本文介紹了三種用于SMC/BMC的環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂：彈性體增韌的環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂、雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂和酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，簡(jiǎn)述了樹(shù)脂的基本指標(biāo)、力學(xué)性能和增稠特性，推薦了相關(guān)的應(yīng)用配方。

1、前言

       SMC/BMC作為一種高效率機(jī)械化生產(chǎn)的復(fù)合材料制造工藝，從誕生到現(xiàn)在一直備受復(fù)合材料工業(yè)界的關(guān)注。

       SMC/BMC工藝的優(yōu)點(diǎn)很明顯：產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，制造不容易受到操作者和外界條件的影響，加工制品操作處理方便，不粘手，產(chǎn)品表面光潔度好，無(wú)須二次涂裝，片材質(zhì)量均勻，適宜壓制薄壁制品，樹(shù)脂和玻璃纖維可以在一定條件下流動(dòng)，可成型帶肋或凸部的制品，成型的制品表面光潔度高，生產(chǎn)效率高，成本低，作業(yè)環(huán)境清潔，大大改善了勞動(dòng)環(huán)境。 

       SMC/BMC是用不飽和聚酯樹(shù)脂、固化劑、增稠劑、填料和低收縮/低輪廓添加劑等混合而成的樹(shù)脂糊浸潤(rùn)短切纖維氈或粗紗得到的模壓料，可以按照客戶(hù)的需求最終實(shí)現(xiàn)制品的阻燃、零收縮和A級(jí)表面等特性。

       SMC/BMC要求樹(shù)脂具有以下特點(diǎn)：粘度適中，便于浸漬增強(qiáng)材料；易同增稠劑反應(yīng)，滿(mǎn)足增稠的要求；可降低收縮性；固化迅速，提高生產(chǎn)效率；具有較高的耐熱強(qiáng)度和一定的韌性；在制品脫模時(shí)，不易損壞或開(kāi)裂。

       SMC/BMC一般采用鄰、間苯型不飽和聚酯樹(shù)脂，隨著制品性能要求提高，尤其是SMC/BMC自從實(shí)現(xiàn)商業(yè)化以來(lái)，一直追求耐蝕、耐熱和高效，不斷滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)不同領(lǐng)域的要求。華昌公司開(kāi)發(fā)了三款環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂以滿(mǎn)足市場(chǎng)高端需求。

       本文介紹的MFE系列環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，具有中等或高反應(yīng)活性，滿(mǎn)足了SMC/BMC對(duì)樹(shù)脂易同增稠劑反應(yīng)的要求。同時(shí)具有很高的機(jī)械性能和耐熱性，當(dāng)與不同低收縮劑及功能助劑搭配使用時(shí)，可以得到高光澤、零收縮和A級(jí)表面等特性。

2、 MFE 751高韌性可增稠環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂 

       MFE 751是橡膠彈性體增韌的環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因而增稠效果明顯，而且重復(fù)性非常好，能適合各種模壓條件，在纖維含量較高的模壓制品中，具有良好的浸漬性能，并且其反應(yīng)性明顯高于其它增稠乙烯基酯樹(shù)脂，生產(chǎn)周期也能有所縮短。

       MFE 751在原有的耐熱、耐腐蝕樹(shù)脂的基礎(chǔ)上，更表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能，韌性突出，耐溫性能和耐化學(xué)性能，均可與環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂相媲美。 

                                                      MFE 751液體樹(shù)脂指標(biāo)和澆鑄體力學(xué)性能見(jiàn)表1和表2。

       橡膠彈性體通過(guò)其活性端基，與環(huán)氧樹(shù)脂中活性基團(tuán)(如環(huán)氧基、羥基等)或不飽和有機(jī)一元羧酸反應(yīng)形成嵌段。正確控制反應(yīng)性橡膠在環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂體系中的相分離過(guò)程是增韌成功的關(guān)鍵。橡膠能使環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂顯著提高斷裂韌性，人們?cè)谶@一領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究。通過(guò)調(diào)節(jié)橡膠和環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的溶解度參數(shù)，控制凝膠化過(guò)程中相分離形成的海島結(jié)構(gòu)，以分散相存在的橡膠粒子中止裂紋、分枝裂紋、誘導(dǎo)剪切變形，從而提高環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的斷裂韌性。 

       用橡膠彈性體來(lái)改性環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面都取得了較大成果。隨著橡膠嵌段含量增加，環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的沖擊強(qiáng)度、斷裂延伸率得到顯著提高。

       MFE751增稠效果明顯，而且重復(fù)性好。在片材復(fù)合的初期，要求樹(shù)脂糊的粘度相對(duì)較小，以利于玻纖浸漬，待玻纖浸漬完全后，又要求樹(shù)脂糊粘度迅速增大，不致于使膠液流失，？并盡快的適合于模壓操作。通常情況下，在初始15min內(nèi)，樹(shù)脂糊粘度不超過(guò)6×104cp為宜。所以，要制備高品質(zhì)SMC/BMC，首先要根據(jù)成品的性能要求確定玻璃纖維含量，根據(jù)玻璃纖維含量和增稠特性，正確選擇原材料及配方和工藝，選擇正確恰當(dāng)?shù)恼扯确秶驮龀硭俣?，同時(shí)通過(guò)對(duì)樹(shù)脂糊粘度影響因素中外因的合理控制，使樹(shù)脂糊達(dá)到理想的增稠速率，良好地浸漬玻纖。

上述諸多獨(dú)特的優(yōu)良性能確保MFE 751在以下領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：

①汽車(chē)零件：車(chē)內(nèi)飾的儀表盤(pán)、保險(xiǎn)杠、車(chē)燈罩等；
②日常生活：餐飲用具、沐浴用品、廚衛(wèi)設(shè)備等；
③運(yùn)動(dòng)器材、高爾夫球頭等；
④電子及電器行業(yè)：開(kāi)關(guān)盒、電機(jī)網(wǎng)罩等。

3、SMC/BMC用MFE 752環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂 

       MFE752是一種可增稠型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，適用于SMC/BMC及高強(qiáng)度片狀模塑料HSMC，具有優(yōu)良耐化學(xué)腐蝕性及力學(xué)性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)器材、汽車(chē)零件及耐腐蝕模壓制品中。 

                                                        MFE 752液體樹(shù)脂指標(biāo)和澆鑄體力學(xué)性能見(jiàn)表3和表4。

                               還有一點(diǎn)有必要說(shuō)明，MFE752樹(shù)脂含水率很低，小于0.02%。樹(shù)脂中水分對(duì)增稠效果影響很大。

       樹(shù)脂中羧基和堿金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)生成中性鹽和水，使樹(shù)脂糊粘度大幅度上升，失去粘性，變成非粘性，這一過(guò)程叫增稠過(guò)程。在增稠反應(yīng)中，堿金屬氧化物只與樹(shù)脂中羧基發(fā)生反應(yīng)，不干擾聚酯鏈和苯乙烯雙鍵，所以增稠后的樹(shù)脂不影響在制成品時(shí)的聚合反應(yīng)。影響樹(shù)脂增稠的因素很多，主要包括增稠劑用量、增稠劑本身的活性、樹(shù)脂酸值、水分含量以及環(huán)境溫度等。

       據(jù)有關(guān)研究表明，樹(shù)脂增稠分三個(gè)階段進(jìn)行。首先是增稠劑的擴(kuò)散，使增稠劑分散于樹(shù)脂糊中；其次是增稠劑和樹(shù)脂中羧基反應(yīng)生成堿式鹽；最后堿式鹽和羧基繼續(xù)反應(yīng)生成中性鹽和水。

       根據(jù)增稠機(jī)理和增稠過(guò)程可知：增稠反應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，增稠劑用量增大，增稠速度也增加，而且，如果樹(shù)脂的酸值越大，表明樹(shù)脂中羧基濃度就越大，增稠速度也越快。樹(shù)脂糊中微量水分對(duì)增稠粘度有極大影響，在增稠初期，微量水分的存在起到了增稠反應(yīng)的催化作用，使增稠反應(yīng)速度加劇，樹(shù)脂糊粘度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高；同時(shí)，增稠反應(yīng)中有水生成，如果樹(shù)脂糊中含水量較大，就會(huì)抑制增稠反應(yīng)，使樹(shù)脂殘留粘性，影響增稠反應(yīng)的正常進(jìn)行。實(shí)踐表明，樹(shù)脂糊中水分含量一般控制在0.15%之內(nèi)為好，在粘度控制當(dāng)中，還有一個(gè)十分重要的因素，那就是溫度，溫度升高，使分子間的布朗運(yùn)動(dòng)加劇，利于增稠劑的擴(kuò)散，同時(shí)提高了反應(yīng)物的活性，使增稠速度加快；樹(shù)脂糊的增稠粘度增大。在實(shí)際生產(chǎn)中，樹(shù)脂糊的溫度控制在30~35℃之間，粘度上升比較均勻，利于SMC/BMC的制備。

         通過(guò)大量試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用案例，我們總結(jié)出MFE752環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂用于SMC/BMC的典型配方，詳見(jiàn)表5。

4、MFE 757可增稠酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂 

       MFE757是一種含有低收縮（輪廓）添加劑的高性能酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，適用于SMC/BMC及高強(qiáng)度片狀模塑料HSMC等。樹(shù)脂本身具有良好的相容性、耐化學(xué)腐蝕性、低收縮性及力學(xué)性能，并且在高溫條件下尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度保留率高。由于MFE757優(yōu)異的特性，它可以廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)器材、化學(xué)防腐、汽車(chē)制品（發(fā)動(dòng)機(jī)閥蓋）及空間應(yīng)用等領(lǐng)域。 

                                                              MFE 757液體樹(shù)脂指標(biāo)和澆鑄體力學(xué)性能見(jiàn)表6和表7。

      以MFE 757樹(shù)脂用量為100份計(jì)算，當(dāng)MgO粉末加入量為1.0份時(shí)，測(cè)試其增稠特性，具體如下：

       MFE 757是采用高環(huán)氧值、多官能團(tuán)酚醛環(huán)氧樹(shù)脂與甲基丙烯酸反應(yīng)而成，主要用于存在溶劑和氧化性介質(zhì)等特殊耐腐蝕性環(huán)境，在高溫條件下樹(shù)脂具有較高的強(qiáng)度保留率。特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了該樹(shù)脂獨(dú)特的理化性能。

       表8為采用MFE757樹(shù)脂制作的4mm SMC 片材測(cè)試力學(xué)數(shù)據(jù)，片材配方如下： 

       MFE757樹(shù)脂：TBPB：硬脂酸鋅：MgO：1寸玻璃纖維=59：0.8：2.5：1.7：36（均為質(zhì)量比），壓制溫度和壓力分別為150℃和83MPa，保溫時(shí)間180秒。

MFE 757具有以下優(yōu)點(diǎn)： 

     （1）增稠效果明顯，72小時(shí)粘度可達(dá)到107mPa•s以上；

     （2）低收縮性，樹(shù)脂澆鑄體線(xiàn)收縮率<0.15%，可保證制品成型收縮率：0.00025–0.0015英寸；

     （3）優(yōu)良耐化學(xué)腐蝕性，樹(shù)脂的高交聯(lián)密度使其具有良好的耐溶劑性，并且能耐各種氧化性介質(zhì)，如雙氧水、濕氯氣、二氧化氯等；制品使用壽命長(zhǎng)（>7年）；

     （4）耐高溫，在高溫條件下尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度保留率高；溫度范圍：-40℃至150℃，甚至更高； 

     （5） 力學(xué)性能高，韌性好，制品玻纖含量達(dá)到36%時(shí)，拉伸強(qiáng)度91MPa，斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)3~5%，彎曲強(qiáng)度165MPa，彎曲模量8.5GPa，沖擊強(qiáng)度30-35KJ/m2，熱變形溫度235℃ ，熱老化：150℃±2℃下1000 h， 拉伸、彎曲、沖擊性能下降控制在10%，拉伸蠕變：最高值<400微英寸（150mm樣品，150℃下1000h，固定負(fù)載115磅），可燃性(ISO 3795/SAE J369)：不燃。

5、總結(jié) 

        MFE751，752,757系列環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂粘度適中，便于浸漬增強(qiáng)材料；易同增稠劑反應(yīng)，滿(mǎn)足增稠的要求；可降低收縮性；固化迅速，提高生產(chǎn)效率；具有較高的耐熱強(qiáng)度和一定的韌性；在制品脫模時(shí)，不易損壞或開(kāi)裂。實(shí)踐證明該系列環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂完全能滿(mǎn)足各類(lèi)SMC/BMC制品需求，適應(yīng)不同條件的模壓成型工藝。