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SMC片狀模塑料的研究(下)

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-04-21  來源:www.nogabe.com  瀏覽次數:398
核心提示:生產SMC片材,對樹脂糊的粘度控制很重要。采用正交實驗法對配方進行優化,制得合格的阻燃SMC片材。模壓溫度建議在155℃,制品的表面光澤度和沖擊強度最佳。

實驗與討論

1)前期增稠速度的控制:

初始粘度控制采用丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物作為潤濕分散劑

增稠速度選用合適酸值的樹脂控制

最終模壓粘度選用以色列進口MgO控制

2)采用做正交表L9(34) ,對SMC配方進行優化

3)研究水含量對SMC增稠的不良影響

按基本配方,配制SMC樹脂糊,根據具體要求進行相關測試。

1)粘度采用BROOKFIELD粘度計測定

2)水分含量用卡爾一費休爾法測定儀


 

1 起始樹脂糊粘度的控制


    填料選用阻燃特性的Al(OH)3,在火焰下吸收熱量釋放結合水而產生自熄作用。并能改善制品耐水性,電絕緣性和防止聚合物裂解。

樹脂糊粘度


 

    但是,Al(OH)3比重大,吸油量多,加入到UP樹脂中,如果不能被樹脂很好的潤濕分散,即會給體系帶來如下問題:

 

1) 體系產生高粘度,直接影響玻纖的浸潤

2) 無法潤濕,出現干點

3) 幾分鐘后會絮凝甚至沉降分層

    根據DLVO理論,填料相互接近絮凝,是因為填料分子相互吸引的范德華力。如果能將一種帶相同電荷和側長鏈的分散劑分子吸附包裹在填料分子表面,就能使填料分子間產生靜電排斥作用及空間位阻作用,抵消范德華力拉大分子間距離,有效起到解團聚作用。

    為此,我們特別選擇了丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物作為潤濕分散劑。聚丙烯酸已被證明在粉體表面吸附并產生較強的靜電排斥,而丙烯酸丁酯的柔性非常好,其分子鏈在顆粒間產生空間位阻。

不同分散劑對粘度的影響


    從上表可知,當填料全部選用有阻燃效果的Al(OH)3時,樹脂糊的初始粘度比較高(26000厘泊),不利于玻璃纖維的浸漬。通過加入偶聯劑,可有效降低樹脂糊粘度。但當添加量超過0.15%時,效果不明顯,說明碳酸鈣粒子表面對分散劑吸附已趨于飽和。


 

2 不飽和聚酯樹脂酸值對增稠過程的影響

    不飽和聚酯樹脂是關鍵,最根本的因素包括酸值、水分等。其中水分的影響我們將在下面進行討論,這里我們選擇酸值不同的幾種不飽和聚酯樹脂進行比較。


 

不飽和樹脂對增稠的影響

    從增稠速度上來看,基本上是按酸值越大,增稠越快,即PS-520> P701> P801的順序進行的。為了保證初期玻璃纖維的充分浸漬(初期粘度8800),以及熟化后最終能達到模壓的粘度(終點粘度164e5),選用酸值適中的P801為SMC專用樹脂。


 

3 終點模壓粘度的控制

    以往的SMC增稠選用氫氧化物增稠,增稠時間需要1星期。根據增稠機理,我們選用高活性以色列進口MgO,增稠只需10H,大大縮短熟化時間,同時用量也比前者少。

增稠機理:

兩個階段 先成鹽反應,然后配位絡合反應

第一階段 金屬氧化物與聚酯端基-COOH進行酸堿反應,生成堿式鹽。

不同氧化鎂含量對增稠的影響

    0.5%的Ca(OH)2 在10天左右粘度可以到達1500萬厘泊,但后期仍處于粘度上升階段,增稠不穩定,不利于此時進行模壓。


 

    選用MgO進行增稠,前期增稠速度快,后期因為反應完全粘度容易趨于穩定,并且當MgO用量為0.3%時,可以做到熟化10H粘度達到1500萬,實現1天內生產,1天內成型。


 

    不過,MgO用量的稍微變化,對粘度的影響很大。當用量為0.2%時,片材熟化達不到模壓要求。當用量為0.4%時,樹脂糊增稠太快,不利于玻璃纖維的浸漬,甚至最終太硬不能模壓。因此生產時因嚴格控制稱量MgO,這點比Ca(OH)2麻煩。


 

4 SMC 配方的優化

以SMC模壓樣條的收縮率(間接表示光澤度)和沖擊強度為參考值優化配方,做正交表L9(34),如下:
 

不同用量氧化鎂對增稠的影響

    以上數據均為質量百分比,玻璃纖維含量為23%


 

    由正交表可以看到,

●以收縮率(光澤度)為參考值優化配方為:

SMC配方

    隨著LSA值的增大,SMC收縮率總和的值也隨之減少,且趨勢明顯。這是由于片狀模塑料在模壓溫度升高后熱塑性LSA在UP樹脂中熱膨脹,部分彌補了由于樹脂固化收縮的原因。另外,模壓溫度越高,LSA膨脹越大,也對收縮率有影響。

● 以沖擊強度為參考值優化配方為:

以沖擊強度為參考的配方

    140-150℃階段,沖擊強度模壓溫度的升高而增大。說明固化約完全,強度越大。但從150-160℃,沖擊強度開始下降,可能是因為過多熱量集中在制品內部,冷卻后UP與LSA界面間形成空的微孔,造成收縮內應力的緣故。


 

●綜合兩組配方,得到優化配方

SMC優化后配方

    根據以上配方,在155℃模壓溫度,保溫時間3min,壓力15MPa下壓制樣條,測得其收縮率0.14%,沖擊強度為100MPa.


 

5 水分對增稠的影響

    按配方配制樹脂混合物,通過卡爾-費休水含量測定儀、添加適量的水來調整混合物的水分含量。

含水量對增稠的影響

    當水分含量增加到0.2%,初期增稠的速度快,不利于玻璃纖維的浸潤;并且最終增稠粘度卻下降,導致模壓時樹脂混合物與玻璃纖維的離析而影響產品的最終質量。所以,含水量要控制在0.15%以內。


 

結論

(1)生產SMC片材,對樹脂糊的粘度控制很重要。

(2)采用正交實驗法對配方進行優化,制得合格的阻燃SMC片材。

(3)模壓溫度建議在155℃,制品的表面光澤度和沖擊強度最佳。

(4)含水量的控制必須在0.15%。

 
 
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