浅谈大型海洋船舶隔热材料的发展与应用

宋秋洁

摘 要：大型海洋船舶航行的距离长、地域广，航行条件复杂，随着航行范围的扩大，对船舶舱室内部环境提出了全新的要求。本文针对大型海洋船舶隔热材料进行分析，基于应用原则和材料类型特点，结合实际案例进步探讨不同隔热材料的应用情况，旨在能为海洋船舶制造提供参考。

关键词：大型海洋船舶;隔热材料;防火能力;船舶结构

0 引言

隔热材料应用在大型海洋船舶中，可以有效提高船舶的防火能力，让其可以在海上稳定运行。现如今，海上交通的不断发展，对船舶提出了更高的要求。作为船舶内壁、隔舱板制作中关键性材料，隔热材料性能直接决定了舱室的温湿度，为此，需要就隔热材料的发展与应用进行详细的分析。

1 隔热材料的类型特点和应用原则

纵观大型海洋船舶发展历程来看，隔热防火性能始终都是研究的重点，常见的几种隔热材料包括：岩棉制品、PVC泡沫塑料、软木板等。岩棉制品可以进一步分为矿棉和玻璃棉两种，虽然成本较低、化学性能稳定、导热系数较低，但是在实际应用过程中，装贴难度较大，会出现纤维尘埃，对人体造成危害，而且这种材料的吸水性较强，一旦船舱内部进水就会出现吸水问题，所以，此种材料始终没有得到大范围推广。相比之下，PVC泡沫塑料吸水率较低，耐油耐腐蚀性较强，很长一段时间内都被应用在商用船舶和军用舰艇中，然而该材料中的增塑剂、稳定剂会危害船员的健康，后续逐渐被替换。软木板，尤其是经过处理后的黑软木板在实际应用过程中，具有高柔软性、无毒无害、强隔热性等特点，没有明显的缺陷，也是目前应用范围最广的隔热材料。

在选择大型海洋船舶隔热材料的过程中，需要从导热系数、强度、容重等方面进行分析，其中容重要控制在80kg/m?。导热系数则要<0.05W，以此保证隔热保温效果。强度可以分为抗压和冲击两个方面，其中抗压强度需要达到0.2-0.4MPa。除此之外，根据选择材料的不同，还需额外考虑其他因素，如耐温性、阻燃性、材料不良影响等。隔热材料是保证船舶设备得到有效应用，稳定舱室温湿度的关键，如果其自身性能存在问题，那么不仅无法充分出自身作用，还会对船舶运行安全造成负面影响[1]。

2 隔热材料在大型海洋船舶中的实际应用

2.1 绿色纤维

由上可知，传统的隔热材料在实际应用存在不同程度的问题，加强对新材料的研发，可以让海洋探索能力得到根本上的增强。海洋对船舶的威胁有很多，新隔热材料在大型海洋船舶中拥有非常大的空间，必须要得到重视。隔热材料在改善船舶内部工作生活环境、节约能源上具有重要的作用，基于船舶运行的多方面需求，耐火纤维产品应运而生，目前已经有多种此类型产品被投放至国内外市场。这种材料具有着良好的生命力，是较为理想的防火隔热材料。比如，纤维增强无机聚合物保温板是目前应用范围较广的一种隔热材料，其导热系数低、吸水性强、耐久性突出，经过实际实验证明，可以达到A1级的燃烧性。

2.2 纳米材料

纳米材料的热导率较低，可以在高温下应用，而且也能够在一些较为复杂环境中稳定的发挥性能，因此在大型海洋船舶制造中也得到了關注。常见的纳米隔热材料有聚酰亚胺隔热材料、酚醛泡沫隔热材料、碳泡沫隔热材料等，在实际应用过程中，纳米材料可以切实提高船舶的隔热、保温、绝热效果，而且还能够降低船舶整体质量。但目前关于纳米的研究较少，很多材料还处于不稳定状态，因此无法得到有效的推广。将纳米和其他不同材料的压缩应力数据进行对比分析可以发现纳米孔隔热材料复合板的压缩应力相对较优，在1000℃的温度下，加热线收缩率达到了最高1.46%。综合考虑多方面因素，加强纳米材料在隔热保温上的应用具有十分重要中的战略意义和经济意义，能够切实提高船舶的使用寿命，但也要根据船舶的具体应用方向，有针对性的进行应用，确保材料性能得到最大程度发挥[2]。

2.3 复合材料

复合材料不仅具有较优隔热保温性能，在制作加工过程中，可以简化制作工序，强化成本控制，同时也能为后续的维修养护奠定基础，从而延长使用寿命。复合材料在大型海洋船舶中应用的范围较广，包括舱室内部、船体结构、管道系统、推进系统等。蜂窝夹心、泡沫夹心是复合材料在舱室内最常用的两种，能够满足部件对保温、刚度和质量的需求，墙板、屋顶板和车箱体都可以应用此种复合板材。但需要注意的是，复合材料的受力有限，因此，在一些对受力有着一定要求的部件上无法应用。以多频谱隐身、防海水腐蚀材料为例，作为一种新型复合材料，虽然其在防腐领域上的表现极为突出，但是在保温隔热上所展现出来的特点也不能够忽视。此种复合材料解决了传统单一隐身材料或腐蚀材料在实际应用中存在的技术局限，在一定程度上也降低了材料制备技术和制造施工工艺中存在的难点。目前，这种材料被的广泛应用在军舰制作中，材料匹配性和使用协同效应都满足实际需求，能够保证运输的安全性。

2.4 隔热涂料

除了前文提及的隔热材料之外，涂料也是船舶制造过程中较为常见的一种材料，而且相比较其他材料而言，涂料的社会经济效益更优。比如，目前在大型海洋船舶中较为常见的高摩尔比无机聚合物基料，此种材料在实际应用过程中，固化速度快、结合能力强且具有高硬度、耐高温、无污染等特点。尤其是在钢铁结构中应用，还可以起到防海水腐蚀的作用。综合考虑不同涂料的功能性，设计出了一种复合涂层，具体配方如下，环氧树脂、空心玻璃微珠、硅酸铝纤维、六钛酸钾晶须、分散助剂、溶剂以及固化剂等，每种材料的具体配比需要根据实际情况进行计算分析，以此确保最终的保温隔热性能达到最优。

3 总结

综上所述，在大型海洋船舶事业不断发展，船舶工业日益进步的背景下，找到性能更优的隔热防火材料成为了行业的重点内容。现如今，各类复合材料在海洋环境中体现出了极大的优势性能，而此类型材料的防火隔热性能也十分突出，将其应用在大型海洋船舶中，可以提高航运运输的安全性、稳定性和经济性。

参考文献：

[1]朱小俊，薛延华，王帅等.舰船新型防火隔断隔热能力的试验研究[J].消防科学与技术，2019，38（10）：1378-1380.

[2]李健，洪术华，沈金平.复合材料在海洋船舶中的应用[J].机电设备，2019，36（04）：57-59.