粉末丁腈橡胶改性SMC的研究

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一定质量分数后 , 这个作用就减少 , 此后对收缩率 的影响并不大, 如图 2 所式。
却过程中会产生微孔, 降低收缩率, 但是当其含量 达到一定值后 , 多余的 PNBR 只能起填料作用, 不 [7] 再产生抗收缩效果 ( 见图 4) 。
图2 Fig 2
玻纤质量分数对 SMC 收缩率的影响 Effect of GF content on shrinkage of SMC
且优于 PNBR。 PS 是常用的 LPA, 可使 SMC 的收缩 率控制在 0 1% ~ 0 3% , 抗 收缩效 果比 PNBR 要 差, 但当与 PNBR 复合使用时 , 由于 2 者的协同效 应, 表现出 更好的抗 收缩效果。随着 PNBR PS 质 量比的变化, 冲 击强度呈 增加趋势 , 但幅度 较小 ( 见图 8) , 拉伸、弯曲强度先增后降 , 变化幅度也 不大 ( 见图 9) , 在 PNBR PS 体系中 , 由于 PS 刚性 较大 , 提高了材料的刚性, 降低了韧性, 随着 PN BR PS 体系中 PNBR 所占比例的不断增大, 材料的 韧性逐渐提高 , 因此, 冲击强度呈现出递增趋势。 还发现 PNBR PS 体系 的冲击强度普 遍比 PNBR 偏 低, 但是拉伸、弯曲强度要普遍偏高。PNBR PS 的
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Fig 3 Effect of CaCO3 content on shrinkage of SMC
2 2 低收缩添加剂( LPA) 对 SMC 性能的影响 为了获得低收缩率 ( < 0 05% ) 、A 级表面的高 性能 SMC, 分别 采用 PNBR 或 PNBR PS 体系作 为 SMC 的 LPA, 分别研究了它们对 SMC 性能的影响。 2 2 1 PNBR 对 SMC 性能的影响 SMC 的收缩率随着 PNBR 质量分数的增大而逐 渐减小, 当达到 5 2% 之后 , 基本不再变化 , SMC 的收缩率可以控制在 0 03% ~ 0 05% 范围内, 这主 要是由于 PNBR 是半交联型的橡胶颗粒, 线膨胀系 数大 ( 1 5 # 10 ~ 1 7 # 10 K) , 受热体积膨胀大, 能够有效地补偿 UP 的固化反应收缩 , 在固化后冷
的银纹剪切带理论, 其起到两个重
固化反应收缩, 但效果并不明显。玻纤是 SMC 材料 的主要承力组分, 是影响 SMC 力学性 能的主要因 素; CaCO3 对 SMC 力学性能影响不明显, 但当其含 量过高时, 会大大增加树脂糊的粘度 , 严重影响玻
要的作用 : 其一, 作为应力集中中心诱发大量银纹 和剪切带 ; 其二, 控制银纹的发展, 并使银纹终止 而不致发展成破坏性裂纹。当 PNBR 质量分数较小 时, PNBR 颗粒 的分散 浓度 较小 , 主 要以 微粒 分
。
图5 Fig 5
PNBR 质量分数对 SMC 冲击强度的影响
最佳质量比为 1 2。
Effect of PNBR content on impact strength of SMC
SMC 的拉伸、弯曲强度均随着 PNBR 质量分数 的增大而呈递减趋势 ( 见图 6) , 但变化幅度较小 , 原因是 : 1) PBNR 是半交联的, 弹性较好 , 刚度不 足, 对抗冲击韧性有较大贡献 , 却使刚度降低, 从 而增韧同时带来了拉伸强度的降低 ; 2) PNBR 颗粒 具有很强的吸胀性, 预浸料在加工、熟化、固化成 型过程中 , 苯乙烯不断向 PNBR 颗粒内部渗透、溶 胀, 一方面增大了树脂糊的粘度, 影响了玻纤的浸 渍, 减弱了玻纤与树脂的界面粘结作用 , 使拉伸强 度降低 ; 另一方面 PNBR 颗粒内部的苯乙烯在 UP 固化时就地聚合形成梯度互穿聚合物网络( Interpen etrat ing Polymer Network, 简称 IPN) , 加强了 PN BR UP 两相界面结合 , 使冲击强度和拉伸强度得到 提高。试验中发现, PNBR 的加入对 SMC 的表面光 洁度有积极作用。PNBR 的最 佳质量分数为 5 2% ~ 6 3% 。
图4 Fig 4
PNBR 质量分数对 SMC 收缩率的影响 Effect of PNBR content on shrinkage of SMC
SMC 的收缩率随着 CaCO3 用量不断增加呈递减 趋势, 当 CaCO3 质量分数从 36 5% 增加到 45 2% 时, SMC 的收缩率从 0 12% 减小到 0 08% , 变化幅度较 小, 这主要是由于 CaCO3 是刚性颗粒 , 线膨胀系数 ( 10 # 10
图 1 SMC 的制备工艺流程 Fig 1 Technology process of SMC 图3 CaCO3 质量分数对 SMC 收缩率的影响
1 4 性能测试 拉伸性能按 GB T 1447 ∀ 2005, 采 用 % 型试样 测定; 冲击性能按 GB T 1451 ∀ 2005 测定 , 无缺口 试样; 弯曲强度按 GB T 1449 ∀ 2005 测定 ; 收缩率 按 D61404 测试。 2 结果与讨论 2 1 玻纤和 CaCO3 对 SMC 收缩率的影响 SMC 的收缩率随着玻纤不断增大而逐渐降低 , 当 玻 纤 从 20% 增 加 到 40% , SMC 的 收 缩 率 从 0 15% 减小到 0 1% , 变化幅度较小 , 这主要是由 于玻 纤 是 刚 性 材料 , 线 膨 胀 系 数很 小 ( 5 # 10 - 1[ 6] K ) , 最初起到约束 SMC 收缩的 作用, 但达到
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热 固 性 树 脂 Thermosetting Resin
第 24 卷第 1 期 Vol 24 No 1
2009 年 1 月 Jan 2009
粉末丁腈橡胶改性 SMC 的研究
李忠恒, 李 军, 宦胜民, 毛坚伟
( 常州华日新材有限公司 , 江苏 常州 213022)
摘
要 : 采用粉末丁腈 橡胶( PNBR) 和 PNBR 聚苯乙烯 ( PS) 体系改性 SMC 复合 材料 , 研究了 玻纤、 CaCO3 、 PNBR
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热 固 性 树 脂
第 24 卷
散, 力的传导主要通过 UP 和玻纤来完成, 不能起 到增韧作用 ; 随着质量分数的增大 , PNBR 颗粒分 散浓度增大, 粒子间距变小 , 单位体积内 PNBR 质 量分数增多从而能够形成有效的网络结构, 可诱发 剪切带, 吸收能量, 起到增韧作用
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和 PNBR PS 体系对 SMC 的收 缩率、力 学性能 和表 面质 量的影 响。结果 表明 : 玻 纤和 CaCO3 能 降低 SMC 的 收缩 率 , 但效果较小 , CaCO3 对 表面质量有积极作用 , 其最佳质量分数为 41 5% ; PNBR 的加 入显著地降 低了 SMC 的 收缩率 , 同时提高了韧 性 , 当其 质量分数为 5 2% 时 , 收缩率达到 0 05% 以 下 ; PNBR PS 体系的抗收 缩效果优于 PNBR, 当 PNBR PS 质量比为 1 2 时 , 能够实现零收缩 , 而且改性 SMC 具有优良的力学性能和表面质量 。 关键词 : 片状模塑料 ( SMC) ; 粉末丁腈橡胶 ( PNBR) ; 聚苯乙烯 ; 低收缩 中图分类号 : TQ327 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1002- 7432( 2009) 01- 0042- 04
作者简介! 李 忠恒 ( 1981 ∀ ) , 男 , 山东 枣庄人 , 硕士研 究生 , 从 事 SM C BMC 研究 , 已发表学术论文 5 篇。
第 1期
李忠恒等 : 粉末丁腈橡胶改性 SMC 的研究
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电子有限公司。 1 3 制备工艺 SMC 的制备工艺流程如图 1 所示。
纤的浸渍 , 从而影响材料的力学性能。试验中发现, 随着 CaCO3 用量不断增大, SMC 制品的表面质量逐 渐变好, 但并不是越多越好 , 在 CaCO3 质量分数为 41 5% 附近效果最佳( 见图 3) 。
Study on SMC modified by PNBR
LI Zhong- heng, LI Jun, HUAN Sheng- min, MAO Jian- wei ( Changzhou Huari New Material Company , Changzhou 213022 , China) Abstract : SMC composite was modified by powdered acrylonitrile- butadiene rubber ( PNBR) or PNBR PS The effects of glass fibre, CaCO3 , PNBR and PNBR PS system on the shrinkage, mechanical propert ies and surface quality of SMC were studied The results showed that shrinkage was decreased by glass fibre and CaCO3 , but the effect was little CaCO3 had a positive role in the surface quality and the opt imal mass fraction was 41 5% The shrinkage could be decreased sig nificantly and toughness was also improved by adding PNBR The shrinkage of SMC with 5 2% content of PNBR was less than 0 05% . The ant i- shrinkage performance of PNBR PS was better than PNBR Zero shrinkage could be achieved when the ratio of PNBR PS was 1 2 and the modified SMC had excellent mechanical properties and surface quality Key words: SMC; PNBR; PS ; low shrinkage 0 引 言 公司; PS- 954( 35 0% PS 苯乙烯溶液 ) , 常州华日新 材有限公司; 粉末丁腈橡胶( PNBR) , 半交联型优级 品, 60~ 80 目 , 兰州石油化工研究所; CaCO3 ( LD400) , 立达超微工业( 苏州) 有限公司; MgO, 国药集 团化学试剂有限公司; ZnSt , 发基化学品 ( 张家港) 有限公司 ; 过氧化苯甲酸叔丁酯 ( TBPB) , 天津阿克 苏诺贝尔过氧化物有限公司 ; 短切玻 纤 ( 24 5 mm, 13 m) , 重庆国际复合材料有限公司。 1 2 仪器设备 烘箱 101- 2 型, 上海 仪器 厂; 平 板 硫化 机 XLB- D350 # 350 # 2, 常州第一橡塑设备厂; 万能 制样机 ZHY- W, 河北承德试验机厂; 冲击试验机 XUJ- 500, 中国承德 试验机厂; 万能 试验机 LJ5000, 广州 试验机厂 ; SEM JSM - 6360OLA, 日 本