增稠過程

不飽和聚酯樹脂的增稠效應是SMC、BMC技術的基礎，增稠過程是使不飽和聚酯樹脂的黏度增大至不粘手，但也未固化，在較高的溫度下可以流動，使模壓變得可行。樹脂的黏度之所以會有很大的增長，是使用了增稠劑，即能使樹脂膠液的黏度在要求的時間內增加到滿足成型工藝要求並保持相對穩定，從而改善其工藝性能的物質。

基本介紹

• 中文名：增稠過程
• 外文名：Thickening process
• 過程：黏度增大至不粘手，未固化
• 增稠劑：MgO和環狀酸
• 影響因素：剪下程度、溫度等
• 第一階段：增稠劑與羧基發生酸鹼反應

增稠劑

作為增稠劑的物質是元素周期表中第二類主族元素，即鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳的氧化物或氫氧化物，而鎂、鈣的氧化物及氫氧化物使用更為廣泛，這主要是由於它們價廉、來源方便。為了獲取其他性能它們還可以與其他物質組合使用，如MgO和環狀酸、酐的組合；MgO和LiCl的組合。

增稠過程的階段

增稠過程分為兩個階段。

第一階段反應是增稠劑（金屬氧化物、氫氧化物）與聚酯樹脂中羧基發生酸鹼反應生成鹼式鹽，這個反應是快速的，是由帶相反電荷的離子中心間的靜電引力所推動。

RCOOH+MgO→RCOOMgOH

RC00H+Mg(OH)₂→RCOOMgOH+H₂O

RCOOH+RCOOMgOH→(RCOO)₂Mg+H₂O

第二階段反應取決於擴散或分子的空間取向。

一種可能取決於擴散過程是相鄰聚酯分子間通過羰基和醚氧基的氫鍵的橋連。羰基和醚氧基在形成氫鍵時都是電子給予體，當加入水、乙二醇、丙二醇等可形成氫鍵，它們的氫氧基可作電子給予體也可作接受體。在混合物里它們的低分子量和較高的流動性增加了反應性，乙二醇和丙二醇分子的多官能度可以參與幾個鍵橋。雖然氫鍵較弱，但是它們的累積影響使黏度顯著增加。

另一種可能的擴散，水在聚酯的羰基和酸式鹽的金屬原子問形成絡合物。鹼土金屬形成配位絡合物的最大配位數是6，但由於對稱因素，2與4配位數似乎是有利的。在鹼土族內鈣形成絡合物比鎂弱，因此鈣形成配位絡合物較困難。

增稠過程的影響因素

影響增稠的因素大致分成兩類：化學的和物理的。這並不意味著二者之間無關係，在很多場合存在著一定的協同作用，然而主要的增稠作用在性質上是化學的增稠作用。

物理因素：物料混合中所達到的剪下程度、溫度、時間、填料和增稠劑的表面積等。

化學因素：樹脂的化學組成、增稠劑的化學特性、添加劑、雜質等。

增稠劑的用量

常用的增稠劑一般有4種：氧化鎂、氫氧化鎂、氧化鈣（石灰）、氫氧化鈣。增稠劑的用量會對乙烯基樹脂的增稠效應產生明顯的影響，見下圖。

不同用量氧化鎂的增稠曲線

樹脂的化學組成

1、聚合物的羧基官能度

按不飽和聚酯樹脂增稠機理，聚合物的羧基是活性基團，能參與增稠反應。增稠速率與酸值成正比。酸值為0，60h後黏度沒有增加。當樹脂分子量相同時，增稠速率隨官能度而增加；官能度相同，增稠速率隨分子量而增加。

2、聚合物的羥基官能度

比較同類樹脂的羥值指標，發現樹脂的增稠效應隨羥值增高而下降，樹脂中的羥基對增稠過程起阻滯作用。為了驗證這一構想，可在增稠效果較好的198樹脂中添加少量1，2-丙二醇，使其羥值上升。實驗證明，樹脂中游離丙二醇的羥基確實對增稠過程有阻滯作用，改性198樹脂的增稠效果明顯下降，見下圖。

樹脂中的游離二元醇對後期增稠影響

水分對增稠過程的影響

水分對不飽和聚酯樹脂增稠過程有很大影響，起始階段有促進作用，後期則有阻滯作用，所以每個配比系統中都要嚴格控制含水量，通常做法是樹脂中含水量一定要低，≤0.05%，當所有組分混合後，再根據總含水量的要求添加適量的水。

溫度影響

溫度是影響樹脂增稠的最重要因素，較高溫度可降低SMC生產前期樹脂糊黏度而利於輸送及玻璃纖維浸漬，又能加快浸漬後樹脂糊黏度的上升，並達到更高的增稠水平，在SMC製備後，往往要將其送入加溫熟化室中加速稠化，以縮短啟用期。