胶衣起泡产生的原因(胶衣气泡/鼓泡的问题来源分析)

在生产玻璃纤维部件时,迟早会出现胶衣气泡。气泡是隆起的表面区域,其在空洞的区域(通常被认为是气泡)或液体区域(膨胀)下面。胶衣气泡通常出现在复合材料部件的表面上,它们很少由胶衣引起。

胶衣水泡
胶衣水泡

在旧的汽车或船舶上可以看到类似情况。通常,会注意到在油漆起泡周围上锈的区域。许多这些气泡不是由于喷涂失效引起的,而是由腐蚀金属造成的。

在寻找胶衣起泡的原因时,不仅考虑到胶衣,还应该考虑到组成整个复合材料的所有成分是重要的。

胶衣泡

起泡的原因

1.气袋——当表面被加热到足够导致受困空气膨胀时,胶衣下的受困空气能形成胶衣气泡。

阳光下的部件能达到高于65℃温度。部件的颜色越深,温度就越高。如果气泡上的表面不足以抵抗由于膨胀而产生的力时,将会形成胶衣气泡。这些气泡也用作液体收集点,如:水或残留物。

气袋是胶衣起泡的常见原因且很容易使用塑料或木制棍棒拍打部件来定位。胶衣底部有气泡的地方,在拍打时会有不同声音;通常声音是闷声的或模糊不清的。像这样的气袋通常在车间被查出并修理。它们有不同尺寸且更经常出现在弧形(角落)处。大多数气袋是由滚压不当、太多的玻纤和/或填充剂,或玻纤浸润不良,或玻纤反弹而引起的。一些气袋是由掉入模具中的沙粒,受困气泡或由于污染而影响铺层间的粘合性而引起的。然而,这些胶衣气泡的形成也会导致胶衣易于龟裂。

2.受困液体——受困液体是另一种常见胶衣起泡的原因,受困液体会随着热量而膨胀。

热量能导致一些材料形成气体或变成活性/腐蚀性液体。这些泡会在部件脱模和放置在阳光下几小时后出现。一些将需要更长的时间才出现。受困液体的气泡通常是无规的且直径大约是一公分或更小。如果被刺破的话,它们是粘的并且含有液体。

任何非反应的液体,如:固化剂,是自封的或密封的。外边微滴将会与聚酯反应形成紧密的凝胶层以密封其余未反应的固化剂。固化剂通过简单膨胀或破裂形成气体和/或类溶剂材料,然后慢慢地弱化周围区域,最终导致胶衣鼓泡。

胶衣鼓泡
胶衣鼓泡

受困溶剂会膨胀成气体,而后弱化其周围区域。受困于固化铺层间的未催化树脂会导致胶衣鼓泡。在以下图表上的表格内列出一些更常见的受困液体及其特性。

胶衣问题

3.化学物质腐蚀——在腐蚀剂从外部或内部破坏部件时会出现这种类型问题。

当聚酯受到化学物质腐蚀时,第一个症状是膨胀和起泡。

一般类型的材料能分解聚酯:碱(如:碱液,腐蚀剂,磷酸三钠);一些溶剂(如:丙酮,乙酸乙酯或甲基乙基酮,如果在蒸发前,接触足够长的时间的话);氯化液体(如:二氯甲烷)。通常,这些溶剂也会导致胶衣分层。

如果怀疑受到化学物质腐蚀的话,检查金属装置,边缘和木制附件的腐蚀症状是重要的。这种来自于水的试剂可以在空气中转移。

4.渗透压的产生——渗透是一种很常见的自然现象,该机理包括液体薄膜或能或不能通过该薄膜的液体混合物。

就复合材料铺层而言,胶衣被视为薄膜。水渗透胶衣浸湿胶衣,但是也会浸湿胶衣下的铺层。层压树脂的水解作用(如:不饱和聚酯聚合物的解聚作用)产生分解分子。这些分子溶于水中,浸湿铺层并产生渗透压。实际上,在胶衣(如:薄膜)的一侧是水且在另一侧是水和分解产品(其是太大以致不能穿过胶衣)的混合物。当产生的压力变得比材料能承受的关键压力(例如:当水大量腐蚀层压树脂及分解产品的浓度变得非常高时)高时,结构弱化且胶衣气泡形成。

胶衣起泡
胶衣起泡

因此,胶衣抗起泡性受影响整个组分(胶衣,层压树脂)水解稳定性(如:耐水化学性)的所有参数,铺层上每种组分(几何形状,固化程度)的强度和出现的杂质(未反应的催化剂,增效剂等)所影响。

铺层的抗渗透起泡性的能力能通过使用乙烯基酯防渗涂层或表面铺层大大地改善。当然,改善的程度取决于使用的材料质量和制备技术。乙烯基酯防渗涂层或表面铺层被建议用于持续暴露于湿气中的玻纤部件,如:船体,游泳池,水上滑梯等。

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