甲板防滑涂料的研究进展
Research Progress of Anti-skid Coatings for Decks
高 敏1，谢庆宜1，2，刘 宇2，马春风1，罗 忠3，张国梁1
（1.华南理工大学材料科学与工程学院，广州510640；2.广东海巍新材料科技有限公司，广东佛山528225；3.海军工程大学舰船与海洋学院，武汉430033）
摘要：【目的/意义】旨在全面了解甲板防滑涂料的研究现状，分析其存在的问题，并提出改进建议和未来发展方向，为开发新型高性能防滑涂料提供理论支持和研究思路。【分析/评论/进展】重点综述了国内外聚合物基和金属基甲板防滑涂料的研究进展和应用前景。甲板防滑涂料因其优异的防滑性、耐磨性、耐候性、耐腐蚀性等性能而备受关注。聚合物基涂料具有良好的柔韧性和施工性，而金属基涂料则表现出更高的硬度和耐腐蚀性。根据目前甲板防滑涂料的发展现状，分析了现阶段防滑涂料的研究短板以及我国防滑涂料发展不足之处，提出相应的改进建议及措施。【结论/展望】明确了未来甲板防滑涂层材料技术研究的重点发展方向，即向环境友好型、耐久型和高功能型等新型防滑涂料转变，推动甲板防滑涂料技术的进一步发展。
关键词：防滑涂料；甲板；聚合物基材料；金属基材料；研究进展
随着海洋强国战略的深入推进，我国海上油气平台、深水港口、大型舰船等海洋工程装备发展迅速。然而，海洋服役环境复杂，包括高盐雾、高湿度、机械磨损和强紫外辐照等因素，导致材料面临电化学腐蚀与物理侵蚀的共同破坏，进而引发材料结构和力学性能的失效。防护涂层体系因其经济性、耐久性和工程适用性等优势，已成为保障海洋工程装备长效服役的关键技术手段。
甲板防滑涂层能够形成高摩擦系数的防滑表面以保障设施与人员安全，广泛应用于海上平台、舰船飞机起降甲板、渡轮甲板等装备。甲板防滑涂层不仅需要具有高摩擦系数、良好的防滑性和耐磨性；还因常与海洋环境接触受到海水与潮湿盐雾的侵蚀、紫外线照射、油污与清洁剂腐蚀等，需具备优异的耐腐蚀性、耐候性、耐水性、耐油性、耐酸碱性和高附着力。对于舰载机甲板而言，必须承受飞机起飞/降落时产生的强冲击力和高温，涂层需具备耐磨性、耐冲击性、耐瞬时高温性、阻燃性以及耐久性等。本文系统梳理了国内外甲板防滑涂料的研究进展，并从聚合物基和金属基甲板防滑涂料2个方面分别阐述其技术要点。
1 甲板防滑涂料的发展历
1. 1 普通甲板防滑涂料研究进展
随着全球海洋资源开发进入突飞猛进新阶段，大型车客渡轮甲板、半潜式勘探平台、水上浮桥等海上结构件的服役规模持续扩大。这些平台的开放式甲板结构常年暴露于海洋环境中，对防护涂层体系提出了严苛的技术要求。采用功能性防滑涂层已成为解决甲板材料腐蚀速率控制与滑移安全事故预防的关键共性技术。
在防滑涂层技术发展历程中，国际龙头企业或研究机构始终占据先发优势。美国AAMC公司于1985年首创酚醛基/防滑粒料复合甲板防滑涂料。此后，众多机构陆续公布了不同种类甲板防滑涂料产品。美国MIC公司开发的空心玻璃微珠/聚氨酯复合体系显著提升了防滑性能。AkzoNobel公司的Interzone 954是一种双组分、低VOC含量、厚浆型环氧体系，采用鳞片状重晶石与二氧化硅的级配填充，浸渍于水中也可继续固化，适用于海上采油平台甲板。Hempel 35490是一种无溶剂、含重防腐防滑填料的环氧涂料，单道施工厚度2.5 mm，可用于暴露甲板、载重甲板、海上平台甲板等区域。
我国防滑涂层技术历经3个发展阶段。初期，上海开林造漆厂开发的防滑涂料采用高含量石英砂粒增强的环氧体系，导致涂层综合性能较差，存在易开裂粉碎或脱砂、不耐腐蚀、寿命短等缺点。20世纪80—90年代，我国进入防滑涂料的转型期，主要研究开发改性环氧和高性能聚氨酯甲板防滑涂料。近年来，南通中远川崎船舶采用梯度分散技术构建SiO？/碳纤维杂化增强体系，实船测试显示摩擦系数达0.77。2020年，国防装备部开发了一种由环氧底漆、防滑层和面漆组成的具有三明治结构的高耐磨防滑涂层体系，具有高耐冲击性、耐磨性和良好的层间附着力，为新型甲板涂料的研究与应用提供了理论依据。
1. 2 舰载机甲板防滑涂料
舰载机甲板作为各类战机起降、驻泊及调运的专用平台，其表面涂层的防滑特性直接关系到飞行器起降安全性与作战效能。高性能防滑涂层需具备优良的耐磨性、耐高温性、防滑性、耐冲击性以及耐盐雾腐蚀性等，以确保在复杂海洋环境和高强度使用条件下的可靠性和耐久性。因此，国内外针对舰载机甲板防滑涂料开展了大量研究，并开发出多种舰载机甲板防滑涂料。
1.2.1 国外研究状况
1961年，美国制定了第一版舰载机甲板防滑涂料MIL标准（MIL-D-23000A），规范涂料的性能要求、分类、施工工艺以及质量控制等，以确保甲板涂料能够满足舰载机起降时的苛刻条件。2005年颁布的MIL-P-24667B标准对舰载机甲板防滑涂料的关键技术指标、涂料分类、施工性能等内容进行定性。2008年发布的最新版本MIL-P-24667C增加了对产品有害重金属的限量指标。
20世纪60—70年代，美军开始使用金属基防滑涂料，如通过热喷涂工艺将铝酸镍防滑涂料涂装在“福莱斯特”号航空母舰的偏流板上，经数千架次飞机起飞和上千次喷射气流作用后，表面仅出现轻微损伤。1972年，美国开发出一种聚氨酯防滑涂层，其使用寿命和应用温度范围均得到大幅度提升。1980年，华盛顿海军研究所开发出一种添加钛白粉、滑石粉和炭黑的双组分环氧聚酰胺甲板防滑涂料，使用寿命达12~18个月，展现出良好的耐久性和受损时不产生碎片的优点，有效降低对起降飞机的危害，可应用于航空母舰甲板。1989年，Cambon研发出一种以聚异氰酸酯为固化剂，乙烯基聚氨酯为基材的涂料，其耐有机溶剂性能较为突出，适用于船舶甲板、舰载机甲板等部位。美国AST公司陆续开发出MS系列环氧基涂料，其添加金刚石硬度级的氧化铝耐磨填料，具有良好的耐高温燃气喷射性和耐腐蚀性，广泛用于美国的航母和舰艇甲板。后续该公司又研发出无溶剂AS系列的防滑涂料，以解决溶剂挥发对环境污染的问题。
随着对甲板防滑涂料的研究日益深入，美国研究中心按照施工方式与耐久性，将其分为辊涂高耐候性甲板涂料、辊涂或刮涂甲板涂料、辊涂弹性甲板涂料和喷涂甲板涂料共4类，并展开更为专业的研究。20世纪末，美国TDA公司研制出Alumoxanes纳米材料，其与环氧、聚氨酯反应形成无机/有机杂化树脂，展现出耐高温性和耐磨性，有效防止航母舰载机阻拦索及战机尾钩对涂层的破坏。2003年，劳伦斯利弗莫尔国家重点实验室研发出2款超坚硬的非晶态铁基金属材料，并以此开发出具有优异耐腐蚀性和耐磨性的非晶态金属涂料，通过热喷涂工艺在舰载机甲板上形成带有起伏纹理的涂料。2003—2006年，美国海军投入50万美元，通过Al2O3和高性能有机树脂混合组成涂料，利用滚涂或镘刀的涂覆工艺实现涂层的防滑及长寿命。2012年6月，美国海军研制出以双组分硅氧烷为基材的防滑涂料，该涂层与金属基材之间的附着力良好，且耐水性和耐腐蚀性优于传统防滑涂料，使用寿命更长。
此外，法国武器装备总署等部门曾出资支持法国造舰局开发新型的甲板防滑涂料，该涂料通过“阵风”战机验证，能有效减少飞机着落时起落架承受的负载，并确保起落架轮胎与甲板之间的紧密贴合。荷兰AkzoNobel公司研发出Intershield系列环氧基防滑涂料，固含量高达90%，满足美军标MIL-P-24667C要求，适用于所有舰载机甲板。英国研制了内保护普罗雷科（Proreco）高性能环氧树脂型防滑甲板涂料，可满足直升机甲板的特殊要求。德国Bayer公司以Desmophen 650及651和HMDI缩二脲配制的聚氨酯涂料，用于包括航空母舰在内的舰船甲板。
1.2.2 国内研究状况
早期，我国缺乏两栖攻击舰、航空母舰等大型航空作业平台，相关技术长期停留在理论探索阶段，且因缺乏标准，研发进展缓慢。随着我国海军现代化进程加速，新型战舰如驱逐舰、两栖攻击舰以及航空母舰等陆续下水，对甲板防滑涂料的需求日益迫切。同时，制定舰船甲板防滑涂料的相关标准，为舰载机甲板涂料的研发提供依据，成为我国海军装备发展的关键任务之一。上海开林造漆厂以黄砂和水泥为基材，采用橡皮刮刀刮涂法开发出我国最初的甲板涂料，但存在诸多缺陷，如易被磨平、低温易冻裂、易脱落等。随后，众多涂料厂家尝试通过引入碳化硅、金刚石等耐磨辅料以及环氧聚酰胺或聚氨酯等基体树脂进行改进，开发出一系列防滑涂料。尽管这些涂料在一定程度上提升了性能，但在舰载机甲板上的应用效果并不理想。
20世纪90年代，我国舰载直升机甲板防滑涂料大多采用环氧基防滑涂料，但耐候性和耐冲击性较差，在经历少量飞行器起降后容易开裂甚至碎裂，难以满足长期使用需求。1995年，海洋化工研究院研制出HF-05型直升飞机甲板防滑涂层，采用三层双组分聚氨酯结构，底漆与面漆之间插入数毫米的聚氨酯弹性体，显著增强涂层的耐冲击性，兼具优异的耐腐蚀性、耐候性、耐磨性和高附着力等优点，标志着我国甲板防滑涂料技术迈上新台阶。2006年，中船重工七二五研究所开发出一种新型聚氨酯甲板涂料，该涂料由底漆、中间漆和面漆组成。面漆采用聚氨酯树脂，通过特殊分子设计使涂层表面长时间保留强极性基团，从而显著增强涂层的防滑性能。2014年，我国海军装备技术研究所公布一款新型防滑涂料，采用自合成有机硅改性环氧树脂为基料，Al2O3为防滑耐磨粒料，改性聚氨酯热反射涂料为面漆，具有良好附着力、耐冲击性、耐磨性等优势，符合美军标MIL-PRF-24667C的要求，还在南方地区的舰船试用中取得较为理想的实验效果。
2 甲板防滑涂料的分类及其应用
防滑涂料根据基材可分为聚合物基防滑涂料和金属基防滑涂料两大类。聚合物基防滑涂料以聚合物树脂为基材，通过添加防滑粒料、颜料和其他助剂来实现防滑功能。聚合物基材与防滑粒料及颜料等添加物之间具有良好的黏结力，能够有效承载飞机起降时产生的高强度冲击力，且不易出现涂层开裂和脱落的情况。金属基防滑涂料则以金属为基材，具有高热导率、无溶剂、高摩擦系数和长寿命等优点，尤其适用于带冷却槽的偏流板等特殊场景。金属基涂层的高热导率可有效散发热量，保护基材免受高温损伤；而其高摩擦系数则为防滑性能提供了有力保障。
2. 1 聚合物基甲板防滑涂料
2.1.1 环氧基甲板防滑涂料
20世纪60年代起，发达国家的研究机构便对环氧防滑涂料开展了深入研究，并成功开发出多种高性能的改性环氧基防滑涂料产品，广泛应用于各类船舶甲板的实船试验中，美国AST研究中心开发的EPOXO 300C防滑涂料，采用硬质SiO？颗粒作为耐磨填料，并引入聚酰胺对环氧树脂进行改性，具备出色的耐冲击性和高摩擦系数，同时耐腐蚀性优异，成为当时安全性最高的甲板防滑涂料之一。Parks等通过添加疏水性碳化硅、白炭黑和氧化铝等颗粒开发了一种酚醛改性环氧防滑涂料，显著提升了涂层的耐冲击性和耐高温性，能够有效抵御飞机垂直起降时发动机尾焰的高温侵蚀，为舰载机甲板提供可靠的防护。美国Advanced Material System，Inc.生产的Amcoat DC 4667双组分环氧防滑涂料，具有高摩擦系数、优异的耐化学性、低溶剂挥发性、可厚涂以及快速干燥等优点，广泛应用于飞行甲板和机库甲板等部位。Robinson等报道了一种低重金属含量的双组分环氧涂料，以热固性塑料替代金属作为填料，展现出高耐久性、低密度和高耐磨性等优势，可用于飞行甲板等场合。
2.1.2 聚氨酯基甲板防滑涂料
聚氨酯基防滑涂料以聚氨酯树脂为基材，其分子链中存在酯键和双键，赋予涂料良好的耐磨性、耐冲击性、耐化学性、附着力以及耐高低温性。美国在1972年开发出新型聚氨酯体系甲板防滑涂料，改善了固化温度高、黏结力差和耐磨性差等问题。美国AST公司于1993年开发的AS2500环境友好型聚氨酯防滑涂料，具有100%固含量，避免了传统涂料施工中挥发性有机化合物的排放。IP公司于2001年推出的Interthan990聚氨酯面漆，综合性能优异，且涂装间隔不受限制，适用于船壳及上层建筑部位。Bayer公司利用Desmophen 650及651与HMDI进行聚合反应制备的新型聚氨酯涂料，于2006—2008年完成开发并投入军事应用，具有较好的漆膜光泽、耐化学性、耐候性和耐磨性，已成功应用于舰载机甲板。在国内，朱万章等报道了一种适用于直升机起降的聚氨酯甲板涂料，包括环氧改性聚氨酯防腐底漆、弹性聚氨酯中间漆和掺有金刚砂或碳化硅的聚氨酯面漆，具有良好的弹性、附着力，且不易开裂或脱落，已在50艘中型舰船上应用，能够承受上千架次直升机的起降，使用寿命长达7 a。梁又绿等则通过合成工艺促使聚合物基材形成互穿网络，并包裹氧化锆形成致密的网络结构，开发出一种聚氨酯基甲板防滑涂料，在防滑性、附着力、耐磨性和耐腐蚀性等方面表现出色。
2.1.3 有机硅甲板防滑涂料
有机硅材料具有优异的热稳定性和耐候性，能在极端环境下保持良好的性能。美国GE公司于1967年开发出一种有机硅弹性涂层材料，通过添加补强填料和沙子，利用羟基有机硅化合物硫化处理，用于甲板防滑。尽管该涂料在硬度、耐冲击性和黏结性方面未完全满足舰船甲板要求，但为后续研究奠定了基础。随后，美国Ameron公司开发了一种高性能PSX700有机硅改性环氧涂料，以非芳香族环氧树脂和聚硅氧烷为基材，通过特定助剂作用进行缩聚反应形成直链有机硅改性环氧结构，具有优异的耐候性和耐化学性，并成功应用于美国海军军舰甲板。在国内，刘琛采用勃姆石和反丁烯二酸制备Alumoxane粒子，将其与有机硅改性环氧树脂复合，开发出一种有机硅改性环氧涂料。这种涂料具有良好的力学性能、耐温性、耐磨性和防腐性能，能够满足国内舰载机甲板涂料的要求。
2. 2 金属基甲板防滑涂料
2.2.1 金属基陶瓷复合涂层
金属基陶瓷复合涂层融合了金属与陶瓷的双重优势，兼具低膨胀系数、耐老化、耐磨等性能。20世纪末，美国NKF公司率先采用电喷涂工艺，将含SiC的铝线材涂装于舰载机甲板表面。美国还开发出Duralcan90/10铝基防滑涂层，在多艘美军舰上进行实际测试，取得理想的效果。国际学者们对金属基陶瓷复合防滑涂层进行了深入研究，其中NiCr-Cr3C2涂层材料因其优异性能在海洋环境工程中得到了广泛应用和推广。在国内，全军装备维修表面工程研究中心采用高速电弧喷涂工艺，开发出一种铝基氧化铝陶瓷复合甲板防滑涂层，具有高摩擦系数、良好的结合强度、抗热震性和耐冲击性，已在海军潜艇上应用。2003年，靳生等通过高速电弧喷涂工艺制备的铝基氧化铝陶瓷防滑涂层，其摩擦系数达到0.68，防滑性能优异。2017年，BAI等利用低压冷喷涂技术，在NiCr-Cr3C2涂层与基体之间喷涂了一层Ni-Zn-Al2O3中间层，成功构建了双层结构。该结构的摩擦系数（COF）可达0.9以上，同时中间层腐蚀产物的累积形成了防护膜，显著增强了涂层的耐腐蚀性能。金属基陶瓷复合涂层以其高硬度、大摩擦系数、优异的防滑耐磨性以及简易的施工工艺，在舰船甲板防滑领域具有重要的应用价值。
2.2.2 非晶合金防滑涂层
非晶合金防滑涂层以非晶合金为基材，其独特的长程无序但短程有序的结构特性，赋予涂层高硬度、高强度、高耐磨性和优异的耐腐蚀性。2003年，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室发现具有优异耐腐蚀性的SAM2X5和SAM7非晶态铁基金，通过热喷涂技术制备出摩擦系数高、耐冲击性、耐腐蚀性好的非晶涂层。Kishitake等对热喷涂Fe-10Cr-13P-7C非晶涂层进行深入研究，发现该涂层具有卓越的耐腐蚀性。在国内，卢兰志等采用电弧喷涂工艺制备了FeCrMoCBSi和FeCrMoCBSi+Ni非晶合金涂层，后者的显微硬度远高于前者，且致密度更高，防滑性能更为出色。赵仁亮通过超音速电弧喷涂技术研发出系列适用于飞行甲板的铁基非晶合金涂层，其中Fe？？Cr？？Ni？Mo？？B？Si？？的综合性能最佳，摩擦系数最高可达1.32，且成本较低，满足美军标MIL-PRF-24667的严格要求。
3 甲板防滑涂料发展趋势
3. 1 环保与功能性方向
3.1.1 环保型有机防滑涂料
传统甲板防滑涂料在使用过程中常会释放大量挥发性有机化合物，不仅污染环境，还可能危害操作人员健康。随着环保意识的增强，无溶剂型涂料和水性涂料等环保型防滑涂料逐渐受到关注。美国AST公司开发的AS2500是一种100%固含量的聚氨酯防滑涂料，不含挥发性溶剂，适用于通风条件差的船舱等狭小空间。水性涂料具有低挥发性、环保、成本低廉、施工安全等优点，广泛应用于船舱甲板等部位。2020年7月，我国正式实施GB 37822—2019标准，明确规定VOCs质量分数≥10%的涂料使用时必须采用密闭设备或在密闭空间内施工，并要求废气经过专用设备处理；对于无法完全封闭的施工环境，则应采取局部气体收集措施。在海洋工程的施工场地，推荐使用VOCs质量分数<10%的高固含量涂料或水性涂料，以减少对环境的影响。
3.1.2 超耐久性甲板涂料
传统甲板涂料在涂装初期性能良好，但舰载机甲板长期暴露于海洋环境中，受到盐雾侵蚀、紫外线照射和飞机起降冲击力等多重影响，导致涂料脆断、裂开，需频繁维修或更换，增加使用成本，还可能威胁人员和飞机安全。美军标MIL-PRF-24667C要求甲板防滑涂料至少满足5 000次起降。在1990—1991年的“沙漠风暴”行动中，美军舰载机起降约3 000次后，甲板涂料严重损坏，甚至裸露。2004年，尼米兹级航母因甲板涂料损坏，维修花费140万美元。因此，美军持续投入资源，目标开发可承受至少15 000次起降的超耐久性甲板涂料。
3. 2 金属复合方向
相较于传统聚合物基涂料，金属基陶瓷涂料和非晶合金防滑涂料在无毒性、耐老化、耐候性和耐久性等方面具有显著优势。非晶合金涂料作为一种新型高性能防滑涂料，凭借其高耐磨性、高强度和高耐久性，受到国内外研究机构和专家的关注。实船试验表明，非晶合金涂料的使用成本比传统聚合物基防滑涂料降低约50%，成为甲板防滑涂料的重要发展方向。激光熔覆喷涂工艺在金属基防滑涂料领域应用广泛，利用高能激光束熔化金属粉末，金属与甲板表面紧密结合，形成坚固的防滑涂层。目前，激光熔覆技术的熔覆宽度可达40 mm，熔覆速度提升至50~500 m/min，涂层厚度可控制在0.5 mm以下，涂层结构致密、成本低廉，具有广阔的应用前景。不过，激光熔覆技术在熔覆宽度和速度方面仍有提升空间，其进一步推广和应用仍需持续探索。
3. 3 新型树脂方向
聚硅氧烷树脂中的硅氧键网络赋予其类似无机纳米粒子的优异力学性能、耐热性和化学稳定性，可分为线型聚硅氧烷、梯形聚硅氧烷、笼型聚倍半硅氧烷和支化聚硅氧烷。梯形聚硅氧烷具有由硅氧键桥接的双链结构，相比线型单链聚硅氧烷，展现出更高的耐热性、力学性能和耐光照辐射。笼型聚倍半硅氧烷的硅原子与氧原子的比例为1∶1.5，其分子结构呈笼状，并连接有烷基、苯基、环氧基、丙烯基等有机官能团。这种结构与聚合物材料具有良好的相容性，其多官能团带来的功能性和反应活性能够显著提升材料的力学性能，同时较低的黏度也有助于提高加工性能，因此被广泛应用于聚合物改性。支化聚硅氧烷树脂的缩合程度更高，单体反应仅需去除溶剂后即可使用，合成过程更为简单便捷，具有优异的物理化学性能，在工业领域具有较大的应用潜力。相比，低聚硅氧烷树脂团簇属于支化型聚硅氧烷中的一种，其聚合度较低，分子中保留了更多的硅氧键，黏度较低，作为基体树脂使用时无需额外添加溶剂提高分散性，从而确保涂料的较高固含量，符合环保涂料的使用要求。
4 结 语
甲板防滑涂料经过多年的发展，已形成较为完善的产品体系，并在性能、工艺以及维修保养等方面建立了相应的标准规范。然而，由于经济和军事发展的阶段性差异，我国在甲板防滑涂料的开发与应用方面相较于美国等发达国家仍存在一定差距，尤其是在高功能化、环保型以及金属基防滑涂料等关键领域，我国的研发和应用水平亟待提升。随着我国经济和军事的快速发展，海洋工程装备和舰船制造业不断升级，对甲板防滑涂料的综合性能提出了更高的要求。在此背景下，国内甲板防滑涂料行业需要加大研发投入，深入探索和开发更多具有自主知识产权的新型防滑涂料，以突破当前的技术瓶颈，扭转我国在该领域相对落后的局面。
文章来源：《涂料工业》2025年第7期
DOI号
10.12020/j.issn.0253-4312.2025-065
基金项目：
国家重点研发计划（2022YFB3806403）；佛山高新区高技术产业化创业团队项目
通信作者
罗忠，邮箱：luo_zhong@163.com；
张国梁，邮箱：zhangguoliang@scut.edu.cn。
本文作为参考文献时的标准著录格式：
高敏，谢庆宜，刘宇，等. 甲板防滑涂料的研究进展[J]. 涂料工业，2025，55（7）：76-82.
GAO M，XIE Q Y，LIU Y，et al. Research progress of anti-skid coatings for decks[J]. Paint & Coatings Industry，2025，55（7）：76-82.
(0)
