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，當推一次性使用的探空氣球價值最大。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，以及進行一些特殊物質同大氣的混合反應、陣風反應。探空氣球還能攜帶光學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領域應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個氣象探測站，需每天準時在早上七時十五分和晚上七時十五分施放探空氣球。筆者曾以制造廠技術部門身份，在廣州氣象臺天河觀測站參與施放探空氣球全過程，學習不少知識。
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米基礎上，提高到40000米甚至更高，從事設計和生產制造的技術人員，正在逐步實現(xiàn)，要趕上世界先進水平。眾所周知，搜集高空氣象要素，氣球升空高度標志著膠乳探空氣球的設計和制造水平（當然也要相關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，生產氣球的膠乳質量，各種配合助劑質量、配方設計，模型的精準對稱度，也是關鍵。因為膠乳探空氣球是無縫薄膜制品，又是在膨脹、負重狀態(tài)下使用，球身不能偏，厚度要均勻，球膜絕對不能有雜質、氣泡和劃痕。因此，在生產工藝上，必須嚴按規(guī)定技術條件，以一絲不茍的工匠精神操作。
膠乳探空氣球的生產流程十分繁瑣，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、到最后一步包裝，每一步都事關重大。凡在自檢，互檢，層檢過程中，發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定工藝條件和相應標準的產品，堅決不能流入下一工序。
生膠乳在使用前必須嚴格檢驗各項指標，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準……配合膠乳在使用前的停放，熟成，要過濾。輸膠生產過程以及浸漬槽內也要定期過濾，去除凝膠粒。凝固劑也要定期過濾和補加正丁醇。
充氣定型操作是一項細活。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，定型時的溫度、濕度、氣球定型直徑、定型時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，充氣壓力大時，球形較好。在重量一定的條件下，適當增加定型直徑，或延長定型時間，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械性能。
探空氣球爆破時的體積的大小，也是氣球升高的因素。因為球腔內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，氣球爆破時的體積大小，決定了氣球的最終升空高度。在設計配方時，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，探空氣球的配方設計，必須考慮球膜在嚴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，因為在氣球上升過程中，要經(jīng)受一段較長時間的低溫冷凍過程，因此要考慮選用成膜性能好，玻璃化溫度低，抗結晶性能優(yōu)越的膠乳。通?？蓡斡脙?yōu)質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。同時在膠乳中，采用內增塑方法，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面影響，故加入量要根據(jù)設計要求和工藝性能適當選擇耐寒劑。
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重。還有O3，能與膠乳探空氣球橡膠分子的雙鍵發(fā)生反應，使其發(fā)生龜裂。因此膠乳探空氣球在高空呈膨脹和負重工作狀態(tài)下，特別是在紫外光的強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。在應用防老劑時也必須通過試驗，掌握用量，合理確定，如一味加大防老劑用量，會適得其反。
膠乳探空氣球產品，不同于其它膠乳制品，在應用領域和設計制造方面有它的特殊性和科技含量，目前世界上能自主設計和制造的國家不多。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，同時還得到國際氣象組織認可。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，實現(xiàn)升空高度40000米的跨越將不在是夢。（文章來源于網(wǎng)絡）
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