SMC模压成型工艺介绍

O C OMOH
O
C OH + M(OH)2
O
C OMOH + H2O
.21.
SMC的组分及其性能
碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加
O
O
C OMOH + HO C
O
O
C OMO C
O
O
C OMOH + HOMO C
O
O
C OMOMO C
MgO和MgOH的碱式盐不进行此脱水反应， CaO和CaOH碱式盐可继续进行此脱水反应。
粘 103
MgO、 Mg(OH)2、 CaO、 Ca(OH)2
度 （
102
Pa.S
）
10
应用较广的增稠剂
特点：增稠速度快，短时间内
能达到最高粘度
1.0
MgO增稠的效果，与MgO活性和加 入量有很大的关系。
增加MgO用量会显著降低SMC的耐水性
Mg O
10 份
5份
2份 1份
60 120 180 时间（min）
.33.
SMC的组分及其性能
经常选用的有：
碳酸钙 ＋ 吸油值低， 流动性差
瓷土
流动性好， 不易染色
石棉，滑石粉 —— 流动性好，吸油值高。
.34.
SMC的组分及其性能 内脱模剂
SMC成型工艺中，必须采用内脱模剂。
内脱模 机理：
内脱模剂是一些熔点比模制温度稍低的化合物。 与液态树脂相溶，但与固化后的树脂不相容。 制品加热成型时，脱模剂从内部逸出到模压料 与模具接触的界面处，融化并形成障碍，阻止 粘着，达到脱模的目的。
若缩短贮存SMC的启用 0

期，可将其在45℃烘房内进行
0
1
23 45
时间（h）
稠化，若延长贮存期，应在较
低的温度(小于25℃)下存放。
树脂增稠与温度的关系
.20.
SMC的组分及其性能
（4）增稠机理
两个阶段 第一阶段
金属氧化物或氢氧化物与聚酯端基－ COOH进行酸碱反应，生成碱式盐。
O
C OH + MO
.22.
SMC的组分及其性能
第二阶段
碱式盐与聚酯分子中的酯
基(氧原子)以配位键形成络合物
镁盐的络合反应
.23.
SMC的组分及其性能
Ca盐的络合反应 聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。 第一阶段的反应对于达到熟化粘度的时间有决定 意义，是分子质量提高和络合反应的基础。 第二阶段反应对于加速稠化，提高最终熟化粘度 有重要作用。
4) 增稠后的粘度，在贮存期内必须稳定在可模压的范 围内；
5) 增稠作用在生产中应该有稳定的重现性。
.14.
SMC的组分及其性能
粘 度
3 2 1
时间
理想增稠曲线 1－浸渍阶段；2－增稠阶段；3－贮存阶段
.15.
SMC的组分及其性能
（2）增稠剂的品种及使用
常用的增稠剂：
IIA族金属氧化物或氢氧化物：
.6.
SMC的特点与种类
高强SMC
① HMC(几乎没有填料，纤 维含量60～80%、定向分布、 短切，树脂含量35%以下)
② XMC(几乎没有填料，纤维含 量70～80%， 定向连续纤维， 20~30%聚酯树脂)
具有极好的流动性 和成型表面，制品 强度是普通SMC制 品的3倍。 制品在一定方向的 强度为钢材的4倍， 质量仅为钢材的 1/2。
.17.
SMC的组分及其性能
（3）影响增稠效果的因素(除增稠剂类型和用量外)
a、聚酯树脂酸值的影响
105
104
增稠速度与树脂酸值
粘 度 103
成比例。酸值为零时增稠剂 （
Pa.S
无增稠效果，酸值愈高，增 102
稠效果愈明显。
）
10
酸值：29 6
1.0 0
0 10 20 30 40 50
60
时间（h）
3-CaO4.6%、 Ca(OH)22.1%; 10
4-CaO4.8%、 Ca(OH)21.6%;
1.0
Ca(OH)2决定系统的起始增稠特性， 0.1
CaO决定系统能达到的最高粘度水
100
2 3
4
1
10
时间（d）
平。总含钙量一定时，CaO越多， 初期增稠越缓慢，最终粘度越高。
CaO/Ca(OH)2增稠剂系统对 树脂的增稠特性(含6％Ca)
使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。
.2.
SMC的特点与种类
SMC具有的特点：
1) 制品的重现性好， SMC的制造不易受操作者和外界条 件的影响 2) 加工制品操作处理方便，不粘手 3) 作业环境清洁，大大改善了劳卫环境 4) 片材质量均匀，适宜压制截面变化不大的大型薄壁制品 5) 树脂和玻璃纤维可以流动，可成型带肋条和凸部的制品 6) 成型的制品表面光洁度高 7) 生产效率高、成型周期短、成本低
触变性： 当物料受外力作用时，粘度显著下降，而当 外力消除时粘度又逐渐恢复的特性。
不宜选用触变效应高的填料,（易使树脂、纤维分离）。 综上，选择填料时应考虑： （1）比重低 ; （2）吸油值低; （3）不易腐蚀; （4）成本低; （5）易分散，不要求均一粒径; （6）无杂质，色泽洁白； （7）满足制品性能要求。
树脂酸值对增稠速度的影响
.18.
SMC的组分及其性能
b、增稠剂活性的影响
增稠剂活性愈高，增稠效果愈好，增稠剂贮存过 程中活性下降，应注意隔绝空气。
c、微量水分的影响
104
0 .750 . 0 .
5 1%
53
微量水分(0.1～0.8％)对增稠初
期，可提高增稠速度。若含1％ 以上的水分，则增稠效果变慢。
.26.
SMC的组分及其性能
热塑性聚合物加入到热固性树脂中的低收缩机理： 树脂受热时膨胀，热固性树脂与热塑性树脂
的固化时间不同，热固性树脂首先聚合固化，其 在热塑性树脂的热膨胀压力下不能收缩；待温度 下降时，热塑性树脂固化收缩，而周围的热固性 树脂已固化定型，使得热塑性树脂只能在局部收 缩造成微孔，而不会使整体收缩变形。
细度： 粒径要求小于120μm（120目）。 88μm（170目，水泥细度） 60μm（200目）
颗粒太粗容易分离沉淀；太细、吸油率高，树脂用量大。
油吸附量： 填料被亚麻仁油润湿的质量百分比。
要求有较低的油吸附量。
轻钙 3μ 油吸附量 55～58％
重钙 60μ
12％
重钙 44μ
15％
.32.
SMC的组分及其性能
共聚物
PVAc
0.25
线
收
缩 率
0.20
0.16
低收缩剂的种类、用量与线收缩 率的关系
1
2 1－氯醋共聚物；2－聚苯乙烯； 3－聚乙烯
3
0.01
15 20 25 30 添加量（重量份）
.29.
SMC的组分及其性能
无机填料
属惰性物质 作用： 1、降低材料成本；
2、改善制品性能。 缺点： 随填料加入量增加，树脂糊粘度
.24.
SMC的组分及其性能
低收缩添加剂 一般聚酯树脂的固化收缩率为7％～10％，加
入低收缩添加剂后可大幅度降低收缩率，使收缩率 接近于零，还可使SMC制品表面光滑、无裂纹。
低收缩添加剂均为热塑性高分子聚合物 一般掺量为5％左右
热塑性聚合物的存在使固化时间延长， 放热峰温度下降，对不饱和聚酯交联网络起 增速作用，降低了树脂体系的强度。
.7.
SMC的特点与种类 低收缩SMC —LS—SMC (Lom Shrinkage-SMC)
采用低收缩树脂或加入热塑性低收缩添加剂制 造，成品收缩可趋于零。适于制造尺寸精度高和表面 光洁度高的制品。
渗透增稠SMC —ITP－SMC (Interpeneterating
Thicking Process-SMC)
CH CH2
O
CH2 C C O CH3 CH3
.10.
SMC的组分及其性能
（2）引发剂
必须满足的要求：
贮存、操作安全；室温下不分
解；制得的SMC贮存期长，达到温
度时能迅速分解、交联；价格便宜。
引发剂的用量需进行控制：
用量过多：产物分子质量较低，力学性能差；反应 速度过快，树脂急剧固化收缩，制品容易开裂。
.9.
SMC的组分及其性能
交联剂、引发剂、阻聚剂
（1）交联剂
降低树脂的粘度，可与聚酯发 生共聚反应，使聚酯大分子通过交联 单体自聚的“链桥”而交联固化，改 善制品硬度、耐腐蚀性能等。
常用的交联剂
O C O CH2 CH CH2
C O CH2 CH CH2 O
苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯等。
增大，导致配料和浸渍作业困难， 密度增大。
.30.
SMC的组分及其性能
（1）填料的类型 硅酸盐类： 石棉、滑石粉、瓷土、氧化硅、硅藻土、
火山灰、粉煤灰、玻璃微球等。 碳酸盐类： 轻质碳酸钙、重质碳酸钙。 硫酸盐类： 硫酸钡、硫酸钙。 氧化物类： 氧化铝粉、钛白粉等。
.31.
SMC的组分及其性能
（2）填料的性能及选择 性能指标： 细度、油吸附量、触变性。
用量过少，产品固化不足。
.11.
SMC的组分及其性能
（3）阻聚剂 防止不饱和聚酯树脂在室温下交联聚合
目的： 延长贮存期
随阻聚剂加入量增多凝胶时间增长
.12.
SMC的组分及其性能 增稠剂
SMC在压制成型、贮存、运输 过程中均需要有较高的粘度(制备 SMC时要求粘度低，浸渍纤维)，粘 度的提高通过增稠剂实现。
MgO用量对不饱 和聚酯增稠特性 的影响
.16.
SMC的组分及其性能
增稠剂复合使用增稠效果更好：
CaO/Ca(OH)2； MgO/ CaO；105
CaO/Mg(OH)2等
粘
度 104
1
增稠剂用量一般在3％左右
（ 103
Pa.S
1-CaO3.8%、 Ca(OH)22.9%; ） 102
2-CaO4.1%、 Ca(OH)22.5%;
.3.
SMC的特点与种类
SMC的种类 BMC—Bulk Molding Compound，块状模塑料
改良了的预混块状成型材料，可用于压制和挤出成型
与SMC区别： BMC纤维含量较低，长度较短，填
料含量较大，因而BMC强度较SMC低。 BMC适用于制造小型制品 SMC用于生产大型薄壁制品
.4.
SMC的特点与种类 TMC—厚片状模塑料(5.08cm厚，2英寸) SMC—片状模塑料(0.63cm厚，1/4英寸)
.25.
SMC的组分及其性能
（1）低收缩添加剂的作用机理
当SMC在模具中加热固化时，随体系的温度升高， 树脂发生热膨胀，聚酯与苯乙烯开始发生聚合，相当于 其在热塑性聚合物的内压力下进行固化，因而在未发生 收缩前就被固定下来了。即热塑性树脂热膨胀力阻止了 聚酯固化时的收缩。
热塑性树脂固化稍迟，虽然聚合降温时也发生收 缩，但是此时周围热固性树脂已经固化，故只能形成局 部微孔收缩而不能形成整体收缩。
厚度增大，纤维随机分布，增 强了物料混合效果，流动性提高，改 善了浸透性。由于聚乙烯薄膜用量的 减少，降低了模塑料成本。
.5.
SMC的特点与种类
结构SMC SMC—R (纤维不规则分布) SMC—C (连续纤维单向分布) SMC—D (不连续纤维定向分布) SMC—C/R SMC—D/R 结构SMC的纤维含量一般在50% 以上。纤维含量高，纤维定向分布使 强度得到很大改善。
.27.
SMC的组分及其性能
热膨胀
热收缩
固化结束 （141℃)
固化收缩和热收 缩（141℃)
初期体积
冷却
最终体积 树脂膨胀2.8％
树脂收缩7.1％ 最终体积
普通不饱和聚酯树脂与低收缩不饱和聚酯固化时的体积变化
.28.
SMC的组分及其性能
（2）低收缩添加剂的选择
常见的低收缩添加剂：
聚氯乙稀 PVC；聚苯乙烯 PS ； 聚乙烯 PE；氯乙烯－醋酸乙烯
粘2
度 （
103
5
Pa.S
）2
1.5 0.1
0
树脂增稠特性与含水量的关系(曲线上所 102
注数字为树脂糊系统中所含水分％)
5
2
0
2
4
6
8
时间（h）
.19.
SMC的组分及其性能
d、温度的影响
随温度升高，增稠速度加快
2 55 45 35
25℃
x10 Pa.S
提高温度可降低树脂系统 粘 发生化学增稠前的粘度，以利 度 于树脂糊的输送和对纤维的浸 （ 1 渍。另一方面，较高的温度能 使浸渍后的系统粘度迅速增快 ） 并达到更高的增稠水平。
不需要普通SMC所需的专门熟化室，具有室温下 24小时不粘手的特点。制品具有高度刚性、耐冲击性、 尺寸稳定性的特点。
.8.
SMC的组分及其性能
不饱和聚酯树脂
（1）低粘度，便于浸渍玻纤 （2）易同增稠剂反应，满足增稠要求 （3）固化迅速，提高生产效率 （4）热强度较高，保证脱模时制品不被损坏 （5）有足够的韧性，在制件发生某些变形时不致开裂
SMC成型工艺介绍
.1.
SMC的特点与种类
SMC(片状模塑料，Sheet Molding Compound)的特点
SMC基本组成：不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、 交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合 物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜(聚乙烯 或聚丙烯薄膜)形成的片状模压成型材料。
通过增稠剂控制SMC从生产到 使用全过程的粘度变化
.13.
SMC的组分及其性能
（1）增稠剂的选用原则
1) 在制备时，要求粘度很低，以保证树脂对玻璃纤维 和填料的充分浸渍；
2) 当纤维和填料被浸渍后，又要求粘度迅速增高，以 适应贮运和模压操作；
3) 增稠后的坯料，在模压温度下能迅速充满模腔，并 使树脂与纤维不发生离析；