SMC成型工艺

课件第四章模压成型4.3SMC成型工艺4.3.1SMC的特点与种类4.3.1.1SMC(片状模塑料，SheetMoldingCompound)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。4.3.1SMC的特点与种类课件第四章模压成型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4.3.1SMC的特点与种类课件第四章模压成型4.3.1.2SMC的种类BMC—BulkMoldingCompound，块状模塑料4.3.1SMC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第四章模压成型TMC—厚片状模塑料(5.08cm厚，2英寸)4.3.1SMC的特点与种类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。课件第四章模压成型结构SMCSMC—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/RSMC—D/R4.3.1SMC的特点与种类结构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。课件第四章模压成型高强SMC①HMC(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)②XMC(几乎没有填料，纤维含量70～80%，定向连续纤维，20~30%聚酯树脂)4.3.1SMC的特点与种类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。课件第四章模压成型低收缩SMC—LS—SMC(LomShrinkage-SMC)渗透增稠SMC—ITP－SMC(InterpeneteratingThickingProcess-SMC)4.3.1SMC的特点与种类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。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。课件第四章模压成型4.3.2SMC的组分及其性能4.3.2.1不饱和聚酯树脂4.3.2SMC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课件第四章模压成型4.3.2.2交联剂、引发剂、阻聚剂降低树脂的粘度，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。4.3.2SMC的组分及其性能常用的交联剂苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯等。CHCH2CCCH3CH2OOCH3CCOOOOCH2CH2CHCH2CHCH2课件第四章模压成型必须满足的要求：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。4.3.2SMC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。课件第四章模压成型防止不饱和聚酯树脂在室温下交联聚合目的：延长贮存期4.3.2SMC的组分及其性能随阻聚剂加入量增多凝胶时间增长课件第四章模压成型4.3.2.3增稠剂4.3.2SMC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课件第四章模压成型4.3.2SMC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；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。课件第四章模压成型理想增稠曲线1－浸渍阶段；2－增稠阶段；3－贮存阶段4.3.2SMC的组分及其性能时间粘度123课件第四章模压成型（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)2MgO增稠的效果，与MgO活性和加入量有很大的关系。4.3.2SMC的组分及其性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MgO用量对不饱和聚酯增稠特性的影响增加MgO用量会显著降低SMC的耐水性时间（min）60120180粘度（Pa.S）103102101.0MgO10份5份2份1份课件第四章模压成型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%;4.3.2SMC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；CaO/Mg(OH)2等增稠剂用量一般在3％左右CaO/Ca(OH)2增稠剂系统对树脂的增稠特性(含6％Ca)时间（d）0.1110100粘度（Pa.S）105104103102101.01234Ca(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。课件第四章模压成型（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。4.3.2SMC的组分及其性能树脂酸值对增稠速度的影响时间（h）102030405060粘度（Pa.S）105104103102101.00酸值：2960课件第四章模压成型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。4.3.2SMC的组分及其性能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％)时间（h）02468粘度（Pa.S）10452103521025200.11.50.30.50.751%课件第四章模压成型d、温度的影响随温度升高，增稠速度加快提高温度可降低树脂系统发生化学增稠前的粘度，以利于树脂糊的输送和对纤维的浸渍。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。4.3.2SMC的组分及其性能树脂增稠与温度的关系若缩短贮存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。时间（h）012345粘度x10（Pa.S）2105525℃3545课件第四章模压成型（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。4.3.2SMC的组分及其性能COOH+MOCOOMOHCOOH+M(OH)2COOMOH+H2O课件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4.3.2SMC的组分及其性能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。COOMOH+CHOOCOOMOCOCOOMOH+CHOMOOCOOMOMOCO课件第四章模压成型碱式盐与聚酯分子中的酯基(氧原子)以配位键形成络合物4.3.2SMC的组分及其性能第二阶段镁盐的络合反应课件第四章模压成型Ca盐的络合反应4.3.2SMC的组分及其性能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。课件第四章模压成型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4.3.2SMC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。课件第四章模压成型（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。4.3.2SMC的组分及其性能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。课件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：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。4.3.2SMC的组分及其性能课件第四章模压成型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4.3.2SMC的组分及其性能固化结束（141℃)热收缩最终体积树脂膨胀2.8％树脂收缩7.1％最终体积冷却固化收缩和热收缩（141℃)热膨胀初期体积课件第四章模压成型（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4.3.2SMC的组分及其性能添加量（重量份）15202530线收缩率0.250.200.160.01312课件第四章模压成型4.3.2.5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：4.3.2SMC的组分及其性能随填料加入量增加，树脂糊粘度增大，导致配料和浸渍作业困难，密度增大。课件第四章模压成型（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。4.3.2SMC的组分及其性能课件第四章模压成型（2）填料的性能及选择性能指标：细度、油吸附量、触变性。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60μ12％重钙44μ15％4.3.2SMC的组分及其性能课件第四章模压成型触变性：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。4.3.2SMC的组分及其性能课件第四章模压成型经常选用的有：碳酸钙＋瓷土吸油值低，流动性差流动性好，