實(shí)驗(yàn)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(rùn)濕分散劑

增稠速度選用合適酸值的樹(shù)脂控制

最終模壓粘度選用以色列進(jìn)口MgO控制

2)采用做正交表L9(34) ,對(duì)SMC配方進(jìn)行優(yōu)化

3)研究水含量對(duì)SMC增稠的不良影響

按基本配方，配制SMC樹(shù)脂糊，根據(jù)具體要求進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。

1)粘度采用BROOKFIELD粘度計(jì)測(cè)定

2)水分含量用卡爾一費(fèi)休爾法測(cè)定儀

1 起始樹(shù)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(jié)合水而產(chǎn)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。

　 　 但是，Al(OH)₃比重大，吸油量多，加入到UP樹(shù)脂中，如果不能被樹(shù)脂很好的潤(rùn)濕分散，即會(huì)給體系帶來(lái)如下問(wèn)題：

1) 體系產(chǎn)生高粘度，直接影響玻纖的浸潤(rùn)

2) 無(wú)法潤(rùn)濕，出現(xiàn)干點(diǎn)

3) 幾分鐘后會(huì)絮凝甚至沉降分層

　 　 根據(jù)DLVO理論，填料相互接近絮凝，是因?yàn)樘盍戏肿酉嗷ノ姆兜氯A力。如果能將一種帶相同電荷和側(cè)長(zhǎng)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(chǎn)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(tuán)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(rùn)濕分散劑。聚丙烯酸已被證明在粉體表面吸附并產(chǎn)生較強(qiáng)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(chǎn)生空間位阻。

　 　 從上表可知，當(dāng)填料全部選用有阻燃效果的Al(OH)3時(shí)，樹(shù)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(guò)加入偶聯(lián)劑，可有效降低樹(shù)脂糊粘度。但當(dāng)添加量超過(guò)0.15%時(shí)，效果不明顯，說(shuō)明碳酸鈣粒子表面對(duì)分散劑吸附已趨于飽和。

2 不飽和聚酯樹(shù)脂酸值對(duì)增稠過(guò)程的影響

　 　 不飽和聚酯樹(shù)脂是關(guān)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(jìn)行討論，這里我們選擇酸值不同的幾種不飽和聚酯樹(shù)脂進(jìn)行比較。

　 　 從增稠速度上來(lái)看，基本上是按酸值越大，增稠越快，即PS-520> P701> P801的順序進(jìn)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(dá)到模壓的粘度（終點(diǎn)粘度164e5），選用酸值適中的P801為SMC專(zhuān)用樹(shù)脂。

3 終點(diǎn)模壓粘度的控制

　 　 以往的SMC增稠選用氫氧化物增稠，增稠時(shí)間需要1星期。根據(jù)增稠機(jī)理，我們選用高活性以色列進(jìn)口MgO，增稠只需10H，大大縮短熟化時(shí)間，同時(shí)用量也比前者少。

增稠機(jī)理：

兩個(gè)階段 先成鹽反應(yīng)，然后配位絡(luò)合反應(yīng)

第一階段 金屬氧化物與聚酯端基－COOH進(jìn)行酸堿反應(yīng)，生成堿式鹽。

　 　 0.5%的Ca(OH)₂ 在10天左右粘度可以到達(dá)1500萬(wàn)厘泊，但后期仍處于粘度上升階段，增稠不穩(wěn)定，不利于此時(shí)進(jìn)行模壓。

　 　 選用MgO進(jìn)行增稠，前期增稠速度快，后期因?yàn)榉磻?yīng)完全粘度容易趨于穩(wěn)定，并且當(dāng)MgO用量為0.3%時(shí)，可以做到熟化10H粘度達(dá)到1500萬(wàn)，實(shí)現(xiàn)1天內(nèi)生產(chǎn)，1天內(nèi)成型。

　 　 不過(guò)，MgO用量的稍微變化，對(duì)粘度的影響很大。當(dāng)用量為0.2%時(shí)，片材熟化達(dá)不到模壓要求。當(dāng)用量為0.4%時(shí)，樹(shù)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(chǎn)時(shí)因嚴(yán)格控制稱(chēng)量MgO,這點(diǎn)比Ca(OH)₂麻煩。

4 SMC 配方的優(yōu)化

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

　 　 以上數(shù)據(jù)均為質(zhì)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(yōu)化配方為：

　 　 隨著LSA值的增大，SMC收縮率總和的值也隨之減少，且趨勢(shì)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(shù)脂中熱膨脹，部分彌補(bǔ)了由于樹(shù)脂固化收縮的原因。另外，模壓溫度越高，LSA膨脹越大，也對(duì)收縮率有影響。

● 以沖擊強(qiáng)度為參考值優(yōu)化配方為：

　 　 140-150℃階段，沖擊強(qiáng)度模壓溫度的升高而增大。說(shuō)明固化約完全，強(qiáng)度越大。但從150-160℃，沖擊強(qiáng)度開(kāi)始下降，可能是因?yàn)檫^(guò)多熱量集中在制品內(nèi)部，冷卻后UP與LSA界面間形成空的微孔，造成收縮內(nèi)應(yīng)力的緣故。

●綜合兩組配方，得到優(yōu)化配方

　 　 根據(jù)以上配方，在155℃模壓溫度，保溫時(shí)間3min，壓力15MPa下壓制樣條，測(cè)得其收縮率0.14%，沖擊強(qiáng)度為100MPa.

5 水分對(duì)增稠的影響

　 　 按配方配制樹(shù)脂混合物，通過(guò)卡爾-費(fèi)休水含量測(cè)定儀、添加適量的水來(lái)調(diào)整混合物的水分含量。

　 　 當(dāng)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(rùn)；并且最終增稠粘度卻下降，導(dǎo)致模壓時(shí)樹(shù)脂混合物與玻璃纖維的離析而影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量。所以，含水量要控制在0.15％以內(nèi)。

結(jié)論

（1）生產(chǎn)SMC片材，對(duì)樹(shù)脂糊的粘度控制很重要。

（2）采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)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(qiáng)度最佳。

（4）含水量的控制必須在0.15%。