在复合材料(如玻璃钢)的成型过程中,制品表面或内部起泡(气泡)是一个常见的质量问题。 这种现象可能在刚脱模时就显现,也可能在放置一段时间后才出现。气泡的产生主要源于裹入的空气、水汽挥发或材料选择不当。要有效解决和预防这一问题,需针对以下关键原因采取相应措施:

一、表面起泡
玻璃钢制品的表面起泡,有明泡和暗泡两种。常发生在脱模后的短时间内,后固化时间内,或脱模后的几个月内。这种表面起泡现象,主要是由于空气或溶剂,夹杂着胶衣层内铺层料之间;或邻苯型胶衣树脂糊制度制品,在水中浸泡后;或玻璃钢纤维潮湿等,都将可能会引起制品的起泡现象。
处理方法:
1、制作时应充分压实,使纤维和树脂之间充分浸润;
2、对于在水中使用的船艇制品,最好选用新戊二醇一间苯型胶衣;
3、纤维必须干燥,固化剂和促进剂必须分散均匀。
二、产品内部气泡:
1、手工糊制:
•刷胶/滚压不充分:这是最常见的原因!涂刷树脂时力度、方向不当,或滚压(特别是除泡滚轮)次数不够、力度不足、未按正确路径(从中间向四周)操作,未能有效驱赶和排出层间及纤维束内的气泡。
•树脂用量不足或过多:用量不足导致浸润不良,形成干斑和气泡;用量过多导致层间过厚,内部气泡不易排出。
•铺层操作不当: 铺放纤维布/毡时拉扯过紧、起皱、折叠,或层与层之间未紧密贴合,形成气囊。
•层间时间间隔不当: 间隔过长导致前一层凝胶,后一层树脂无法渗透融合;间隔过短导致树脂未充分浸润就叠加新层,包裹空气。
解决办法:
•强化滚压操作:这是关键!使用带齿除泡滚轮("气泡滚"),采用足够的力度、多次、按从中央向边缘(或从气泡处向无泡处)单向滚压,确保每层纤维都得到充分浸润并排出气泡。对于角落、边缘、加厚区等易积气部位要重点滚压。
•控制树脂用量:根据纤维类型和层数,控制合适的胶液含量,既保证充分浸润,又避免过厚。
•规范铺层操作: 纤维布/毡铺放平整无皱褶、无拉扯过度或松弛。层间紧密贴合,可用滚轮轻轻碾压使其贴合后再上胶。
•控制层间时间:在前一层树脂达到指触干(凝胶前)的最佳时间段内进行下一层铺糊。
2、真空导入/真空袋压:
•真空系统泄漏:密封胶条、真空袋、接头等处存在微小泄漏,真空度达不到要求(通常需要至少95%以上,即绝对压力<50mbar),无法有效抽出气泡。
•导流网/脱模布布置不当: 阻碍树脂流动或气泡排出路径。
•树脂流道设计不合理: 导致树脂前沿包裹空气("跑道"效应),或远端区域树脂不足、浸润不良。
•真空度建立时机不当: 在树脂注入前未充分抽真空排除纤维和模具中的空气;或抽真空过早导致纤维被压实阻碍后续树脂流动。
•树脂粘度与真空度不匹配: 树脂粘度过高,在可操作时间内真空力不足以完全浸润纤维和排出所有气泡。
解决办法:
•确保真空密封: 仔细检查并确保所有密封点(模具法兰边、注胶管、抽气管、真空袋接口、观察窗等)绝对密封。使用高精度真空表监控,维持稳定高真空度(>95%)。
•优化导流介质布置:合理设计导流网、脱模布、螺旋管等的位置和覆盖范围,确保树脂能均匀流动并顺畅排出气体。
•优化树脂流道设计: 采用合适的注胶口和排气口布局,避免树脂前沿包裹空气。可考虑使用"V"型或中心注入等策略。
•严格操作流程: 先抽高真空排除纤维和模具内空气,保持一段时间后再注入树脂。监控树脂流动前沿,确保其平稳推进。
•匹配树脂粘度与工艺: 选择适合真空工艺的低粘度树脂,或在允许范围内调整环境温度或使用温水浴控制树脂桶温度以降低粘度。
3、固化剂选用不当:
固化剂的活性与温度密切相关。例如,在低温环境下,如果错误地使用了需要较高温度才能完全反应的固化剂,树脂将无法充分固化(固化不良)。未完全固化的树脂体系强度低,内部可能存在未反应的单体或低分子物,更容易在后期释放气体或吸收水分导致起泡。
解决办法:必须根据施工时的环境温度,严格选择匹配的、活性合适的固化剂类型和比例。低温时应选用低温固化促进剂或专门的低活性固化剂,确保树脂能在当前温度下充分固化。
4、恶劣使用环境的影响:
如果制品最终将用于高温高湿环境或面临化学腐蚀(如酸、碱、溶剂),而选用的树脂系统耐候性或耐化学性不足,问题会更加复杂。未完全固化的树脂或耐性不足的树脂,在这种环境下容易吸收水分、发生溶胀或受到化学侵蚀,从而诱发或加剧气泡的产生。
解决办法:对于预期在恶劣环境下使用的制品,不能仅依赖标准树脂。需要评估环境因素,选择具有更高耐候性(如抗紫外线)、耐湿热性或特定耐化学腐蚀性能的专用树脂系统(如乙烯基酯树脂)。同时,确保制品在生产过程中已实现完全固化。
总结:
解决复合材料起泡问题,关键在于细致的工艺控制(充分浸润滚压、工具清洁)和科学的材料选择(匹配温度的固化剂、适应环境的树脂)。严格遵循操作规范,针对具体原因采取预防和纠正措施,才能有效消除气泡,保障制品质量和长期性能。
(文章来源于“新型玻璃钢渔船”公众号,转载须经同意)
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