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1、第14卷第4期复合材料学报Vol.14No.41997年10月ACTAMATERIAECOMPOSITAESINICAOctober1997新型酚醛SMC增稠剂及增稠机理的研究王继辉薛理辉沈大荣李雪梅梅启林(武汉工业大学工程力学系,武汉430070)摘要本文通过粘度实验,研究了酚醛片状模塑料(P-SMC)的新型增稠剂。结果发现,B2O3和ZnO混合体系是较好的酚醛树脂增稠剂;当在100份树脂中加入4份B2O3和1份ZnO时,可达到理想的增稠效果。文中还通过红外光谱探讨了B2O3和ZnO对酚醛片状模塑料的增稠机理,分析表明B2O3对树脂有较好的增稠作用,ZnO可延缓B2O3对树脂的增稠,使增稠时
2、间调节到较为理想的程度。关键词酚醛片状模塑料,增稠机理,红外光谱中图分类号V258近年来,不饱和聚酯基片状模塑料(UP-SMC)由于在工艺性、机械性、成本等方面的优点,广泛应用于住宅建设、汽车等行业。但是随着对材料阻燃性能要求的提高,UP-SMC的阻燃性、耐热性差的缺点使其应用受到了很大的限制;使用阻燃聚酯可以在一定程度上满足使用要求,但在应用中仍存在一系列问题,例如,采用卤素、氮或磷改性的不饱和聚酯SMC,由于其发烟率高,着火时会产生有腐蚀性和毒性的副产品,对人体造成致命的伤害。相比较而言,酚醛片状模塑料(P-SMC)具有高阻燃性、低发烟密度、低毒、连续使用温度高以及与UP-SMC相当的力学
3、性能,高温时强度下降少等特点;同时P-SMC料的粘度、线速度和其它机械参数类似于UP-SMC,可在生产UP-SMC的设备中制备等等,这一切都充分显示了P-SMC的应用潜力。[1～5]目前对P-SMC的开发、研究已成为世界范围内的热门课题。然而,作为生产高质量P-SMC的关键之一:增稠技术,到目前为止尚未见到较为成熟的[6]报导。因此,开展P-SMC增稠技术及增稠机理的研究,无论在理论上,还是实际应用上,都具有重要意义。1增稠剂的确定1.1酚醛片状模塑料对增稠的要求[7]片状模塑料的增稠,一般有以下三条途径:(1)在SMC系统中加入有机盐或衍生物,在碱金属或其他金属离子的作用下,以化学螯合的形式
4、键合,增加分子量,而不会产生凝胶的危险。(2)判断是否有类似离子交换物质的吸附作用的影响,确定是否可形成高分子量物质。(3)调整增稠体系中的固态物质。例如:阻聚剂、抑制剂等。收修改稿、初稿日期:1997-03-31,1996-12-27。国家“九五”科技攻关项目资助项目第4期王继辉等:新型酚醛SMC增稠剂及增稠机理的研究27本文采用第一种途径增稠。增稠剂种类很多。如Ca(OH)2,CaO,Mg(OH)2,MgO,ZnCl2,CaCl2,FeCl3,AlCl3,ZnO,[7]Al2O3,BaO,B2O3,LiO,H3BO3,Na2B4O7(四硼酸钠),ZnO·xB2O3(硼酸锌),偏硼酸等。增稠
5、剂对不同种类的树脂有着不同的增稠效果,究竟哪一种或哪两种的复合适宜于钡酚醛树脂,取决于P-SMC的增稠要求。对P-SMC这种半成品,既要具有足够大的粘度以保持硬度,又要在高温高压下具有可变性和柔软性,还要在贮存中保持稳定,也就是说,不能导致流淌树脂,不能由于自聚的变化而产生硬化。1.2粘度测试1.2.1原料和实验仪器实验用钡酚醛树脂由北京玻璃钢研究设计院研制提供。粘度测试采用德国HAAKE公司的RV2型粘度计。1.2.2主要实验步骤(1)树脂糊的配制将一定量的增稠剂加入至一定比例的稀释剂,再加入到一定量的钡酚醛树脂中,搅匀。(2)粘度测定每种树脂糊至少增稠四天后测试粘度,粘度测定每隔2小时一次
6、,记录下每种树脂糊的粘度变化过程。1.2.3实验结果及比较典型粘度测试结果如图1至6及表1所示。图1Ca系增稠剂(1#)的粘度-时间曲线图2Al系增稠剂(2#)的粘度-时间曲线图3Mg系增稠剂(3#)的粘度-时间曲线图4Fe系增稠剂(4#)的粘度-时间曲线28复合材料学报第14卷图5硼酸(5#)的粘度-时间曲线图6B2O3和ZnO混和体系(6#)的粘度-时间曲线表1不同增稠剂增稠情况比较序号增稠剂配方三天内观察的现象结论1#Ca(OH)2/CaCl2/CaO=2∶2∶1光泽不好,红棕色粘稠液体增稠缓慢,且粘度不大,达不到要求2#Al2O3/AlCl3=3∶2棕色粘稠液体低粘度时间长,增稠缓慢,
7、粘度不够大增稠缓慢,达不到后期迅速增稠的粘度3#Mg(OH)2/MgO=3∶2不变色要求4#FeCl3蓝黑色液体增稠效果不明显,基本不增稠增稠效果明显,粘度足以保证制品要求5#硼酸光泽好,深棕色的外型,但低粘度时间过短增稠效果明显,可保持适宜的低粘度时6#B2O3/ZnO=4∶1光泽好间,粘度达到要求注:以上各样品中增稠剂所加份额为:每100份(重量)树脂加5份。##由实验结果可以看出,1～4样品
