談到氣球，人們會聯(lián)想到節(jié)慶，聯(lián)想到各大廣場上空彩球飛舞的場面。這些氣球是天然膠乳制造的膨脹類大氣球和小彩球（還有一類是非膨脹類氣球）。
說到膠乳氣球的作用，當(dāng)推一次性使用的探空氣球價(jià)值最大。它觀測耗用成本低，搭載的測試儀器安全平穩(wěn)，獲取的信息精度高，回傳及時(shí)速度快，是國防、氣象及科研部門搜集高空氣象要素的重要器材；是簡便又經(jīng)濟(jì)的探空儀器的攜帶工具。
在宇宙航行方面，探空氣球可以協(xié)助測定射線，如超高能射線、紅外線、X射線和高空輻射，以及進(jìn)行一些特殊物質(zhì)同大氣的混合反應(yīng)、陣風(fēng)反應(yīng)。探空氣球還能攜帶光學(xué)儀器觀測大氣能矢度，拍攝大氣層照片；也能用于無線電試驗(yàn)和測量輻射傳播。在宇宙飛行方面，探空氣球可用做飛船返回著陸器和發(fā)射火箭回收用降落傘。
總之，膠乳制造的一次性使用探空氣球在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用有著不可替代的作用，尤其在氣象探測方面已成為常態(tài)化。我國約有120個(gè)氣象探測站，需每天準(zhǔn)時(shí)在早上七時(shí)十五分和晚上七時(shí)十五分施放探空氣球。筆者曾以制造廠技術(shù)部門身份，在廣州氣象臺天河觀測站參與施放探空氣球全過程，學(xué)習(xí)不少知識。
膨脹式一次性使用的膠乳探空氣球，升空高度是關(guān)鍵。我國自主研發(fā)、以離子沉積和充氣定型方法，制造各種規(guī)格探空氣球的歷史己有近六十年。要在過去升高30000米基礎(chǔ)上，提高到40000米甚至更高，從事設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的技術(shù)人員，正在逐步實(shí)現(xiàn)，要趕上世界先進(jìn)水平。眾所周知，搜集高空氣象要素，氣球升空高度標(biāo)志著膠乳探空氣球的設(shè)計(jì)和制造水平（當(dāng)然也要相關(guān)施放條件及方法等諸多因素配合）。影響氣球升空高度的因素很多，除上述外部因素，如施放方法和天氣情況外，生產(chǎn)氣球的膠乳質(zhì)量，各種配合助劑質(zhì)量、配方設(shè)計(jì)，模型的精準(zhǔn)對稱度，也是關(guān)鍵。因?yàn)槟z乳探空氣球是無縫薄膜制品，又是在膨脹、負(fù)重狀態(tài)下使用，球身不能偏，厚度要均勻，球膜絕對不能有雜質(zhì)、氣泡和劃痕。因此，在生產(chǎn)工藝上，必須嚴(yán)按規(guī)定技術(shù)條件，以一絲不茍的工匠精神操作。
膠乳探空氣球的生產(chǎn)流程十分繁瑣，從模型檢查、膠乳配合、凝固劑配制、浸劑和浸膠、熱水處理、瀝濾、脫模、泡洗、涂粉、擺放、充氣定型、硫化、檢驗(yàn)、到最后一步包裝，每一步都事關(guān)重大。凡在自檢，互檢，層檢過程中，發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定工藝條件和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，堅(jiān)決不能流入下一工序。
生膠乳在使用前必須嚴(yán)格檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)，各種配合劑的分散體，要檢查沉降量分散度；乳濁液要檢查看乳化效果；溶液配制要檢查比例標(biāo)準(zhǔn)……配合膠乳在使用前的停放，熟成，要過濾。輸膠生產(chǎn)過程以及浸漬槽內(nèi)也要定期過濾，去除凝膠粒。凝固劑也要定期過濾和補(bǔ)加正丁醇。
充氣定型操作是一項(xiàng)細(xì)活。這一工序是濕膠膜中橡膠分子在氣體壓力作用下定向排列的過程。因此，定型時(shí)的溫度、濕度、氣球定型直徑、定型時(shí)間以及充氣壓力都會直接影響氣球規(guī)格尺寸，厚度的均勻度和氣球外形的優(yōu)劣。根據(jù)筆者操作經(jīng)驗(yàn)，充氣壓力大時(shí)，球形較好。在重量一定的條件下，適當(dāng)增加定型直徑，或延長定型時(shí)間，對提高氣球的升空高度有較大好處。在充氣定型后的半成品進(jìn)入硫化及干燥工序，其工藝條件也會直接影響探空氣球的物理機(jī)械性能。
探空氣球爆破時(shí)的體積的大小，也是氣球升高的因素。因?yàn)榍蚯粌?nèi)充有比空氣輕得多的氫氣或氦氣，球體借助于空氣的浮力上升，隨著大氣層高度的增加，空氣密度按指數(shù)函數(shù)遞減，氣球要繼續(xù)上升，氣球的體積就必須增大，氣球體積膨脹越大，氣球升高就越高。所以說，氣球爆破時(shí)的體積大小，決定了氣球的最終升空高度。在設(shè)計(jì)配方時(shí)，要考慮探空氣球在升空中不同上升高度的舉力，并提供在此舉力下，升至要求高度上所需要的體積。
要想提高升空高度，探空氣球的配方設(shè)計(jì)，必須考慮球膜在嚴(yán)苛的氣象因素下的耐久性。首先要使氣球具有低溫下膨脹性能和耐寒性，因?yàn)樵跉馇蛏仙^程中，要經(jīng)受一段較長時(shí)間的低溫冷凍過程，因此要考慮選用成膜性能好，玻璃化溫度低，抗結(jié)晶性能優(yōu)越的膠乳。通?？蓡斡脙?yōu)質(zhì)的高氨離心法濃縮天然膠乳，也可按比例并用合成氯丁膠乳。同時(shí)在膠乳中，采用內(nèi)增塑方法，添加少量3-5份耐寒性酯類和石油系增塑劑，如DOS，液體石蠟等（要乳化）。但是，耐寒內(nèi)增塑劑，對探空氣球膠膜的耐老化性及物理性能均有一定的負(fù)面影響，故加入量要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工藝性能適當(dāng)選擇耐寒劑。
眾所周知，氧化作用是膠乳制品的主要老化形式。而陽光具有強(qiáng)烈的活化作用，尤其是紫外光中的短波，對膠乳探空氣球的橡膠分子破壞最嚴(yán)重。還有O3，能與膠乳探空氣球橡膠分子的雙鍵發(fā)生反應(yīng)，使其發(fā)生龜裂。因此膠乳探空氣球在高空呈膨脹和負(fù)重工作狀態(tài)下，特別是在紫外光的強(qiáng)烈照射下更加速球膜老化，以致使探空氣球過早爆破，而無法達(dá)到理想的期望高度。所以想膠乳探空氣球提高升空高度，添加針對性防老劑是必不可少的，如對苯二胺弆4010NA，三嗪類，UV系列以及光屏蔽劑等。在應(yīng)用防老劑時(shí)也必須通過試驗(yàn)，掌握用量，合理確定，如一味加大防老劑用量，會適得其反。
膠乳探空氣球產(chǎn)品，不同于其它膠乳制品，在應(yīng)用領(lǐng)域和設(shè)計(jì)制造方面有它的特殊性和科技含量，目前世界上能自主設(shè)計(jì)和制造的國家不多。在升空高度上，仍在不斷地研發(fā)與追求。我國膨脹型膠乳探空氣球，經(jīng)過幾代人的努力，現(xiàn)已跨入世界先進(jìn)水平，滿足了我國現(xiàn)代國防及民用氣象需要，并有出口，同時(shí)還得到國際氣象組織認(rèn)可。筆者深信在不久將來，膠乳探空氣球，在新材料，新工藝大突破的條件下，實(shí)現(xiàn)升空高度40000米的跨越將不在是夢。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
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