復合材料成型工藝與設備(3模壓成型)

1、3.模壓成型13.1 概述定義 將一定量的模壓料放入金屬對模中，在一定溫度、壓力作用下，固化成型制品的方法。 加熱加壓的作用 使模壓料塑化、流動，充滿空腔，并使樹脂發(fā)生固化反應。2 數(shù)控模式水泥彩瓦成型機3模壓工藝利用樹脂固化反應中各階段的特性實現(xiàn)制品成型 “粘流階段”：當模壓料在模具內(nèi)被加熱到一定的溫度時，樹脂受熱熔化成為粘流狀態(tài)，在壓力作用下粘裹著纖維一道流動，直至充滿模腔。 “硬固階段”：繼續(xù)提高溫度，樹脂發(fā)生交聯(lián)，分子量增大，流動性很快降低，表現(xiàn)為一定的彈性，最后失去流動性，樹脂成為不溶不熔的體型結構。 4 有較高的生產(chǎn)效率，適于大批量生產(chǎn)，制品尺寸精確，表面光潔，可以有兩個精制表面，

2、價格低廉，容易實現(xiàn)機械化和自動化，多數(shù)結構復雜的制品可一次成型，無需有損于制品性能的輔助加工，制品外觀及尺寸的重復性好。 壓模的設計與制造較復雜，初次投資較高，制品尺寸受設備限制，一般只適于制備中、小型玻璃鋼制品。5模壓成型工藝按增強材料物態(tài)和模壓料品種分類：（1）纖維料模壓法 樹脂預混或預浸纖維模壓料，然后模壓成型制品。 （2）織物模壓 將預先織成所需形狀的兩向、三向或多向織物經(jīng)樹脂浸漬后進行模壓。質量穩(wěn)定，但成本高，適用于有特殊性能要求的制品。 主要用于制備高強度異形制品或具有耐腐蝕、耐熱等特殊性能的制品6（3）層壓模壓 將預先浸漬好樹脂的玻纖布或氈，剪成所需形狀，經(jīng)疊層放入模具進行模壓。

3、適于成型薄壁制品 ，或形狀簡單而有特殊要求的制品。（4）SMC模壓 將SMC片材(Sheet Molding Compound, 片狀模塑料)，經(jīng)剪裁，鋪層，然后進行模壓。 適合于大型制品的加工(例汽車外殼，浴缸等)，此工藝方法先進，發(fā)展迅速。 不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、低收縮添加劑、填料、內(nèi)脫模劑、著色劑等混合物浸漬短切玻纖粗紗或玻纖氈，兩表面加上保護膜(聚乙烯或聚丙烯薄膜)形成的片狀模壓成型材料。 使用時除去薄膜，按尺寸裁剪，然后進行模壓成型。7（5）碎布料模壓 將預浸膠布剪成碎塊放入模具，壓成制品。適用于形狀簡單、性能一般的玻璃鋼制品。（6）纏繞模壓 將浸膠的玻璃纖維或布帶

4、纏繞在模型上，進行模壓。適于有特殊要求的制品及管材。 8（7）預成型坯模壓 先將短切纖維制成制品形狀的預成型坯，置入模具，加入樹脂后進行模壓。 適于制造大型、高強、異形、深度較大、壁厚均一的制品 （8）定向鋪設模壓將單向預浸漬布或纖維，定向鋪設，進行模壓。適于成型單向強度要求高的制品。 93.2 模壓料 （短纖維模壓料）3.2.1 原料短纖維增強材料 應用最多的是玻璃纖維纖維長度3050mm，含量5060%(質量比)樹脂基體材料 應用最多的是酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂輔助材料 改善模壓料的工藝性，滿足制品的特殊性能要求。 10樹脂基體材料 有良好的流動特性，在室溫常壓下處于固體或半固體狀態(tài)(不沾手)，

5、在壓制條件下具有一定的流動性，使模壓料能均勻地充滿壓模模腔；適宜的固化速度，在固化時副產(chǎn)物少，體積收縮率小，工藝性好(如粘度易調(diào)，與各種溶劑互溶性好，易脫模等)；滿足模壓制品特定的性能要求。11輔助材料 改善模壓料的工藝性，滿足制品的特殊性能要求。稀釋劑、玻璃纖維表面處理劑、致粘劑、脫模劑及顏料等。稀釋劑用于降低樹脂原始粘度，改進樹脂備料工藝性能。玻璃纖維表面處理劑用于改進樹脂與增強材料的粘結及其界面狀態(tài)。 脫模劑分兩類，一類是外脫模劑如機油、硬脂酸(鹽)、硅脂等，在壓制前預先涂覆在模具上。另一類是內(nèi)脫模劑，加入樹脂內(nèi)，如鎂酚醛樹脂中加入3%3.5%重量的油酸(以苯酚為基準)等。12 纖維強度

6、損失較大；比容大，模壓時裝模困難，模具需設計較大的裝料室并需采用多次預壓程序合模，勞動條件欠佳。3.2.2 模壓料的制備及質量控制 優(yōu)點： 短纖維模壓料呈混亂狀態(tài)，纖維無一定方向。模壓時流動性好，適宜制造形狀復雜的小型制品。缺點： 13工藝流程： 樹脂調(diào)配 玻璃纖維熱處理切割 蓬松混合撕松烘干模壓料3.2.2.1 短纖維模壓料的制備可采用手工預混法或機械預混法。 預混法14生產(chǎn)步驟： 以鎂酚醛為例設 備：主要有纖維切割機、捏合機、撕松機 (1)玻璃纖維在180下干燥處理4060min；(2) 將烘干后的纖維切成3050mm長度并使之疏松；(3) 按樹脂配方配成膠液，用工業(yè)酒精調(diào)配膠液密度1.0

7、g/cm3左右；(4) 按纖維:樹脂=55:45(質量比)的比例將樹脂溶液和短切纖維充分混合；(5) 捏合后的預混料，逐漸加入撕松機中撕松；(6) 撕松后的預混料均勻鋪放在網(wǎng)格上晾置；(7) 預混料經(jīng)自然晾置后，在80烘房中烘2030min，進一步驅除水分和揮發(fā)物；(8) 將烘干后的預混料裝入塑料袋中封閉待用。15預浸法預浸法 粗紗準備粗紗準備 熱處理熱處理 浸膠浸膠 烘干烘干 切割切割 存放存放 樹脂調(diào)配樹脂調(diào)配 浸氈法 紗線準備紗線準備 撕松撕松 烘干烘干 切割切割 撒氈撒氈 樹脂調(diào)配樹脂調(diào)配 復合復合 浸膠浸膠 成品成品 將短切玻璃纖維均勻撒在玻璃底布上，然后用玻璃面布覆蓋再使夾層通過浸

8、膠、烘干、剪裁而制得。特點：短切纖維呈硬氈狀，使用方便，纖維強度損失稍小，模壓料中纖維的伸展性較好，適用于形狀簡單、厚度變化不大的薄壁大型模壓制品。但由于有兩層玻璃布的阻礙，樹脂對纖維的均勻快速滲透較困難，且需消耗大量玻璃布，成本增加。將玻璃纖維束整束通過浸膠、烘干、短切而制得。特點：纖維成束狀比較緊密，在備料過程中纖維強度損失較小，模壓料的流動性及料束之間的互溶性稍差。163.2.2.2 短纖維模壓料的質量控制指標： 樹脂含量；揮發(fā)物含量；不溶性樹脂含量。 幾種典型模壓料的質量指標 模壓料類型指標樹脂含量%揮發(fā)物含量%不溶性樹脂含量不溶性樹脂含量%機械法機械法鎂酚醛/玻璃纖維氨酚醛/玻璃纖維

9、405040423.52451015手工法手工法氨酚醛料355(玻璃)404(高硅氧)432017影響模壓料質量的主要因素1）樹脂溶液粘度 降低膠液粘度有利于樹脂對纖維浸漬，并可減少捏合過程的纖維強度損失。 粘度過低，在預混過程中會導致纖維離析，影響樹脂對纖維的粘結。 密度作為粘度控制指標酚醛預混料樹脂膠液密度：1.001.025g/cm318 2）纖維長度 過長 結團、不利于捏合 過短 影響強度 機械預混 2040 mm 手工預混 3050 mm 3）浸漬時間（捏合時間） 確保纖維均勻浸透前提下，盡可能縮短浸漬時間，因為捏合時間長，纖維強度損失大，且溶劑揮發(fā)過多增加撕松困難。 194）烘干條

10、件 烘干溫度與時間是控制揮發(fā)物含量與不溶性樹脂含量的主要因素。快速固化酚醛預混料： 80， 2030min 慢速固化酚醛預混料： 80， 5070min 環(huán)氧酚醛預混料： 80， 2040min 5）其它 捏合機結構形式、撕松機結構形式、轉速等對質量控制也有影響。 203.2.3 模壓料的工藝性及其影響因素 模壓料的工藝性：流動性、收縮率、壓縮性。 3.2.3.1 模壓料的流動性 在一定溫度和壓力下模壓料充滿模腔的能力。 流動性好，可選用較低成型溫度、壓力，較容易成型復雜制品。 流動性過大，會導致樹脂流失或纖維局部聚集，制品性能下降。 21 流動性差，需選用較高成型溫度、壓力，不易成型復雜制品

11、。 流動性過小，物料不能充滿模腔或局部缺料，無法成型。 熱塑性聚合物，其流動性控制較簡單，溫度升高即可達到粘流狀態(tài)，使物料充滿模具，冷卻后即失去流動性，制品定型。 22熱固性聚合物溫度：加熱一方面使物料熔融粘度降低，在壓力作用下產(chǎn)生流動；另一方面活性基團發(fā)生交聯(lián)反應，粘度升高達到無限大。壓力：加壓一方面使物料流動產(chǎn)生剪切變形，大分子鏈發(fā)生局部取向及觸變效應等導致聚合物粘度降低；另一方面，剪切作用增加了活性分子間的碰撞機會，降低了反應活化能使交聯(lián)反應速度增快，熔體粘度隨之增大。大多數(shù)交聯(lián)反應是放熱反應，系統(tǒng)溫度的升高加速了交聯(lián)固化過程，導致粘度更迅速增大。23流動性f（，T，t） （熱固性樹脂）

12、 剪切速率; T溫度; t時間成型壓力 剪切速率，流動性 原因： 壓力增加時，可提高聚合物剪切變形和剪切速率，使大分子鏈局部取向，以及部分分子鏈斷裂，分子量減小等因素導致流動性增加。（1）壓力的影響壓力時間溫度一定流動速度24（2）溫度的影響在較低溫度范圍內(nèi)T 流動性 溫度繼續(xù)升高 流動性原因： 溫度對流動性的影響有極值點 溫度升高時，分子鏈活動能力增加，體積膨脹，分子間作用力減小，流動性增加。溫度繼續(xù)升高，聚合物交聯(lián)反應加快，占居主導地位，流動性下降。 溫度時間、壓力一定流動速度25溫度對熱固性聚合物流動性的綜合影響 在Tk以前，溫度對粘度的影響起主導作用，T流動性，在Tk以后，聚合交聯(lián)反應

13、起主導作用，T交聯(lián)速度流動性。A總的流動曲線；B粘度對流動性影響曲線；C固化速度對流動性影響曲線模壓工藝中物料充滿模腔的適宜溫度，應該在粘度最低點附近區(qū)域而又不引起迅速交聯(lián)反應的溫度。溫度流動性TkBCA26原因： 在固化前的一段時間內(nèi)，粘度對溫度敏感，隨時間增加，聚合物內(nèi)部溫度提高，粘度下降，流動性提高。過此之后聚合交聯(lián)反應進一步進行，并且占據(jù)了主要地位，分子量迅速增加，流動性下降。 （3）加熱時間的影響 當溫度、壓力一定時，加熱時間的影響十分顯著。 在開始一段時間內(nèi)t流動性 繼續(xù)延長時間 流動性時間溫度、壓力一定流速動度27（4）高聚物分子結構的影響 a、分子量愈大，粘度愈大 粘度與分子量

14、間的關系： 4 . 30wMA0剪切速度較低時的表觀粘度 A 經(jīng)驗常數(shù) Mw重均分子量高聚物分子質量大小分子鏈結構(支化度)分子質量分布分子量愈大，一般鏈段愈多，不同鏈段向四面八方熱運動，相互抵消的機會愈多，分子鏈重心的相對移動愈難，即粘度愈大，流動性愈差。28(i) 剛性高分子流動性差，由于剛性高分子的鏈段長，因此流動困難。 (ii) 分子量相同，支鏈愈多、愈短，粘度愈低，流動愈好。 b、分子鏈結構29c.高聚物分子量分布的影響剪切速率小，分子量分布寬的比分子量分布窄的粘度高 剪切速率大，分子量分布寬的比分子量分布窄的粘度小loglog12圖45 分子量分布不同對流動曲線的影響1分子量分布寬

15、；2分子量分布窄 4 8 12 16 20 24 加熱時間（min） 流動速度（g/s)2 1 3 圖46 流動試驗曲線1紙漿填充脲醛；2紙漿填充三聚腈胺甲醛3木漿填充酚醛30（5） 其他 樹脂含量高 流動性大。過高影響產(chǎn)品質量，增加產(chǎn)品成本。 揮發(fā)份含量高 流動性大。含量過高，成型時樹脂大量流失，且產(chǎn)品收縮率大，易生產(chǎn)翹曲變形。 含量過低，流動性顯著下降，成型困難。纖維長度短 流動性大。但增強效果差。 模具光潔 流動性大。31應該指出： 模壓料熔體只要求有合適的流動性，并不是流動性愈大愈好。流動性過大會產(chǎn)生一系列不良現(xiàn)象。 如： 合模時溢料過多浪費材料纖維與樹脂離析產(chǎn)品不同部位聚膠、貧膠和纖

16、維分布不均，質量不好 323.2.3.2 模壓料的收縮性 模壓制品從模具脫出后尺寸減小的特性稱模壓料的收縮性。由制品的熱收縮(可逆收縮)和結構收縮(化學收縮，不可逆收縮)組成。 實際收縮率 %100Qbba實 計算收縮率 %100Q計bbc a模具空腔或制品在壓制溫度下的尺寸，mm b制品在室溫下的尺寸，mm c模具空腔在室溫下的尺寸，mm模具空腔或制品在壓制溫度下的尺寸與制品在室溫下尺寸之間的差值。室溫下模具空腔尺寸與制品尺寸之間的差值。33制品收縮的原因： 熱收縮與結構(化學)收縮 一般模壓料的線膨脹系數(shù)比模具材料大，制品脫模冷卻后的收縮率大于模具收縮率，使得制品尺寸小于模具尺寸。樹脂縮聚

17、(或聚合)反應，分子交聯(lián)，鏈段之間更加緊密，低分子逸出等引起的不可逆體積收縮。 34模壓料收縮的影響因素： （1）原材料的影響 （2）模具結構和制品形狀的影響 （3）成型工藝條件的影響模壓料中樹脂和添加物的種類與含量溫度制度與壓力制度的影響35（1）原材料的影響 a、環(huán)氧樹脂比酚醛樹脂、聚酯樹脂的收縮率小。 原因： 環(huán)氧樹脂固化前密度比較大，固化過程中無小分子逸出；酚醛樹脂固化時有水分子逸出；聚酯樹脂固化前密度較小，固化時苯乙烯交聯(lián)劑單體轉化時，分子距離變化很大，因此收縮較大，另外部分苯乙烯逸出。 b、模壓料中多加入纖維及填料可降低收縮率。 加入熱塑性樹脂粉(填料)可顯著降低制品收縮原因： 玻

18、纖及填料的收縮率遠小于樹脂。 c、模壓料中揮發(fā)物含量增高，制品收縮率增大 36（2）模具結構和制品形狀的影響 模具剛度不夠，壓制時產(chǎn)生彈性變形會使制品比相應模具尺寸增大，特別對較薄的制品。因此，要根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗考慮模具結構的影響。 37（3）成型工藝條件的影響溫度制度與壓力制度的影響 1）保溫、保壓時間延長可減少收縮率 原因： 使樹脂交聯(lián)密度增大，線膨脹系數(shù)減小。3）冷脫模比熱脫模收縮率小2）一定范圍內(nèi)提高成型壓力可減少收縮率 原因： 制品密實，減小了樹脂交聯(lián)時的收縮空隙4）充分固化比固化不充分收縮率小。 5）一般模壓溫度低收縮率低。 383.2.3.3 模壓料的壓縮性壓縮比： 模壓料和模壓制品

19、比容的比值。 即制品密度與模壓料密度的比值。 模壓料密度制品密度制品比容模壓料比容壓縮比 壓縮比過大，即模壓料過于蓬松，給裝模帶來困難，且壓縮比大的模壓料需設計大的裝料室，不僅增加了模具質量，也增大了熱量消耗。對于壓縮比太大的模壓料，一般需要采取預成型工藝。纖維狀的模壓料的壓縮比一般為610。 393.3 SMC成型工藝3.3.1 SMC的特點與種類3.3.1.1 SMC(片狀模塑料，Sheet Molding Compound)的特點 SMC基本組成：不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、低收縮添加劑、填料、內(nèi)脫模劑、著色劑等混合物浸漬短切玻纖粗紗或玻纖氈，兩表面加上保護膜(聚乙烯或聚丙烯

20、薄膜)形成的片狀模壓成型材料。 使用時除去薄膜，按尺寸裁剪，然后進行模壓成型。 40SMC具有的特點：1) 制品的重現(xiàn)性好， SMC的制造不易受操作者和外界條件的影響2) 加工制品操作處理方便，不粘手3) 作業(yè)環(huán)境清潔，大大改善了勞衛(wèi)環(huán)境4) 片材質量均勻，適宜壓制截面變化不大的大型薄壁制品5) 樹脂和玻璃纖維可以流動，可成型帶肋條和凸部的制品6) 成型的制品表面光潔度高7) 生產(chǎn)效率高、成型周期短、成本低413.3.1.2 SMC的種類BMCBulk Molding Compound，塊狀模塑料 改良了的預混塊狀成型材料，可用于壓制和擠出成型與SMC區(qū)別： BMC纖維含量較低，長度較短，填料

21、纖維含量較低，長度較短，填料含量較大，因而含量較大，因而BMC強度較強度較SMC低。低。 BMC適用于制造小型制品適用于制造小型制品 SMC用于生產(chǎn)大型薄壁制品42TMC厚片狀模塑料(5.08cm厚，2英寸) SMC片狀模塑料(0.63cm厚，1/4英寸) 厚度增大，纖維隨機分布，增強了物料混合效果，流動性提高，改善了浸透性。由于聚乙烯薄膜用量的減少，降低了模塑料成本。43結構SMCSMCR (纖維不規(guī)則分布) SMCC (連續(xù)纖維單向分布) SMCD (不連續(xù)纖維定向分布) SMCC/R SMCD/R 結構SMC的纖維含量一般在50%以上。纖維含量高，纖維定向分布使強度得到很大改善。44高強

22、SMC HMC(幾乎沒有填料，纖維含量6080%、定向分布、短切，樹脂含量35%以下) XMC(幾乎沒有填料，纖維含量7080%， 定向連續(xù)纖維，2030%聚酯樹脂) 具有極好的流動性和成型表面，制品強度是普通SMC制品的3倍。制品在一定方向的強度為鋼材的4倍，質量僅為鋼材的1/2。45低收縮SMC LSSMC (Lom Shrinkage-SMC)滲透增稠SMC ITPSMC (Interpeneterating Thicking Process-SMC) 采用低收縮樹脂或加入熱塑性低收縮添加劑制造，成品收縮可趨于零。適于制造尺寸精度高和表面光潔度高的制品。 不需要普通SMC所需的專門熟化室

23、，具有室溫下24小時不粘手的特點。制品具有高度剛性、耐沖擊性、尺寸穩(wěn)定性的特點。463.3.2 SMC的組分及其性能 3.3.2.1 不飽和聚酯樹脂（1）低粘度，便于浸漬玻纖（2）易同增稠劑反應，滿足增稠要求（3）固化迅速，提高生產(chǎn)效率（4）熱強度較高，保證脫模時制品不被損壞（5）有足夠的韌性，在制件發(fā)生某些變形時不致開裂47必須滿足的要求： 貯存、操作安全；室溫下不分解；制得的SMC貯存期長，達到溫度時能迅速分解、交聯(lián)；價格便宜。引發(fā)劑的用量需進行控制： 用量過多：產(chǎn)物分子質量較低，力學性能差；反應速度過快，樹脂急劇固化收縮，制品容易開裂。 用量過少，產(chǎn)品固化不足。 48防止不飽和聚酯樹脂在

24、室溫下交聯(lián)聚合目的： 延長貯存期 隨阻聚劑加入量增多凝膠時間增長 493.3.2.3 增稠劑 SMC在壓制成型、貯存、運輸過程中均需要有較高的粘度(制備SMC時要求粘度低，浸漬纖維)，粘度的提高通過增稠劑實現(xiàn)。 通過增稠劑控制SMC從生產(chǎn)到使用全過程的粘度變化50（1）增稠劑的選用原則1)在制備時，要求粘度很低，以保證樹脂對玻璃纖維和填料的充分浸漬；2) 當纖維和填料被浸漬后，又要求粘度迅速增高，以適應貯運和模壓操作；3) 增稠后的坯料，在模壓溫度下能迅速充滿模腔，并使樹脂與纖維不發(fā)生離析；4) 增稠后的粘度，在貯存期內(nèi)必須穩(wěn)定在可模壓的范圍內(nèi)；5) 增稠作用在生產(chǎn)中應該有穩(wěn)定的重現(xiàn)性。51

25、理想增稠曲線1浸漬階段；2增稠階段；3貯存階段時間粘度1 12 23 352（2）增稠劑的品種及使用常用的增稠劑： IIA族金屬氧化物或氫氧化物：MgO、 Mg(OH)2、 CaO、 Ca(OH)2 MgO增稠的效果，與MgO活性和加入量有很大的關系。應用較廣的增稠劑特點：增稠速度快，短時間內(nèi)能達到最高粘度MgO用量對不飽和聚酯增稠特性的影響增加MgO用量會顯著降低SMC的耐水性時間（時間（min） 60 120 180 粘度（粘度（Pa.S） 10310210 1.0 MgO 10份份 5份份 2份份 1份份 531-CaO3.8%、 Ca(OH)22.9%;2-CaO4.1%、 Ca(OH

26、)22.5%;3-CaO4.6%、 Ca(OH)22.1%;4-CaO4.8%、 Ca(OH)21.6%;增稠劑復合使用增稠效果更好： CaO/Ca(OH)2； MgO/ CaO；CaO/Mg(OH)2等增稠劑用量一般在3左右CaO/Ca(OH)2增稠劑系統(tǒng)對樹脂的增稠特性(含6Ca)時間（時間（d） 0.1 1 10 100 粘度（粘度（Pa.S） 10510410310210 1.0 1 2 3 4 Ca(OH)2決定系統(tǒng)的起始增稠特性，CaO決定系統(tǒng)能達到的最高粘度水平?？偤}量一定時，CaO越多，初期增稠越緩慢，最終粘度越高。54（3）影響增稠效果的因素(除增稠劑類型和用量外)a、聚酯

27、樹脂酸值的影響 增稠速度與樹脂酸值成比例。酸值為零時增稠劑無增稠效果，酸值愈高，增稠效果愈明顯。樹脂酸值對增稠速度的影響時間（時間（h） 10 20 30 40 50 60粘度（粘度（Pa.S） 10510410310210 1.0 0酸值：酸值：29 6 0 55b、增稠劑活性的影響 增稠劑活性愈高，增稠效果愈好，增稠劑貯存過程中活性下降，應注意隔絕空氣。 c、微量水分的影響微量水分(0.10.8)對增稠初期，可提高增稠速度。若含1以上的水分，則增稠效果變慢。樹脂增稠特性與含水量的關系(曲線上所注數(shù)字為樹脂糊系統(tǒng)中所含水分)時間（時間（h） 0 2 4 6 8粘度（粘度（Pa.S） 104

28、5 2103 5 2102 5 20 0.1 1.5 0 .30 .50 .751%56d、溫度的影響隨溫度升高，增稠速度加快 提高溫度可降低樹脂系統(tǒng)發(fā)生化學增稠前的粘度，以利于樹脂糊的輸送和對纖維的浸漬。另一方面，較高的溫度能使浸漬后的系統(tǒng)粘度迅速增快并達到更高的增稠水平。樹脂增稠與溫度的關系 若縮短貯存SMC的啟用期，可將其在45烘房內(nèi)進行稠化，若延長貯存期，應在較低的溫度(小于25)下存放。 時間（時間（h） 0 1 2 3 4 5粘度粘度 x10（Pa.S） 21055 25 3545 57（4）增稠機理 兩個階段第一階段金屬氧化物或氫氧化物與聚酯端基COOH進行酸堿反應，生成堿式鹽。

29、COOH+MOCOOMOHCOOH+M(OH)2COOMOH+H2O58堿式鹽之間或與聚酯之間進一步脫水使分子量成倍增加MgO和MgOH的堿式鹽不進行此脫水反應，CaO和CaOH堿式鹽可繼續(xù)進行此脫水反應。COOMOH+CHOOCOOMOCOCOOMOH+CHOMOOCOOMOMOCO59 堿式鹽與聚酯分子中的酯基(氧原子)以配位鍵形成絡合物第二階段鎂鹽的絡合反應60Ca鹽的絡合反應 聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。 第一階段的反應對于達到熟化粘度的時間有決定意義，是分子質量提高和絡合反應的基礎。第二階段反應對于加速稠化，提高最終熟化粘度有重要作用。 613.3.2.4 低收縮添加劑 一

30、般聚酯樹脂的固化收縮率為710，加入低收縮添加劑后可大幅度降低收縮率，使收縮率接近于零，還可使SMC制品表面光滑、無裂紋。 低收縮添加劑均為熱塑性高分子聚合物一般摻量為5左右 熱塑性聚合物的存在使固化時間延長，放熱峰溫度下降，對不飽和聚酯交聯(lián)網(wǎng)絡起增塑作用，降低了樹脂體系的強度。62（1）低收縮添加劑的作用機理 當SMC在模具中加熱固化時，隨體系的溫度升高，樹脂發(fā)生熱膨脹，聚酯與苯乙烯開始發(fā)生聚合，相當于其在熱塑性聚合物的內(nèi)壓力下進行固化，因而在未發(fā)生收縮前就被固定下來了。即熱塑性樹脂熱膨脹力阻止了聚酯固化時的收縮。 熱塑性樹脂固化稍遲，雖然聚合降溫時也發(fā)生收縮，但是此時周圍熱固性樹脂已經(jīng)固化

31、，故只能形成局部微孔收縮而不能形成整體收縮。63熱塑性聚合物加入到熱固性樹脂中的低收縮機理： 樹脂受熱時膨脹，熱固性樹脂與熱塑性樹脂的固化時間不同，熱固性樹脂首先聚合固化，其在熱塑性樹脂的熱膨脹壓力下不能收縮；待溫度下降時，熱塑性樹脂固化收縮，而周圍的熱固性樹脂已固化定型，使得熱塑性樹脂只能在局部收縮造成微孔，而不會使整體收縮變形。 64普通不飽和聚酯樹脂與低收縮不飽和聚酯固化時的體積變化固化結束（141)熱收縮最終體積樹脂膨脹2.8樹脂收縮7.1最終體積冷卻固化收縮和熱收縮（141)熱膨脹初期體積65（2）低收縮添加劑的選擇常見的低收縮添加劑：聚氯乙稀 PVC；聚苯乙烯 PS ；聚乙烯 PE

32、；氯乙烯醋酸乙烯共聚物 PVAc低收縮劑的種類、用量與線收縮率的關系1氯醋共聚物；2聚苯乙烯；3聚乙烯添加量（重量份添加量（重量份） 15 20 25 30 線收縮率線收縮率 0.250.200.16 0.01 3 1 2663.3.2.5 無機填料屬惰性物質作用： 1、降低材料成本； 2、改善制品性能。缺點：隨填料加入量增加，樹脂糊粘度增大，導致配料和浸漬作業(yè)困難，密度增大。67（1）填料的類型 硅酸鹽類： 石棉、滑石粉、瓷土、氧化硅、硅藻土、火山灰、粉煤灰、玻璃微球等。 碳酸鹽類： 輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣。 硫酸鹽類： 硫酸鋇、硫酸鈣。 氧化物類： 氧化鋁粉、鈦白粉等。 68（2）填料的性

33、能及選擇性能指標： 細度、油吸附量、觸變性。 細度： 粒徑要求小于120m（120目）。 88m（170目，水泥細度）60m（200目）顆粒太粗容易分離沉淀；太細、吸油率高，樹脂用量大。 油吸附量： 填料被亞麻仁油潤濕的質量百分比。 要求有較低的油吸附量。 輕鈣 3 油吸附量 5558重鈣 60 12重鈣 44 1569觸變性： 當物料受外力作用時，粘度顯著下降，而當外力消除時粘度又逐漸恢復的特性。 不宜選用觸變效應高的填料,（易使樹脂、纖維分離）。綜上，選擇填料時應考慮： （1）比重低 ;（2）吸油值低;（3）不易腐蝕;（4）成本低;（5）易分散，不要求均一粒徑;（6）無雜質，色澤潔白；（7

34、）滿足制品性能要求。70經(jīng)常選用的有：碳酸鈣 瓷土 吸油值低，流動性差流動性好，不易染色 石棉，滑石粉 流動性好，吸油值高。 713.3.2.6 內(nèi)脫模劑SMC成型工藝中，必須采用內(nèi)脫模劑。內(nèi)脫模機理： 常用的內(nèi)脫模劑： 硬脂酸 硬酯酸鋅 硬酯酸鈣 硬酯酸鎂熔點： 70 133 150 145 用量： 樹脂量的13 內(nèi)脫模劑是一些熔點比模制溫度稍低的化合物。與液態(tài)樹脂相溶，但與固化后的樹脂不相容。制品加熱成型時，脫模劑從內(nèi)部逸出到模壓料與模具接觸的界面處，融化并形成障礙，阻止粘著，達到脫模的目的。723.3.2.7 增強材料 最常用的是短切玻纖和氈，其次還有石棉纖維、麻和其他纖維纖維長度： 4

35、050mm 含量： 2535 一般要求： 易切割、易分散、浸漬性好、強度高等。 733.3.3 SMC生產(chǎn)工藝 3.3.3.1 生產(chǎn)過程SMC生產(chǎn)工藝流程樹脂糊制備樹脂糊制備樹脂樹脂固化劑固化劑增稠劑增稠劑其它其它低收縮添加劑低收縮添加劑薄膜薄膜粗紗粗紗切割切割沉降沉降浸漬浸漬收卷收卷稠化稠化包裝包裝填料填料SMC成型機74（1）樹脂糊的制備及上糊操作批混合法 設備造價低，適合于小批量生產(chǎn)將樹脂和除增稠劑外的各組分計量后先行混合，再通過計量和混合泵加入MgO增稠劑，保證了每批樹脂糊的增稠時間均一。優(yōu)點 樹脂糊的制備：批混合法和連續(xù)計量混合法 75連續(xù)混合法樹脂糊分為兩部分單獨制備，然后通過計量

36、裝置進入靜態(tài)混合器?；旌暇鶆蚝筮B續(xù)喂入到SMC成型機的上糊區(qū)。樹脂糊連續(xù)混料裝置示意圖最終混料時間短，上糊時粘度比較穩(wěn)定，不會隨存放的時間而變化，但需用多個盛器，操作較復雜些。76（2）玻纖切割與沉降切割 用三輥切割機切割沉降 為使切短的纖維均勻地沉降到下薄膜上，可設置打紗器或吹入空氣，最后纖維靠自重沉降。 SMC機組用玻璃纖維三輥切割器1連續(xù)玻璃纖維；2橫動桿；3支承桿；4金屬輥；5壓力輥；6刀片；7壓塊；8切割輥；9金屬輥77（3）浸漬和壓實浸漬、脫泡、壓實主要靠各種輥及片材自身所產(chǎn)生的彎曲、延伸、壓縮和揉捏等作用實現(xiàn)。常用的有兩種結構：a、輥筒環(huán)槽壓輥式 有多對壓輥，壓輥的小輥（上輥）為

37、環(huán)槽式，而且相鄰壓輥的環(huán)槽位置不同，造成片料的反復擠壓捏合，起到浸漬壓實的作用。 b、彎曲雙帶式 靠兩條彎曲的牽引帶張力提供壓力。使片料反復彎曲捏合，起到浸漬壓實的目的。78（4）收卷 當片料通過浸漬壓實區(qū)后，用收卷裝置將其卷成一定質量的卷。 （5）熟化與存放熟化即提高片料的粘度，要求粘度達到模壓粘度范圍室溫熟化：714天；40熟化：2436h。存放期限：室溫(15)：3個月 23：6個月 793.3.3.2 SMC配方考慮因素：三種SMC配方： 一般型；耐腐蝕型；低收縮型。 制品性能可模壓性模壓時應具有良好的均勻性和流動性803.3.3.3 工藝參數(shù)的確定一般參數(shù)幅寬：0.451.5m，由設

38、備確定厚度: 1.36.4mm纖維：含量2535，長度1250mm聚乙烯薄膜厚度：0.05mmSMC單重： 34kg/m2樹脂糊粘度： 1050Pa.S涂敷量： 312kg/min813.4 模壓工藝模壓成型工藝流程 模具預熱模具預熱脫模劑涂刷脫模劑涂刷料的稱量料的稱量料預熱料預熱成預成型成預成型裝模裝模壓制壓制脫模脫模后處理后處理打底及輔助打底及輔助加工加工檢驗檢驗成品成品壓制前準備壓制前準備壓制壓制823.4.1 壓制前的準備(1)片狀模塑料的質量檢查 壓制前應了解料的質量、性能、配方、單重、增稠程度等，對質量不好、纖維結團、浸漬不良、樹脂積聚部分的料應去除。(2)剪裁 按制品結構形狀、加

39、料位置、流動性能，決定剪裁要求，片料多裁剪成長方形或圓形，按制品表面投影面積的4080%來確定。83(3) 模壓料預熱和預成型預熱的目的： 改善料的工藝性能；提高模壓料溫度，可縮短固化時間，降低成型壓力，提高產(chǎn)品性能。 模壓料的預熱方法：加熱板預熱、紅外線預熱、電烘箱預熱、遠紅外預熱及高頻預熱等。溫度易于控制、恒定、使用方便，但物料內(nèi)外受熱不均，最好應具有熱鼓風系統(tǒng)。溫度80100。熱效率高，物料受熱均勻。溫度6080。84模壓料預成型 將模壓料在室溫下預先壓成與制品相似的形狀，然后再進行壓制。 預成型操作可縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率及制品性能。85(4) 裝料量的估算 裝料量等于模壓料制品的密度乘以體積，再