模压成型

第四章 模压成型
碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加
课件
4.3.2 SMC
O C OMOH
O
O
O
+
HO C
C OMO C
的 组 分 及 其 性 能
O C OMOH
O
O
O
+
HOMO C
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。
4.3.1 SMC 的 特 点 与 种 类
第四章 模压成型
课件
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。
4.3.1 SMC
的 特 点 渗透增稠SMC — ITP－SMC (Interpeneterating Thicking Process-SMC) 与 种 不需要普通SMC所需的专门熟化室，具 类
第四章 模压成型
SMC具有的特点：
课件
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
4.3.1 SMC 的 特 点 与 种 类
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
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。
第四章 模压成型
粘 度
课件
4.3.2 SMC
3
2 1
的 组 分 及 其 性 能
理想增稠曲线
时间
1－浸渍阶段；2－增稠阶段；3－贮存阶段
第四章 模压成型
（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： MgO、 Mg(OH)2、 CaO、 Ca(OH)2
第四章 模压成型
课件
（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 增稠速度与树脂酸值成 比例。酸值为零时增稠剂无 增稠效果，酸值愈高，增稠 效果愈明显。
4.3.2 SMC
105 104 粘 103 度 （ 102 ） 10 酸值：29 6
Pa.S
的 组 分 及 其 性 能
第四章 模压成型
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
课件
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
镁盐的络合反应
第四章 模压成型
课件
4.3.2 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。
第四章 模压成型
4.3.2.2 交联剂、引发剂、阻聚剂
课件
4.3.2 SMC
降低树脂的粘度，可与聚酯发生共聚反应， C O CH2 CH CH2 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
CH CH2
O
的 组 分 及 其 性 能
C O CH2 CH CH2
第四章 模压成型
热收缩 热膨胀 固化收缩和热收 缩（141℃) 固化结束（141℃)
课件
4.3.2 SMC
最终体积 树脂膨胀2.8％
的 组 分 及 其 性 能
初期体积
冷却 最终体积
树脂收缩7Байду номын сангаас1％
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
第四章 模压成型
（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－醋酸乙烯共聚物 PVAc
Mg O
课件
4.3.2 SMC
103 粘 度 （ 102 ） 10
10 份
5份 2份 1份
Pa.S
的 组 分 及 其 MgO增稠的效果，与MgO活性和 性 加入量有很大的关系。 能
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
60 120 180 时间（min）
MgO用量对不饱 和聚酯增稠特性 的影响
第四章 模压成型
4.3.2.4 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
课件
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
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。
度 （ 103 Pa.S
课件
4.3.2 SMC
1
2 3 4
） 102 10 1.0
的 组 分 及 其 性 能
Ca(OH)2决定系统的起始增稠 特性，CaO决定系统能达到的 最高粘度水平。总含钙量一定 时，CaO越多，初期增稠越缓 慢，最终粘度越高。
0.1
1
10 时间（d）
100
CaO/Ca(OH)2增稠剂系统对 树脂的增稠特性(含6％Ca)
第四章 模压成型
（1）低收缩添加剂的作用机理
课件
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
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。
0.25 线 收 0.20 缩 率 0.16
课件
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
1 2 3
低收缩剂的种类、用量与线收缩 率的关系 1－氯醋共聚物； 2－聚苯乙烯； 3－聚乙烯
0.01 15 20 25 30 添加量（重量份）
第四章 模压成型
4.3.2.5 无机填料
第四章 模压成型 4.3 SMC成型工艺
4.3.1 SMC的特点与种类
课件
4.3.1 SMC 的 特 点 与 种 类
4.3.1.1 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。 使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。
第四章 模压成型
（1）增稠剂的选用原则
课件
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；
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
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；
第四章 模压成型
课件
4.3.2 SMC
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
的 组 分 及 其 性 能
第四章 模压成型
4.3.2.3 增稠剂
课件
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
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。 通过增稠剂控制SMC从生产到 使用全过程的粘度变化
1.0
0 10 20
0 30 40 50 时间（h） 60
树脂酸值对增稠速度的影响
第四章 模压成型
b、增稠剂活性的影响
课件
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。
104
4.3.2 SMC
c、微量水分的影响 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。
增加MgO用量会显著降低SMC的耐水性
第四章 模压成型
增稠剂复合使用增稠效果更好： 5 10 CaO/Ca(OH)2； MgO/ CaO； 4 CaO/Mg(OH)2等 粘 10 增稠剂用量一般在3％左右
1-CaO3.8%、 Ca(OH)22.9%; 2-CaO4.1%、 Ca(OH)22.5%; 3-CaO4.6%、 Ca(OH)22.1%; 4-CaO4.8%、 Ca(OH)21.6%;
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。
第四章 模压成型
4.3.2 SMC的组分及其性能
4.3.2.1 不饱和聚酯树脂
课件
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
（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
O
苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯等。
O CH2 C C O CH3 CH3
第四章 模压成型
课件
4.3.2 SMC
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。
的 组 分 及 其 性 能
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。 用量过少，产品固化不足。
课件
4.3.2 SMC
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 渍。另一方面，较高的温度能（ 的 使浸渍后的系统粘度迅速增快） 组 并达到更高的增稠水平。
x10 Pa.S
1
分 及 其 性 能
若缩短贮存 SMC 的启用期， 可将其在 45℃ 烘房内进行稠化， 若延长贮存期，应在较低的温 度(小于25℃)下存放。
第四章 模压成型
热塑性聚合物加入到热固性树脂中的低收缩机理：
课件
4.3.2 SMC
的 组 分 及 其 性 能
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。
第四章 模压成型
课件
4.3.1.2 SMC的种类 BMC—Bulk Molding Compound，块状模塑料 4.3.1 SMC 的 特 点 与 种 类
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
课件
4.3.1 SMC 的 特 点 与 种 类
第四章 模压成型
高强SMC
课件
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。
0
0 1 2 3 4 时间（h） 5
树脂增稠与温度的关系
第四章 模压成型
（4）增稠机理 两个阶段 第一阶段
O C OH
O C OH
课件
4.3.2 SMC
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
的 组 分 及 其 性 能
+
MO
C OMOH
O
+
M(OH)2
C OMOH
+
H2O
第四章 模压成型
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)
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。
课件
4.3.1 SMC 的 特 点 与 种 类
第四章 模压成型
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。
5 2 粘 3 度 10 （ 5 ） 2 102 5 2 0
1%
0 .750 .5 0 .3
1.5 0.1
的 组 分 及 其 性 能
0
树脂增稠特性与含水量的关系 ( 曲线上 所注数字为树脂糊系统中所含水分％)
Pa.S
2
4 6 时间（h）
8
第四章 模压成型
d、温度的影响
随温度升高，增稠速度加快
2 55 45 35 25℃