下面就影響混合過程的一些主要因素作一簡要的討論。
(1)樹脂體系的黏度 樹脂體系的黏度要控制在一定的范圍內(nèi),以使其對增強材料的離析傾向產(chǎn)生最小的影響。就成型過程而言,為防止因某一組分優(yōu)先流動而導(dǎo)致制品產(chǎn)生空穴和不均勻性的現(xiàn)象,樹脂體系應(yīng)有較高的黏度。但是從混合過程來說,過高的黏度會造成制品的拉伸和沖擊強度急劇下降。因此,樹脂體系的黏度應(yīng)在以上兩方面取得適當(dāng)?shù)钠胶狻?br />
樹脂的原始黏度對混合性能有很大的影響。對乙烯基甲苯改性聚酯樹脂而言,當(dāng)其黏度為25Pa·s時,對混合過程最為有利,而且單體揮發(fā)分小,可在較高的溫度(154'C)下成型。
(2)填料 礦物填料的類型及用量可以調(diào)節(jié)樹脂體系的黏度及成型時的流動特性。填料的吸油值是一個重要的性質(zhì),而且填料類型、形狀對制品性能的影響,在混合過程中也應(yīng)加以考慮。填料的水分含量應(yīng)保持在1%以下。
(3)增強材料 劍麻型預(yù)混料能獲得比玻璃纖維型預(yù)混料高得多的黏度,且制品空隙率低、表面光潔、不易產(chǎn)生纖維離析。石棉型預(yù)混料不易受混合方法和混合時間變化的影響,機械強度和低的吸水率,但在混合過程中容易產(chǎn)生纖維離析現(xiàn)象。為減弱這種傾向,混合器的槳與混合室壁的間隙至少不少于6.4mm,混合時間一般在3-4min以內(nèi)。另外,采用快速浸潤但含有不溶解型浸潤劑的高集束型玻璃纖維(HSI型玻璃纖維),在混合過程中能保持良好的集束,并且所制得的預(yù)混料的拉伸強度,特別是在熔接線區(qū)的強度能比普通玻璃纖維預(yù)混料的強度提高近50%。中等集束性玻璃纖維可用于配制低玻璃纖維含量(約3%-10%)的預(yù)混料。它的優(yōu)點是纖維的損傷較少,但制品表面質(zhì)量及成型性差。當(dāng)配制高玻璃纖維含量(達35%)的預(yù)混料時,由于需要較長的混合時間,因此,須迅速,均勻的加入,以防止先加入的玻璃纖維受到損傷。
(4)混合溫度 熱混合可改善混合工藝,提高制品強度。在熱混合中,所有組分開始時都是溫?zé)岬?。樹脂和填料?9-54℃之間按常規(guī)方法混合。玻璃纖維至少應(yīng)預(yù)熱到66℃,并少量、分批加人混合器內(nèi)。這樣制成的預(yù)混料與室溫下混合的預(yù)混料相比,其彎曲度可從113MPa提高到157MPa,壓縮強度可從167MPa提高到168MPa,彎曲模量可從8GPa提高到15GPa,拉伸強度可從62MPa提高到83MPa。此外,雖然熱混合的成本高20%,但能獲得表面質(zhì)量優(yōu)良的制品。
(5)混合時間 混合時間對制品的性能有較大的影響。增加混合時間,將降低制品的力學(xué)性能,如對含35%高集束性玻璃纖維的物料進行熱混合時,如混合時間由5min分別延長至8min, 13min, 30min時,制品的彎曲強度分別由原來的117MPa降低到113MPa、83.3MPa和65MPa。在BMC配制中一個突出的問題是攪拌時纖維被分成單根并會被擠碎。在混合時,可溶性纖維比不可溶性纖維的長度下降大得多。另外在加工過程中如操作不嚴格,則制品的性能會不穩(wěn)定。采用電流計可以記錄混料機運轉(zhuǎn)中的耗電量的變化,從而可以指示纖維破損等情況,實際上攪拌速度加快,混合機耗電量大,攪拌時間延長等都會造成纖維的嚴重破壞。
圖3-5是經(jīng)不同攪拌時間后產(chǎn)生的過短纖維所占比例(對于不溶性纖維),拉伸強度隨攪拌時間的延長反而會明顯下降。由此可見纖維的降級大部分是發(fā)生在開始混合攪拌的10min內(nèi),而這恰好是常用的攪拌時間,而時間過短時又難于將其攪拌均勻。混合時間與制品沖擊強度的關(guān)系如圖3-6所示。
(6)混合裝置的影響 在以批混法配制玻璃纖維預(yù)混料時,普遍使用的是“槳葉”或“轉(zhuǎn)子”式的混合器,它能使每批混合料的各組分產(chǎn)生強烈的混合作用。適當(dāng)控制槳葉(轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)速,可以獲得混合均勻而增強材料的集束性又不受破壞的混合效果。
(7)加料順序 混合時各組分的加人次序和每次加料后的混合時間都非常重要。加料不能太快,以免混合不均勻;也不能太慢,以免引起纖維束和材料的破壞,從而降低材料的強度?;旌弦膊荒苓^早地停止,以免在混合物中存在未浸潤的纖維,從而影響外觀及模制品的性能?;谕瑯拥脑?,一般是在其他各組分己混合好后才均勻而緩慢地將玻璃纖維加人,而不是一下將其扔進混合器內(nèi)。較好的辦法是采用機械供料器,使玻璃纖維能均勻地分布在混合器的整個區(qū)域內(nèi)。