹性补偿和吸振的作用。

4结语

总体而言，我国船用高分子材料发展了50几年，打下了一定的基础。但与发达国家相比，还有一定差距，这就要求我们提高研发力度，与国际水平看齐。如在树脂基复合材料方面，我们应加大先进纤维增强树脂材料的研发力度，扩大应用领域，提高产品质量；在船用涂料方面，加大研究重防腐环保特种涂料，满足中高档船舶的需求；充分利用各方面的资源，调动各方面的优势，开发先进防噪，吸声，保温，耐火等船用功能材料。目前，在世界船舶看亚洲，亚洲船舶看中国的这样一个环境下，中国的船舶业处于飞速发展期，相信船用高分子材料必将得到长足的发展，为船舶的建造发挥更大的作用。