2　對樹脂的要求

　　SMC與BMC對所用的不飽和聚酯有特殊的要求，給這類不飽和聚酯的合成帶來特殊的問題，必須嚴格控制才能制得符合要求的樹脂。

　　2.1　樹脂配方及合成工藝特點

　　要求模塑料所用樹脂反應性比一般通用樹脂高，需要中等反應性和高反應性樹脂。其不飽和酸比飽和酸的比例高，樹脂中不飽和雙鍵含量高。
　　在合成工藝中要按兩階段反應，并要嚴格控制各階段縮聚所達到的黏度、酸值和分子量。終要獲得羧端基的、含有一定低分子量低聚物的聚酯樹脂。

　　2.2　模塑料的稠化性能

　　SMC與某些BMC是化學增稠的模塑化合物。用堿土金屬氧化物或氫氧化物與樹脂進行化學反應，使黏度大幅度增加，稱為稠化。這一反應對于制造模塑料是有利的。在未稠化前，樹脂黏度低，可以混入較多的填料及玻璃纖維，玻璃纖維的破壞也較少?；旌虾煤笠竽苎杆俪砘蔀榭梢郧懈?、剪裁又便于取用的干性材料。在成型過程中玻璃纖維的位移及離析少．固化收縮率低，表面效果好。這種稠化過程的典型黏度-時間曲線見圖16-8。

　　可見對樹脂的要求就是必須能和某種稱為增稠劑的化合物反應而產生合適的稠化效果。這種增稠劑一般為堿土金屬氧化物或氫氧化物。其反應機理可認為是以下的過程。
　　稠化開始時，聚酯分子的端羧基與堿土金屬氧化物(如氧化鎂)或氫氧化物反應，形成一種堿式鹽：

　　這種堿式鹽并沒有使分子量增大，本身也不能造成黏度的急劇上升。進一步發生的是鎂原子對于羧基的配位作用，使另外兩種羧基與這種堿式鹽產生次級反應，形成一種絡合物：

　　這種高分子量的線型聚酯是使黏度增大的主要因素，聚酯分子的羧基片段是產生的依據。

　　2.3　嚴格控制樹脂中的含水量

　　聚酯樹脂中的含水量對樹脂稠化過程中黏度的上升有很大影響，并影響終樹脂的平板黏度。水含量對堿土金屬氧化物增稠系統的初期黏度變化的影響情況見圖16-9。

　　由圖16-9可見，水含量必須準確控制在0.1％～0.15％之間，如高于0.2％將嚴重影響稠化性能。但水含量的控制是很不容易穩定的，每批產品的含水量都往往不同，甚至同一批產品中各桶樹脂含水量也可能波動。如裝桶前有水分污染或桶中有水蒸氣冷凝等，都會使樹脂中水含量變化，進而影響稠化過程。對此要特別注意。

　　2.4　分子量要求

    聚酯的數均分子量M_n對稠化性能的影響很敏感。重均分子量M_w和Z均分子量M_z對稠化過程更有準確的相關性。可以通過測定酸值及羥基數來計算數均分子量。通過以上各分子量統計平均值的測定，可以分析樹脂分子量的分散情況。但這種測定和計算比較費時，需要較復雜的儀器。

　　2.5　苯乙烯的用量

　　SMC與BMC中所用的交聯劑是苯乙烯。大多數樹脂含苯乙烯為30％～35％。有時加入更多的苯乙烯主要是為了使玻璃纖維更容易浸透，易于排出潛入的空氣。提高苯乙烯含量還可以獲得較高的放熱峰溫度，使固化更完全，并提高制品的硬度與抗刮痕能力。圖16-10為樹脂固化時放熱峰溫度與苯乙烯用量的關系。
　　由圖16-10可見，隨著苯乙烯用量的增加，放熱峰升高。作為熱壓成型用的高反應性樹脂，其理論苯乙烯用量可達45％～60％，但通常多只能用到50％，否則澆鑄塊的拉伸強度、彎曲強度及模量都會下降。但加填料和玻璃纖維的混合物后，下降不太明顯。

　　由圖16-10還可見，不飽和性高的樹脂放熱峰溫度會隨苯乙烯用量的增加而達到很高的程度，可能使厚的部件開裂。此時可加入少量添加劑單體(如α-甲基苯乙烯)使放熱峰得以控制，此法極為有效。
　　苯乙烯用量得當對樹脂的耐化學性與耐水性也很有影響。圖16-11為苯乙烯用量對耐化學性影響之一例。當采用每個雙鍵都能交聯的苯乙烯理論用量時，耐化學性與耐水性也較理想。

　　2.6　制品韌性

　　樹脂固化后應有較高的耐沖擊強度。為了提高耐沖擊強度，要求樹脂有一定的韌性，為此可采用延伸性較大的樹脂配方(如表16-7)。

　　通過改性酸和改性醇可以使樹脂獲得良好的堅韌性和延伸性。乙烯基酯樹脂一般認為是堅韌性和延伸性好的樹脂，但表16-7中所列樹脂可接近其性能。兩者對比見表16-8。

　　提高樹脂的韌性和伸長率還有一個重要作用，就是防止樹脂固化后產生微裂紋。實際上聚酯樹脂與玻璃纖維的復合材料在老化過程中，在失去光澤之前，樹脂基體中已出現微裂紋。這是由于基體伸長率低、韌性不足所致，在外力作用下，當玻璃纖維仍能有效地承擔負荷時，基體的性能已有部分失效。這種微裂紋使復合材料失去剛度、耐腐蝕性和耐疲勞性。
　　為了克服這種產生微裂紋的趨向，可以在樹脂中引入橡膠相。如使用得當，可以防止微裂紋的產生，破壞性能量被橡膠吸收，使樹脂基體的強度、剛度得以保留。已引入的橡膠有多種，有些合成橡膠分子中有雙鍵，固化時可以參加反應，并保留其增韌效力?？梢霂в卸嘶騻然鶠橐蚁┗鶊F的丁二烯丙烯腈共聚物。在BMC中每100質量份(下同)聚酯含5～12.5份共聚物；在SMC中每100份聚酯中含5～10份共聚物，加防收縮劑。共聚物在固化后的樹脂中形成分散的小顆粒，產生一種類似于高抗沖聚苯乙烯的結構。

　　2.7　潤滑劑和內脫模劑的使用

　　聚酯模塑料在使用中有一個嚴重的問題就是粘在模具上不能脫模。其根本解決辦法是采用內脫模劑，使聚酯模塑料與金屬模具之間形成一個隔離層，防止樹脂粘模。這種內脫模劑與外脫模劑不同，它不需要專門的上脫模劑并等待其干燥的工序，因而節省了時間、提高了效率。
　　聚酯樹脂是極性的，對于金屬模具有親和性。大部分內脫模劑是長鏈脂肪酸及其鹽類，在受熱時熔融并遷移到制品表面，即可成為第二相，隔離模具。一般選擇脫模劑時，要使其熔點剛剛低于樹脂的固化溫度，可以減少潤滑劑的過早熔融而不能達到隔離效果的問題。常用的內脫模割品種及其熔點如下：
　　硬脂酸　熔點70℃，使用于固化溫度＜135℃時；
　　硬脂酸鋅　熔點122℃，使用于固化溫度135～155℃時；
　　硬脂酸鎂　熔點130℃，使用中較少分解，不變黃；
　　硬脂酸鈣　熔點155℃，使用于固化溫度＞155℃時。
　　以上金屬硬脂酸鹽雖名為純化合物，實際是金屬氧化物與羧酸的復雜混合物。而且在增稠反應中具有活性，作用似金屬氧化物，可以顯著提高稠化速度。因此在使用中要事先檢查其效果。
　　這種金屬皂類分散較困難，有可能時應與增稠劑一起預分散于惰性介質（如苯乙烯）和熱塑性樹脂或一種封端的聚酯樹脂中。如果金屬皂分散不良，則可能造成制品中及表面上有小穴口。
　　各種金屬硬脂酸鹽在金屬陽離子含量、游離脂肪酸含量以及顆粒尺寸分布等方面有差異，這些參數的差異對SMC的增稠性能有不同影響。
　　①金屬脂肪酸鹽影響樹脂混合料的黏度，其影響程度直接與顆粒尺寸及形狀有關。
　　②金屬脂肪酸鹽中游離脂肪酸含量以及含濕量對增稠的影響各有不同。采用氧化鎂或氫氧化鎂作增稠劑時，使用硬脂酸鋅比硬脂酸鈣有較低的黏度。采用氫氧化鈣做增稠劑時，其影響與前者相反。為使濃度達到要求，還要控制硬脂酸鋅或硬脂酸鈣的顆粒度尺寸。表16-9為硬脂酸金屬鹽對于稠化過程中SMC漿料黏度的影響。

　　金屬硬脂酸鹽的濃度可以用檢查灰分含量的辦法檢查。其濃度變化可改變稠化速度，從而影響SMC漿料滲透玻璃纖維的情況，但對SMC的終黏度影響不大。表16-10為硬脂酸鋅的灰分變化對SMC稠化性能的影響。

　　除了上述各種金屬硬脂酸鹽以外，也可用烷基磷酸醇作脫模劑，特別用在與表面涂料的粘結要求高的場合，常用量為0.5％～1％。烷基磷酸酯作脫模劑可使金屬皂的用量顯著減少而仍能有效脫模。