在傳統(tǒng)船舶修造行業(yè)中，多采用鉚接、螺接、焊接等固定方式，這些固定方式受材料材質(zhì)、形狀、厚度、大小、硬度等方面的制約，如一些較薄材料的連接和固定，無法得到令人滿意的連接和固定效果，而且影響材料的美觀性。傳統(tǒng)鉚接、螺接、焊接等方式，在連接承重結(jié)構(gòu)時易產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成船舶主體結(jié)構(gòu)損壞，降低了船舶使用的可靠性，增加了船舶維護(hù)成本。隨著膠黏劑技術(shù)的發(fā)展成熟，膠黏劑逐漸取代傳統(tǒng)鉚接、螺接、焊接等固定方式。由于船舶長期航行于江、河、湖、海等復(fù)雜惡劣環(huán)境中，氣候多變，突發(fā)事故常見，因此對膠黏劑提出了特殊要求，如必須耐海水、耐大氣老化、耐油、耐高低溫交變、阻燃、耐振動，一些艙內(nèi)粘接要求膠黏劑無毒、無味、美觀，船舶修造一般要求現(xiàn)場作業(yè)，工藝要求簡單快捷。

    1·膠黏劑在船舶船體上的應(yīng)用

    1.1 在船體復(fù)合材料中的應(yīng)用

 船用玻璃鋼，即玻璃纖維增強(qiáng)塑料，之于傳統(tǒng)材料有以下特點：質(zhì)輕、高強(qiáng)，耐腐蝕、抗化學(xué)附著，介電性和微波穿透性好，沖擊韌性好，外觀美觀，可設(shè)計性優(yōu)良，成本低廉，工藝簡單[1]，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于漁船、游輪、賽艇、潛艇、掃雷艇的制造。玻璃鋼在船體裝配中一般采用膠接和機(jī)械連接并用，既利用膠接的優(yōu)越性，又保證了接頭的足夠強(qiáng)度和可靠性。連接的步驟是先膠接后機(jī)械連接[2]，以下主要介紹幾種常見應(yīng)用于船舶工業(yè)中玻璃鋼粘接的膠黏劑。

    山東非金屬材料研究所開發(fā)的“69-01膠黏劑”，主要成分為：環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠等，25℃下2h固化，適用于鋼、鋁等金屬材料與玻璃鋼、木材、陶瓷等非金屬材料的膠接，在膠接不同材料性能參數(shù)如下表1所示：

表1 69-01 膠黏劑抗剪切性能

    從表1中可以看出，玻璃鋼通過“69-01膠黏劑”膠接不同材質(zhì)時，無論是常溫還是低溫剪切強(qiáng)度均在17MPa以上，具有優(yōu)良的粘接性能。

    此外天津市合成工業(yè)研究所開發(fā)的“HY-912超級低溫膠黏劑”，上海新光化工廠生產(chǎn)的“鐵錨101膠黏劑”，上海合成樹脂研究所生產(chǎn)的“E-4膠黏劑”、“E-10膠黏劑”、“E-11膠黏劑”、“SA-100型快速固化膠黏劑”、“ZW-1”、“ZW-3膠黏劑”，四川晨光化工研究院生產(chǎn)的“CJ-93膠黏劑”，中科院北京化學(xué)所開發(fā)的“KH506膠黏劑”均可應(yīng)用于船舶玻璃鋼的膠接。

    1.2 在船體金屬結(jié)構(gòu)中應(yīng)用

    船舶的船體金屬結(jié)構(gòu)中，大量使用了如碳鋼、高強(qiáng)度鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵以及鋁合金、鎂鋁合金、鈦合金等金屬合金材料。這些金屬主體結(jié)構(gòu)，一般采用焊接方式進(jìn)行連接，但是為了降低應(yīng)力集中，提高不同金屬材料耐化學(xué)腐蝕性，可采用膠接方式進(jìn)行連接。以下主要介紹幾種可應(yīng)用于船舶工業(yè)中結(jié)構(gòu)性金屬材料粘接的膠黏劑。

    黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院開發(fā)的“J-03結(jié)構(gòu)膠黏劑”，主要成分為:酚醛樹脂、丁腈橡膠和配合劑等，在壓力0.3MPa~0.5MPa，165℃固化2h，該產(chǎn)品膠接強(qiáng)度高，韌性好、耐介質(zhì)、耐老化。鋁合金膠接件在不同條件下粘接性能如表2、3、4所示：

表2 J-03結(jié)構(gòu)膠黏劑剪切強(qiáng)度和不均勻扯離強(qiáng)度性能

表3 J-03結(jié)構(gòu)膠黏劑耐介質(zhì)性能

表4 J-03結(jié)構(gòu)膠黏劑耐老化和負(fù)荷性能測試

    從表2、3、4中可以看出，“J-03結(jié)構(gòu)膠黏劑”在不同介質(zhì)中剪切強(qiáng)度下降率在10%以內(nèi)，在100℃耐老化1400h后，以及在負(fù)荷9.6MPa下持久650h后，剪切強(qiáng)度仍能保持在25.1MPa以上，此膠黏劑具有良好的耐介質(zhì)、抗老化、抗負(fù)荷性。

    此外，黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院研制的“J-19高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠黏劑”、“J-10結(jié)構(gòu)膠黏劑”，“J-32高強(qiáng)度膠黏劑”、“J-135室溫固化結(jié)構(gòu)膠”，北京橡膠十二廠生產(chǎn)的“XY-507膠黏劑”，遼寧大連第二有機(jī)化工廠“農(nóng)機(jī)2號膠黏劑”，洛陽黎明化工研究院研制的“RTP-801膠黏劑”，均可應(yīng)用于船體金屬結(jié)構(gòu)膠接。

    1.3在潛艇消聲瓦安裝中的應(yīng)用

    消聲瓦是隨現(xiàn)代吸聲材料的發(fā)展而逐漸成熟起來的一種新型潛艇隱身裝備。消聲瓦技術(shù)作為一種有效的抑制噪聲振動、降低本艇聲目標(biāo)強(qiáng)度、提高潛艇隱蔽性的手段，已被世界各海軍強(qiáng)國廣泛采用[3]。消聲瓦一般是由合成橡膠等高分子聚合物組成的，如前蘇聯(lián)主要采用丁苯橡膠為基材，英國主要采用聚氨酯材料，美國將聚氨酯與玻璃纖維制成消聲瓦復(fù)合材料，法國消聲瓦采用使用聚硫橡膠為基材[4]，這些消聲瓦均獲得了很好的消聲降噪效果。

    消聲瓦一般采用“工裝”或膠粘兩種方式安裝，“工裝”容易使?jié)撏С霈F(xiàn)漏聲通道和回聲反射面，降低消聲瓦的使用效果，最好的安裝方式為膠接，英美俄大都采用這種方式，但是膠接強(qiáng)度和耐久度一直困擾著各國海軍。據(jù)報道，美國最新型“弗吉尼亞”號核潛艇以及其它潛艇均出現(xiàn)大面積消聲瓦脫落現(xiàn)象。因此開發(fā)一種能滿足消聲瓦粘接的膠黏劑成為海軍裝備研究的重點。這種膠黏劑需要具有粘接強(qiáng)度高、抗沖擊、耐久性好、耐鹽霧、耐海水、耐振動甚至需要具有一定的阻尼降噪性能。因為罕有消聲瓦膠黏劑相關(guān)報道，所以下選取幾種現(xiàn)有膠黏劑，作為消聲瓦膠黏劑性能指標(biāo)參考。

    上海橡膠制品研究所研制的“JX-18-1膠黏劑”，主要成分為氯丁橡膠，室溫固化2~3天可使用，低毒，具有良好初接能力，不需加壓即可實現(xiàn)硫化，使用方便，工藝性良好，并具有一定耐熱、耐水性。性能參數(shù)如表5所示：

表5 JX-18-1 膠黏劑剝離性能

    從表5中可以看出，“JX-18-1膠黏劑”在室溫固化2~3d時，對不同材料的粘接效果良好，剝離強(qiáng)度均超過20N/cm，其中陶瓷-橡膠墊圈、帆布-帆布和1154天然橡膠-1154天然橡膠剝離強(qiáng)度分別為40N/cm，48N/cm，40N/cm以上。

    2·膠黏劑在船舶舾裝系統(tǒng)中的應(yīng)用

    2.1在船艙泡沫材料中的應(yīng)用

    船舶艙室的夾層結(jié)構(gòu)一般使用蜂窩結(jié)構(gòu)和泡沫材料填充，如聚氨酯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料等，蜂窩結(jié)構(gòu)和泡沫材料的使用一方面可以增強(qiáng)艙室的機(jī)械性能，如減輕結(jié)構(gòu)重量，提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，另一方面泡沫材料具有良好的隔熱、隔音、抗沖擊性，并簡便施工工藝。選擇正確的膠黏劑對夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也有非常重要的意義，通常在選擇膠黏劑時除了強(qiáng)度以外，還需要考慮使用溫度、煙霧條件及其與芯材和面板材料的兼容性。如果選擇與面板材料共固化，則膠黏劑或膠膜的固化條件需要與面板的共固化條件相一致[5]。以下介紹幾種用于船舶蜂窩結(jié)構(gòu)和泡沫材料的膠黏劑。

    黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院研制的“J-69民用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)膠黏劑”，主要成分為環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠、改性雙氰胺催化劑，125℃固化2.5h，或140℃固化1h，主要用于準(zhǔn)高速、高速火車、豪華游艇及艦船的門、隔板、鋁合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu)裝飾外幕墻等蜂窩夾層結(jié)構(gòu)膠接，性能參數(shù)如表6所示：

表6 J-69民用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)膠黏劑性能

    由表6可知，“J-69民用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)膠黏劑”在室溫下抗剪切能力在25MPa以上和剝離強(qiáng)度在50N/cm以上，蜂窩剝離強(qiáng)度在30N/cm以上，具有良好性能。

    此外，天津合成材料工業(yè)研究所研制的“YY-921膠黏劑”，江蘇太倉化工廠生產(chǎn)的“683船舶隔熱材料膠黏劑”，上海橡膠制品研究所研制的“JX-18膠黏劑”、“SLP-1泡沫膠黏劑”，廣東化學(xué)所研制的“3號膠黏劑”，上海新光化工廠生產(chǎn)的“鐵錨104膠黏劑”，黑龍江省科學(xué)院研制的“J-123蜂窩夾層結(jié)構(gòu)膠黏劑”均可應(yīng)用于船艙泡沫材料的膠接。

    2.2在船艙地板粘接中的應(yīng)用

    船艙地板材料一般為：聚氯乙烯人造革地板、聚氯乙烯硬質(zhì)地板、聚氯乙烯軟質(zhì)地板和橡膠地板。地板一般通過膠接方式固定到鋼板或鋁合金板上。艙室地板用膠黏劑要求無毒、無味、阻燃、耐油、耐水耐酸堿腐蝕。

    上海橡膠制品研究所研制的“JY-7膠黏劑”，主要成分為再生酚醛樹脂等，室溫固化，具有優(yōu)良的耐高低溫交變性、耐熱老化和耐水性。

表7 JY-7 膠黏劑粘接不同材料剪切性能

    由表7中可以看出，“JY-7膠黏劑”在粘接聚氯乙烯硬質(zhì)地板時，具有良好的耐海水性，在浸入海水7h后，剪切強(qiáng)度為0.5~0.8MPa，在經(jīng)-40℃~70℃交變10次后，剪切強(qiáng)度為0.5~0.8MPa，此膠黏劑具有良好耐水性和耐溫度交變性。

    此外，大連第二有機(jī)化工廠生產(chǎn)的“DXS瓷磚膠”，青島海洋化工研究院研制的“HS-66水性環(huán)氧PVC地板膠”，北京橡膠十二廠生產(chǎn)的“XY-403”，均可應(yīng)用于船艙地板的粘接。

    2.3在船艙內(nèi)飾中應(yīng)用

    船艙內(nèi)部裝飾首選的固定方式就是膠接，如儀器、儀表、管路附件、塑料管、塑料面板、壁紙等均使用膠黏劑進(jìn)行固定。為了保證船員身體健康和舒適性，在船艙內(nèi)部膠黏劑最重要的特性就是無毒、無味、阻燃。

    黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院研制的“室溫固化阻燃膠黏劑”，主要成分為：阻燃環(huán)氧樹脂、復(fù)合阻燃劑、固化劑。具有良好的阻燃性，不產(chǎn)生有害氣體，不流淌。

表8 室溫固化阻燃膠黏劑綜合性能

    “室溫固化阻燃膠黏劑”已經(jīng)應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、船舶裝飾工藝。

    此外，上海造船工藝研究所研制的“銅醛聚氨酯膠黏劑”，晨光化工研究院“DS-1聚氯乙烯塑料膠黏劑”，天津市合成材料工業(yè)研究所研制的“HY-914”，均用于船艙內(nèi)部各種裝飾及儀器、儀表等的粘接。

    2.4在不易著火甲板基層敷料粘接中的應(yīng)用

    為了防止船舶機(jī)艙或貨倉著火后，火勢蔓延至起居室、控制室，需要在起居室、控制室、走廊、梯道內(nèi)敷設(shè)不易著火甲板基層敷料。不易著火甲板基層敷料具有良好的耐高溫性、和阻燃性，可以有效防止火勢從下層甲板蔓延至上層甲板。對于不易著火甲板基層敷料的粘接，需使用阻燃性膠黏劑。上海滬東造船廠使用的甲板敷料膠黏劑，組分為：水玻璃、氟硅酸鈉、氧化鎂瓷粉，具有無毒、無味耐高溫等優(yōu)點，適用于復(fù)合阻燃劑甲板敷料與鋼板之間的膠接。

    3·在船舶機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用

    3.1在船舶尾軸與螺旋槳連接中的應(yīng)用

    船舶螺旋槳和尾軸過去一直采用“鍵”連接，這種連接方法對軸孔的連接面要求很高，不但需要很多加工工時，而且還要進(jìn)行繁重的人工拂括。“無鍵膠接”新工藝既省去鍵和鍵槽的加工、又省去繁重的手工拂括程序，大大減輕了勞動強(qiáng)度，縮短造船周期，同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量，也不會產(chǎn)生因海水腐蝕而使螺旋槳難拆的現(xiàn)象[6]。

    上海修造船廠生產(chǎn)的船舶尾軸與螺旋槳膠黏劑主要成分為：E-44環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠、多乙烯多胺和促進(jìn)劑DMP-30，室溫固化，具有耐海水、耐水、耐油等特性，具有良好的韌性和膠接強(qiáng)度，鋼-鋼膠接剪切強(qiáng)度為26~28MPa，實船應(yīng)用性能良好。

    3.2在船舶主機(jī)導(dǎo)板中心校正中的應(yīng)用

    傳統(tǒng)船舶主機(jī)導(dǎo)板中心校正采用拉線法，工藝復(fù)雜，可靠性低，現(xiàn)在采用膠黏劑填滿導(dǎo)板縫隙，固化后一次性定出導(dǎo)板中心，省時、省力，降低了工人勞動強(qiáng)度，可靠性高。

    上海修造船廠生產(chǎn)的船舶主機(jī)導(dǎo)板中心校正用膠黏劑，主要成分為：E-44或E-22環(huán)氧樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、多乙烯多胺和石棉線，室溫固化，已成功應(yīng)用于船舶主機(jī)導(dǎo)板中心的校正。

    3.3在船舶主機(jī)、輔機(jī)墊片固定中的應(yīng)用

    船舶主機(jī)、輔機(jī)通常采用鋼制或鑄鐵墊塊與船體結(jié)構(gòu)基座連接，對金屬墊塊要求特別嚴(yán)格，接觸面積不小于75%，25×25mm2范圍內(nèi)要有3~4個觸點，所以拂括主機(jī)墊塊是一項復(fù)雜的工作。現(xiàn)在環(huán)氧樹脂的使用代替了金屬墊塊，縮短了造船周期，提高了經(jīng)濟(jì)效益[7]。

    上海修造船廠生產(chǎn)的主機(jī)、輔機(jī)墊片用膠黏劑，主要成分為：E-42或E-44環(huán)氧樹脂、苯乙烯或丁二酯、650聚酰胺、三乙烯四胺、鐵粉，將膠黏劑涂滿主機(jī)與墊片之間的縫隙，無需拂括，工藝簡單，性能穩(wěn)定。

    3.4在尾軸與銅套固定中的應(yīng)用[8]

    船舶尾軸作為動力傳出部件與螺旋槳直接相連，本身為鋼制材料，容易受到海水的腐蝕而影響使用壽命，因此采用銅套保護(hù)尾軸免受海水侵蝕。傳統(tǒng)方法采用過盈方式進(jìn)行安裝，即加熱銅套后套入尾軸，但是這種方法工藝不易掌握，加熱溫度過高容易使銅套破裂，溫度過低則會使銅套進(jìn)退兩難，致使銅套破裂。而使用膠黏劑則大大簡化安裝工藝，降低造船成本，提升造船效率。

    除尾軸與銅套固定需要使用膠黏劑，船體內(nèi)部各種閥座的固定也可使用膠黏劑，可簡化工藝，提高效率。

    4·在船舶修復(fù)中的應(yīng)用

    船舶船體與螺旋槳長期與河水、海水接觸，發(fā)生腐蝕后，表面出現(xiàn)裂紋、斷裂、穿孔等現(xiàn)象。船舶設(shè)備，如動力裝置，長期受到振動、磨損、腐蝕等影響，導(dǎo)致零件產(chǎn)生裂紋，形狀尺寸發(fā)生改變，影響使用性能。船舶機(jī)械零件在加工以后，會發(fā)現(xiàn)有砂眼、裂紋、氣孔等缺陷，這些缺陷會影響零件的使用壽命和可靠性。使用膠黏劑修補(bǔ)各種腐蝕、磨損、老化產(chǎn)生的砂眼、氣孔、裂紋等缺陷，可以提高工作效率、簡化修復(fù)工藝、降低成本。特別是一些無法使用焊接技術(shù)的區(qū)域，如水下修補(bǔ)、運(yùn)輸船的油倉、天然氣倉，膠黏劑的使用顯得更加必要。

    4.1在船舶設(shè)備零件砂眼、裂紋、穿孔修復(fù)中的應(yīng)用

    船舶許多大型機(jī)件，如主機(jī)機(jī)座、機(jī)架、氣缸、汽缸蓋進(jìn)氣閥等，長期耐受巨大負(fù)荷，容易產(chǎn)生裂紋，并且多為鑄鐵材料，使用焊接技術(shù)進(jìn)行修復(fù)難度較大，使用粘接-扣合法，既可以解決問題，保證機(jī)件的可靠性，又美觀，且工藝簡單，成本較低。以下列舉幾種船用設(shè)備零件修復(fù)用膠黏劑。

    中科院廣州化學(xué)研究所研制的“尺寸恢復(fù)膠”，主要成分為：環(huán)氧樹脂、聚酰胺、間苯二胺、無機(jī)填料，接觸壓力，室溫需2~4d或150℃則2h，用于機(jī)械零件裂縫、氣孔、砂眼的封堵，或者是機(jī)械零件的尺寸恢復(fù)。

表9 尺寸恢復(fù)膠性能參數(shù)

    北京天山新材料有限公司開發(fā)的“TS518緊急修補(bǔ)劑”，主要用于船舶“跑、冒、漏、滲”的快速堵漏，北京天工表面材料技術(shù)有限公司開發(fā)的“TG-400系列耐腐蝕修補(bǔ)劑”用于船舶機(jī)械設(shè)備和零部件的修復(fù)。

    4.2在船舶動力傳輸裝置修復(fù)中的應(yīng)用

    船舶動力傳輸裝置的修復(fù)不同于其他設(shè)備的修復(fù)，對于強(qiáng)度要求特別高，焊接技術(shù)無法消除內(nèi)應(yīng)力，對機(jī)械的可靠性產(chǎn)生不良影響，單純膠粘技術(shù)無法承受長時間高負(fù)荷運(yùn)作[9]，因此多采用粘接-扣合法進(jìn)行修復(fù)。

    5·密封膠在船舶修造中的應(yīng)用

    密封膠是一種可隨密封面變化而變形，對密封面浸潤性良好，不易流淌浸潤性良好，具有一定粘接強(qiáng)度，可防水、防塵、隔熱，耐機(jī)械振動的密封材料。密封膠與一般膠黏劑相比，對膠接強(qiáng)度要求較低，對浸潤性、粘附性、對介質(zhì)穩(wěn)定，不對密封面腐蝕等性能要求較高。

    船舶長期航行于江河湖海潮濕環(huán)境中，為了保護(hù)船舶船體和設(shè)備免受腐蝕，需大量使用密封膠，除此之外船舶內(nèi)部有大量管路、電纜也需要進(jìn)行密封。

    5.1在電纜密封中的應(yīng)用

    為滿足艦船抗沉性要求，電纜穿過水密隔板時，為保證艙室和甲板的水密性完好，使用密封膠進(jìn)行密封[10]。

    上海橡膠制品研究所研制的“GT-4有機(jī)硅灌封料”，主要成分為：硅橡膠等，具有優(yōu)良的電絕緣性能。適用于電纜、電器插頭的絕緣密封，使用溫度：-70~200℃。

    5.2在船舶管路系統(tǒng)中的使用

    船舶具有非常復(fù)雜的管路系統(tǒng)，自身管道如排水管、蒸汽管、燃油管、潤滑油管、冷凍液管、海水管等，配套設(shè)施管路還包括石油管道、液化石油天然氣管道等，這些管道工作條件各不相同，從零下幾十度至上百度，所承受壓強(qiáng)也不同，最高耐受壓強(qiáng)可達(dá)8MPa，單純膠黏劑無法達(dá)到要求，多配合膠黏劑和密封膠同時使用，并且可以降低拆卸難度。

    5.3在船舶門窗、甲板、墻面等中的使用

    船舶門窗多由鋁合金材料制成，為避免船體鋼材與門窗鋁合金產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，多使用粘接型密封膠，為橡膠類密封膠。當(dāng)船舶甲板使用膠黏劑鋪設(shè)以后，需使用密封膠填縫（捻縫），密封膠的使用可以大大提高甲板的使用壽命，降低維護(hù)成本。

    5.4在船舶精密設(shè)備中的使用

    船舶雷達(dá)罩，長期在室外耐受惡劣天氣侵蝕，對密封性有很高要求。雷達(dá)罩一般選擇使用壽命較長的彈性密封膠，如聚氨酯密封膠，硅酮密封膠，使用壽命普遍可以達(dá)到15年以上。“船舶黑盒子”與“飛機(jī)黑匣子”類似，是記錄船舶航行的裝置，特別是記錄發(fā)生沉船事故時船體的狀況，對于事故分析有重要作用[11]。由于海洋的特殊環(huán)境，一般要求密封材料能耐1100℃高溫、60MPa高壓，我國對于此項研究還屬于空白狀態(tài)。

    6·結(jié)束語

   膠黏劑和密封膠在船舶修造中有非常廣泛的應(yīng)用，不僅可以提高船舶可靠性，簡化工藝，提高生產(chǎn)效率，還取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，已成為船舶修造中必不可少的材料。