對(duì)于玻璃鋼船舶來(lái)說(shuō)，表層膠衣鼓泡是一種非常嚴(yán)重的缺陷，很多人認(rèn)為膠衣鼓泡難以克服，故被稱為“玻璃鋼船舶瘟疫”。我們發(fā)現(xiàn)并通過(guò)這篇文章指出，滲透作用是造成表面鼓泡的主要原因?，F(xiàn)在，玻璃鋼船舶制造商們可以使用更加合適的材料來(lái)減少滲透作用的發(fā)生，從而減少鼓泡現(xiàn)象。

在二十世紀(jì)七十年代和八十年代初，AMOCO公司――作為間苯二甲酸和聚酯原料的供應(yīng)商做了很多卓有成效的工作。他們通過(guò)TURTLE BOX 測(cè)試得出：除膠衣的產(chǎn)品質(zhì)量外，結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂在膠衣鼓泡現(xiàn)象中也起到相當(dāng)重要的作用。

在KINGSTON Polytechnic 大學(xué)，Pritchard 教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)工作對(duì)玻璃鋼積層中水的滲透速度以及鼓泡層中的分解產(chǎn)物進(jìn)行了詳盡的分析研究，確定了不同材質(zhì)對(duì)滲透壓的影響。

在美國(guó)，尤其是American Colours（美國(guó)顏料公司），他們通過(guò)65℃下的完全浸泡實(shí)驗(yàn)，得到了很多與鼓泡相關(guān)的數(shù)據(jù)，不過(guò)他們的研究表明顏料對(duì)鼓泡的作用并不是十分顯著。

The British Plastics Federation （英國(guó)塑料協(xié)會(huì)）仔細(xì)回顧了有關(guān)滲透鼓泡方面的相關(guān)課題，并撥款在Loughborough 大學(xué)成立了一個(gè)專門的研究小組，專門研究鼓泡形成的機(jī)理。他們通過(guò)40℃下的完全浸泡實(shí)驗(yàn)對(duì)有膠衣層的玻璃鋼積層樹(shù)脂的水解穩(wěn)定性和應(yīng)力因素進(jìn)行了分析研究。

       概括這些正在進(jìn)行和已經(jīng)完成的課題，我們總結(jié)出影響膠衣產(chǎn)生鼓泡的一些主要因素：
 

1 操作工藝

其中操作工藝是非常重要的環(huán)節(jié)。將成型加工和原料貯存的環(huán)境控制在規(guī)定的溫度和濕度下是很關(guān)鍵的。溫度在16℃到22℃，相對(duì)濕度低于80％是保證樹(shù)脂充分固化的最佳條件。玻璃纖維會(huì)吸收水分從而影響材料件的結(jié)合力并最終影響到樹(shù)脂的固化，從而容易引起膠衣層鼓泡。在我國(guó)并不普及除濕設(shè)備，但在一些歐洲的造船廠，特別是在航天工業(yè)中，常常使用這些設(shè)備。

我們研究了水分對(duì)鼓泡所起的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在有水存在的情況下，鼓泡發(fā)生時(shí)間從600小時(shí)驟減到少于100小時(shí)，這樣的效果是讓人震驚的，我們應(yīng)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)水分和濕度的控制多加重視。

2 膠衣的質(zhì)量和厚度

       控制膠衣的厚度是生產(chǎn)玻璃鋼制品的關(guān)鍵部分，這是我們特別要強(qiáng)調(diào)的。膠衣制作的好壞體現(xiàn)在它的抗水解性和致密程度（無(wú)空隙）這兩個(gè)方面，因此如何正確的施工是非常重要的。

可以使用QCT（冷凝測(cè)試儀），在60℃水溫下，進(jìn)行鼓泡評(píng)估，得到了不同膠衣板鼓泡程度的真實(shí)數(shù)據(jù)。例如，在采用同一標(biāo)準(zhǔn)鄰苯積層樹(shù)脂，通過(guò)改變間苯膠衣的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)不同膠衣所制作的玻璃鋼板發(fā)生鼓泡的時(shí)間有著顯著的差異。

在相同條件下，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的間苯膠衣70小時(shí)就發(fā)生鼓泡現(xiàn)象，而與此同時(shí)，專門設(shè)計(jì)的航海級(jí)膠衣可以抗500小時(shí)。

對(duì)于膠衣厚度的研究表明厚度對(duì)膠衣的抗鼓泡性起著重要的作用。比如一種航海級(jí)的間苯膠衣，采用鄰苯積層樹(shù)脂，制成的玻璃鋼樣板，如果膠衣層厚度為0.254毫米，發(fā)生鼓泡的時(shí)間為350小時(shí)，但如果膠衣層厚度增加為1毫米，則發(fā)生鼓泡的時(shí)間就增加到1500小時(shí)。顯而易見(jiàn)，如果膠衣厚度太薄，整個(gè)產(chǎn)品的性能將會(huì)大大的降低。因此，這是影響產(chǎn)品抗鼓泡性的最重要的因素之一，并且是生產(chǎn)工藝中所要控制的最重要的環(huán)節(jié)，好在我們可以使用很便宜的測(cè)厚儀就可以很方便地測(cè)厚儀就可以很方便地測(cè)量并控制好膠衣的厚度。

3 積層樹(shù)脂

因?yàn)楣呐菘偸前l(fā)生在積層或積層和膠衣的界面上，積層樹(shù)脂的型號(hào)和質(zhì)量也是很重要的因素。

不飽和樹(shù)脂的原料，例如鄰苯二甲酸酐，間苯二甲酸，間苯二甲酸/新戊二醇都是大家非常熟悉的名字。眾所周知，間苯的抗水性要強(qiáng)于鄰苯，間苯/NPG體系的抗水解性最好。但是傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)并不都是真理，例如對(duì)于好的鄰苯產(chǎn)品與差的間苯產(chǎn)品并不能輕易下結(jié)論，因此，對(duì)造船者來(lái)說(shuō)，他必須考慮到并測(cè)試各種不同的參數(shù)，包括不同類的膠衣樹(shù)脂和積層樹(shù)脂，才能對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行全面的控制。

        對(duì)于在水解穩(wěn)定性和耐海水鹽蝕性沒(méi)有達(dá)到最佳水準(zhǔn)的產(chǎn)品，廠家可以使用間苯樹(shù)脂和膠衣，最好采用航海級(jí)的產(chǎn)品。

 采用不同類的積層樹(shù)脂也會(huì)對(duì)復(fù)合材料的抗鼓泡性能產(chǎn)生重要影響。采用同樣品質(zhì)的間苯膠衣，鄰苯積層樹(shù)脂可以抗70小時(shí)而不鼓泡，間苯可以抗120小時(shí)，而乙烯基樹(shù)脂則可以抗250小時(shí)。有沒(méi)有其它更好的樹(shù)脂體系呢?我相信大家都聽(tīng)說(shuō)過(guò)環(huán)氧涂層優(yōu)秀的抗?jié)B透鼓泡的能力。因此我們安排了以下一組對(duì)比試驗(yàn)：一組是環(huán)氧膠衣和環(huán)氧積層的組合，另一組是環(huán)氧膠衣與間苯二甲酸性不飽和聚酯樹(shù)脂積層體系。結(jié)果后者表現(xiàn)出比前者更優(yōu)異的性能。但我們必需要指出的是這只是一個(gè)一次性的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)正在準(zhǔn)備中，而且我們對(duì)采用環(huán)氧樹(shù)脂作為鼓泡修復(fù)劑的效果，以及因?yàn)檫x用特別處理膠衣而增加的成本進(jìn)行更深的研究，希望這些研究很快能得到令人滿意的結(jié)果。

采用更高品質(zhì)的原材料將不可避免會(huì)增加成本，但這錢花的卻很值得，因?yàn)檫@樣將會(huì)大大減少客戶對(duì)鼓泡現(xiàn)象的投訴。就拿一艘價(jià)值30，000英鎊的32英尺級(jí)的游艇來(lái)說(shuō)，如果我們采用的是專門的航海級(jí)間苯膠衣和積層樹(shù)脂，我們僅僅增加了0.5％的成本，也就是150磅罷了。

4 玻璃纖維浸潤(rùn)劑及粘結(jié)劑

       復(fù)合材料中另外一個(gè)最主要的組成就是增強(qiáng)材料――玻璃纖維。在我們的研究中，我們選用了三種不同種類的玻璃纖維織物進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)：

乳液粘結(jié)劑和粉末粘結(jié)劑型短切氈

方格布和針織氈

各種表面薄氈

不同的纖維氈會(huì)影響發(fā)生鼓泡的時(shí)間。玻璃纖維生產(chǎn)商們對(duì)各種玻璃纖維織物所用的浸潤(rùn)劑和粘合劑都采用了適當(dāng)?shù)谋Ｃ艽胧?，因此我們測(cè)試中采用的乳液型粘結(jié)劑是一種聚醋酸乙烯酯型的粘合劑，而粉末粘結(jié)劑型是基于一種線性的聚酯。聚醋酸乙烯酯在有水的情況下很容易水解并分解成酸，因此表面突起的滲透鼓泡常常有一種醋酸的味道。

大多數(shù)氈片的性能都差不多，但最好的粉末粘結(jié)劑型短切氈還是要比最差的乳液粘結(jié)劑型短切氈好2～3倍，但我們還很難僅僅憑借其粘結(jié)劑的類型來(lái)判斷氈片的好壞；無(wú)論對(duì)粉末型還是乳液型氈片來(lái)說(shuō)，單纖維總是以一種熔液的形態(tài)按一定的形狀固化成為不同溶解度的纖維絲束的。一般來(lái)說(shuō)，使用粉末狀的粘結(jié)劑比乳液型有更好的效果。通過(guò)一次性的測(cè)試，雙面各只有一層粉末粘結(jié)劑型短切氈增強(qiáng)的強(qiáng)芯氈仍然比乳液型的氈片具有更好的效果。不過(guò)，如果增加一層粗方格布將會(huì)使出現(xiàn)鼓泡的時(shí)間大大的延長(zhǎng)。在一次性測(cè)試中，基于KEVLAR粗紗為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料可以耐3000小時(shí)而不鼓泡，這顯然是纖維束中最好的材料。

       使用一層表面氈可以使抗?jié)B透能力成倍的增加。我們對(duì)玻璃薄氈和合成材料薄氈進(jìn)行測(cè)試和檢查，發(fā)現(xiàn)兩者之間對(duì)表層出現(xiàn)鼓泡時(shí)間的影響沒(méi)有太大的差別，雖然合成材料薄氈具有更佳的性能。然而有表面氈的試板抗?jié)B透的能力要明顯強(qiáng)于那些沒(méi)有表面氈的試板。

       另一方面，我們研究了玻璃纖維氈片的不良結(jié)合對(duì)產(chǎn)品的影響以及大量?jī)?nèi)藏空氣是否對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有嚴(yán)重危害。結(jié)果表明，以上兩點(diǎn)都在一定程度上減低了產(chǎn)品抗?jié)B透能力，因此在成型過(guò)程中始終要保持高水平的品質(zhì)控制。

5 添加劑

添加劑是一個(gè)非常廣泛的定義，包括很多方面，例如催化劑的效果和類型，顏料以及填料等。

我們前面提到過(guò)American Colours 公司進(jìn)行的研究表明顏料對(duì)鼓泡性的影響是微不足道的，但他們的研究是基于固體顏料直接添加到膠衣樹(shù)脂中的。一種更為普及的實(shí)驗(yàn)方法是將顏料以顏料糊的形式按10％和2％的配比加入至膠衣和積層樹(shù)脂中的，結(jié)果顯示后者發(fā)生鼓泡的時(shí)間明顯較前者短，并且對(duì)不同的體系，有著明顯的差別。例如，在實(shí)驗(yàn)中一種藍(lán)色顏料只產(chǎn)生很小甚至不起任何作用，可另一種黑色顏料卻能產(chǎn)生很大的影響。這更加提醒我們的船舶制造商們需要對(duì)可能導(dǎo)致船舶鼓泡現(xiàn)象的各種因素進(jìn)行全面的測(cè)試。

我們得到的結(jié)果與American Colours 得到的一定范圍內(nèi)顏料對(duì)鼓泡時(shí)間沒(méi)有明顯影響的結(jié)論有很大的沖突。其中的一個(gè)主要區(qū)別就是在美國(guó)的研究中，固體粉末是被碾磨后直接加入膠衣體系的。現(xiàn)在Freeman正在對(duì)顏料碾磨進(jìn)行更深入的研究和實(shí)驗(yàn)。

過(guò)氧化物催化劑是體系中另一種重要物質(zhì)，并同樣對(duì)鼓泡有著一定的作用。法國(guó)曾經(jīng)就有這么一個(gè)很有名的案例，嚴(yán)重鼓泡的原因最終追溯到不經(jīng)意的將催化系載體由鄰苯二甲酸酯類增塑劑換成了二甘醇(DEG)。這起事故再次提醒船舶制造者們必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行全面控制和檢測(cè)。

        通過(guò)QCT實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)在膠衣和基體樹(shù)脂中使用過(guò)低劑量的催化劑會(huì)使發(fā)生鼓泡現(xiàn)象的時(shí)間縮短。

       我們還實(shí)驗(yàn)了丙酮對(duì)鼓泡現(xiàn)象的影響。丙酮是FRP生產(chǎn)車間里最普遍的清洗用溶劑，通常我們?cè)谕坎寄z衣層之前對(duì)模具表面進(jìn)行清洗。在實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)谕繉又屑尤?％的丙酮，無(wú)可否認(rèn)，這個(gè)劑量是相當(dāng)高的，但在實(shí)際生產(chǎn)中，我們并不排除在一定的局部（例如零散的滴聚點(diǎn)）能達(dá)到這樣的當(dāng)量。結(jié)果表明丙酮的存在對(duì)復(fù)合材料抗鼓泡能力有明顯的不良影響。這點(diǎn)也充分說(shuō)明了不能用丙酮稀釋膠衣。

綜上所述，引起復(fù)合材料因滲透作用而發(fā)生鼓泡的因素是多種多樣的，同時(shí)它們就像一條鏈條上的相互關(guān)聯(lián)的各個(gè)環(huán)節(jié)，最薄弱的那個(gè)環(huán)節(jié)限制整根鏈條的的強(qiáng)度品質(zhì)。在諸多這些環(huán)節(jié)中，我們首先要重視良好的操作施工水平，這是影響產(chǎn)品抗?jié)B透鼓泡能力的最主要環(huán)節(jié)。結(jié)合不牢固，氣泡空隙，溶液污染和潮濕的玻璃纖維，都會(huì)對(duì)復(fù)合材料最終抗鼓泡性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。其次，膠衣層的質(zhì)量和厚度都會(huì)對(duì)最終的抗?jié)B透性產(chǎn)生很大的影響。第三，添加劑（固化劑，顏料等）的型號(hào)，性質(zhì)以及用量不當(dāng)，都會(huì)大大降低材料抗鼓泡的能力，縮短發(fā)生鼓泡的時(shí)間。第四，增強(qiáng)膠衣用的基層基體樹(shù)脂質(zhì)量也有相當(dāng)?shù)挠绊?。最后，同樣也是很重要的是，增?qiáng)材料的型號(hào)，質(zhì)量以及編織方式對(duì)抗鼓泡的性能有著重要的影響。

以上所提到的各種因素大多可以通過(guò)非常方便快捷，可靠便宜的測(cè)試方法進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)測(cè)。船舶制造商們可以方便而且切實(shí)可行地運(yùn)用全面質(zhì)量控制的方法和手段來(lái)控制自己的生產(chǎn)和產(chǎn)品。在澳大利亞，制造者們對(duì)每一條船，每一次與鼓泡性能有關(guān)的原材料改變都做了嚴(yán)格的檢測(cè)，在英國(guó)這也成為一項(xiàng)切實(shí)可行的建議并得到了大多數(shù)人的支持。這也使船舶使用者有了更加放心的選擇。采用優(yōu)良的能更好的抗?jié)B透鼓泡的原材料的船舶在國(guó)外很受歡迎，雖然它們的價(jià)格要高出很多。相反，如果你不進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和控制，就可能出現(xiàn)問(wèn)題。檢測(cè)能使我們把更好的原材料與劣質(zhì)的材料區(qū)別開(kāi)來(lái)，為真正的全面質(zhì)量控制的實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，最終通過(guò)卓越的FRP控制體系使我們的最終產(chǎn)品真正發(fā)揮出100％的零返修零維護(hù)的水平。