小分子低收缩剂在低收缩/高光表面BMC中的应用任务书

 2021-10-12 22:21:52

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

团状模塑料简称BMC(Bulk Molding Compound),国内常称作不饱和聚酯团状模塑料。BMC主要由不饱和聚酯树脂(UPR)、填料(包括玻纤和碳酸钙等无机填料)以及各种添加剂(如固化剂、脱模剂等)经充分混合,在一定工艺条件下模压而成的团状模塑料。BMC材料于二十世纪60年代在前西德和英国首先得以应用,而后在70年代和80年代分别在美国和日本得到了较大的发展。因BMC团状模塑料具有优良的电气性能,机械性能,耐热性,耐化学腐蚀性,适应多种成型工艺,满足各种产品对性能的要求,同时BMC又具有生产成本低、效率高、产品质量稳定等优点,从诞生到现在一直备受纤维增强聚合物(FRP)工业界的关注,并广泛应用于电气部件、汽车部件、建筑、航天军工和电子塑封等领域。

然而BMC材料在固化时产生的体积收缩引起了许多问题,限制了这类材料的发展。如树脂相因固化收缩而产生裂纹,使制品的力学性能大为降低;在制品表面产生质量缺陷,如沉陷斑点,表面波纹;尺寸失控,如翘曲、变形。由于树脂在聚合时的结构单元集结成核,分子紧密堆积导致聚合收缩,引起占有体积的缩小;同时聚合体系在降温阶段产生的热收缩导致自由体积的缩小,都导致了BMC体积的收缩。不饱和聚酯的体积收缩率一般为6~10%。由于收缩及由此引起的内应力,树脂以几何方式从表面依次向内凹陷,凹陷从聚合物表面至中心逐步传递,以释放内应力至达到平衡,这种内应力释放方式直接导致了上述缺陷。为解决BMC固化收缩引起的质量缺陷,目前常用的改善方法主要有:在BMC配方中添加低收缩剂、对UPR改性以及添加无机低收缩粒子等方法。

在BMC中添加低收缩添加剂(LSA)以补偿UPR的聚合收缩是目前最主要的改善方法。在BMC固化过程中,LSA在固化前与苯乙烯和UPR树脂相容或不相容,当UPR开始交联后,LSA相与UPR基体发生相分离形成两相结构,在降温阶段两相不同的收缩率导致界面间空洞的形成,界面空洞的形成需要新的能量,正好使树脂收缩产生的应力得以松弛。这种局部的松弛比整体的松弛更能释放内应力,降低收缩率,并能最大程度地保持其它性能如强度和刚度、反应速度等。同时LSA相产生的热膨胀能抵消UPR基体的收缩,通过LSA相的膨胀及其与树脂的相分离,能有效控制UPR的固化收缩,提高制品表面质量及尺寸稳定性,并改善制品包括冲击强度在内的力学性能。

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2. 参考文献

[1] 冯青平, 薛忠民, 曾鸿鸣. 低收缩添加剂的研究进展及发展方向[J]. BMC/复合材料, 2001(1): 46-49.

[2] N. Deslandes, V. Bellenger, F. Jaffiol and J. Verdu. Relationship Between Morphology and Solvent Interactions of A Polyester Composite Material[J]. Composites Part A, 1998(29): 1481-1487.

[3] 吴新跃. 控制SMC固化收缩率的试验研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2001.

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