一种新型酚醛SMC的增稠机理和固化行为研究刘胜平张明艳陈平(哈尔滨理工大学电工材料系,哈尔滨150040)摘要讨论了一种新型酚醛SMC的增稠机理和固化行为。结果表明,增稠剂、填料和硅烷偶联剂对酚醛树脂糊的初期粘度有较大影响,当单独用氢氧化钙作增稠剂时增稠速度快,单独用氧化镁作增稠剂时增稠速度慢;当单独用滑石粉作填料时增稠速度快,单独用粘土作填料时增稠速度慢;通过调整增稠剂和填料各组份的比例可以得到粘度适合的酚醛树脂糊。另外,硅烷偶联剂能够催化酚醛SMC的硬化和固化,这已由DSC和凝胶时间数据所证实。这些研究结果为生产优质的酚醛SMC提供了理论依据。关键词复合材料,酚醛树脂,酚醛片状模塑料,增稠机理酚醛片状模塑料(Phenol2formaldehydeSheetMoldingCompositions,以下简称为酚醛SMC)具有优异的可加工性,可以采用模压和传递模塑等方法加工成不同形状的制品。其制品耐热、机械强度高和尺寸稳定性好,并具有阻燃、低烟和低毒的优良特性,即便燃着了也极少起烟及产生有害的气体,特别是无卤化物产生1。这一特性是不饱和聚酯SMC制品和其他任何塑料都无法相比的,因此现已被国外广泛用于宇航、建筑和运输等领域。近几年国外在酚醛SMC制造方面申请了一些专利1～4,从这些专利中可以看出在酚醛SMC生产工艺上仍存在一些问题。国内虽有部分综述方章5～7,尚无酚醛SMC产品。关于酚醛SMC的增稠机1实验1.1原材料增稠剂:氢氧化钙,氧化镁;填料:粘土,滑石粉,氢氧化铝;脱膜剂:硬脂酸锌;偶联剂:KH2550;玻璃纤维:E2玻璃纤维无捻粗纱,500tex;酚醛树脂:本实验室合成,其综合物性指标见表1。比重(D253)粘度(25℃)ƒParS水份含量ƒ%固含量ƒ%凝胶时间(165℃)ƒs羧基含量ƒ%pH1.20～1.251.5603<570～75655～73D25为25℃的比重本文于1996年6月28日收到修改稿,1996年1月26日收到初稿50复合材料学报第14卷1.2酚醛树脂糊的制备首先将偶联剂加入到酚醛树脂中,经充分搅拌后得树脂液,再将增稠剂、填料和脱模剂经球磨后得到干混料,最后在高速搅拌下将干混料加入到树脂液中,搅拌5～10min得到分散均一的树脂糊(其配方见表2),接着测定粘度。成分酚醛树脂增稠剂填料脱模剂偶联剂重量份10089030～61.3酚醛SMC的制备将酚醛树脂糊在浸渍机上浸渍25mm无序短切玻璃纤维,用易剥离的聚乙烯薄膜为隔膜经辊压而成,于45℃下存放72小时即得到酚醛SMC。1.4实验数据测定粘度测定,用Rheotest22型同轴圆筒式旋转粘度计测定,测试温度为25℃。DSC谱图,用美国PEDSC22C型示差扫描量热仪测定,升温速度10℃ƒmin。凝胶时间,用热板法测定,测试温度为165℃。邵氏A硬度,按GB531—83测试。结果和讨论22.1酚醛树脂中含水量对树脂糊粘度的影响酚醛树脂中含水量增加,酚醛树脂粘度小,酚醛树脂糊初期粘度也小,但增稠速度快,见表3,这可能是水在填料表面形成的羟基与酚醛树脂的羟基形成氢键所致。从表3还可看出,碱催化的酚醛树脂含水量高,粘度大。为了解决操作性,往往需要加入有机溶剂稀释以降低粘度一般来说,酚醛树脂糊增稠速度快,不利于酚醛SMC生产的操作性,同时填料和玻璃纤维也不易被树脂所浸透。另外,酚醛SMC熟化后,在进行模压时,由于过多的挥发物存在而产生过多的气体造成模压件强度不高。因此合成低粘度、低水含量的酚醛树脂是制造优质酚醛SMC的关键。表3酚醛树脂中含水量与树脂糊增稠的关系增稠时间3ƒmin酚醛树脂粘度(25℃)ƒPars酚醛树脂糊粘度(25℃)ƒPars项目水份含量ƒ%12342.14.266.51.560.830.453.6039.0030.2022.0050.0032018512050注:1、2、3为醋酸锌催化的含羧基基团的酚醛树脂,4为碱催化的无羧基基团的酚醛树脂3为酚醛树脂糊粘度达到1×102Pars(25℃)时所需的时间2.2增稠剂和填料对树脂糊粘度的影响图1为在酚醛树脂糊配方不变的情况下只改变增稠剂配比的实验结果。从图1可以看出,当只用氢氧化钙作增稠剂时,酚醛树脂糊的初期粘度大,而且增稠速度快;当只用氧化镁作增稠剂时,酚醛树脂糊的初期粘度小,增稠时间长。当用氧化锌代替氧化镁时,氧化锌ƒ氢氧化钙比对酚醛树脂糊初期粘度的变化规律与氧化镁ƒ氢氧化钙比的变化规律一致;而用氧化第3期刘胜平等:一种新型酚醛SMC的增稠机理和固化行为研究51氧化钙时,酚醛树脂糊初期粘度几乎没有...