丁二酸/癸二酸复合用于BMC的研究文献综述

 2021-09-27 12:09

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文献综述

1. 研究意义

团状模塑料简称BMC (Bulk MoldingCompound)，即不饱和聚酯团状模塑料。BMC主要是由不饱和聚酯树脂（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，然后在一定工艺条件下模压而成的一种制品。因为其外观形态为纤维块状或纤维油灰团状，所以称其为团状或块状模塑料[1-2]。因为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，所以被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[3]。

现阶段BMC在工业中的应用越来越广泛，学者们也根据不同的使用条件开发出许多种类的BMC材料，例如多孔微珠填充低密度BMC、高性能纳米BMC等。但是在BMC的加工过程中，仍然存在因树脂固化收缩等原因而引起的一系列问题，例如斑点、表面波纹、光泽度变差、强度下降等。

随着BMC成型工艺的发展，如今已有改性UPR、低收缩添加剂（LPA）以及添加无机粒子三种降低收缩率的方法[4-6]，相比较，就目前的研究趋势而言，添加LPA是最主要最常用的方法。CHEN-CHI M. MA等[7]研究发现，给改性LPA引入羧基可以提高其极性以及与UPR的相容性。以此制得的BMC性能效果值得期待。Yan Yu等[6]首次提出将2,2-二甲基丙二酸应用于UPR/CaCO3复合材料的抗收缩研究，研究表明：2,2-二甲基丙二酸与UPR树脂中过量二元醇发生前酯化反应，阻碍了UPR交联固化，使制品达到了低收缩（0.05%）水平，并且相比于添加常用大分子低收缩剂，UPR/CaCO3复合材料具有更高的弯曲强度。ChengMing Hong[8]进一步证实了二元酸在降低UPR的收缩率方面确有明显的效果。 因此，利用二元酸对UPR收缩率的改善、强度的提高，提出丁二酸/癸二酸复合用于BMC的研究，借以改善BMC的尺寸稳定性。 在本课题中，我们采用复合二元酸对UPR的前酯化，得到UPR的最小固化收缩率，确定丁二酸与癸二酸的最佳配比并测得其弯曲强度；再加入CaCO3，测出UPR/CaCO3的收缩率和弯曲强度，确定其最佳含量；最后加入短切玻璃纤维，测出所得BMC的收缩率和弯曲强度，确定其最佳含量。并通过傅里叶转换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）和扫描电镜（SEM）等表征手段，分析丁二酸和癸二酸复合对UPR固化过程的影响、CaCO3和短切纤维的加入对BMC形貌、收缩率和弯曲强度的影响。

2. 关于不饱和聚酯树脂低收缩的研究进展

不饱和聚酯树脂（UPR，UnsaturatedPolyester Resins）具有优良的力学性能、电性能和耐化学腐蚀性能, 加工工艺简便, 所以近年来国外发展较为迅速, 是热固性树脂中发展较快的品种之一。应用于工业、农业、交通以及运输等领域。不饱和聚酯树脂主要分为增强和非增强两大系列。增强制品主要有冷却塔、船艇、化工防腐设备、车辆部件、门窗、活动房、卫生设备、食品设备、娱乐设备及运动器材等。非增强制品主要有家具涂料、粘接剂、宝丽板、纽扣、仿象牙和仿玉工艺品、人造大理石、人造水晶、人造玛瑙、人造花岗岩等[9]。

采用热塑性树脂来降低和缓和UPR的固化收缩，已在SMC制造中得到广泛应用。常用的低收缩剂有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和苯二甲酸二烯丙酯聚合物等。目前国外除采用聚苯乙烯及其共聚物外, 还开发了聚己酸内酯（LPS-60）、改性聚氨酯和醋酸纤维素丁酯等。

日本油脂（株）化成品研究所的富村真澄等[10]研究了UP树脂的新型低收缩添加剂（LPAS)，这种新型含有弹性链段和可以与UP树脂相容的链段，用于UP树脂SMC/BMC的成型工艺中，使得制品表面光泽、收缩率低, 且着色性能好。

美国俄亥俄州立大学[11-12]从膨胀学、形态学和结构学研究了含有改性的热塑性LPAS添加剂可低温固化UP/ST/LPAS体系并在低温固化体系中引入Co-类促进剂DVB和第二单体三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPT-MA），使得树脂在固化过程中的收缩得到更好的控制。

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