第1章　預(yù)浸料制備

1.1　短切纖維預(yù)浸料制備

短切纖維預(yù)浸料制備主要有預(yù)混法、預(yù)浸法、層鋪法、懸浮浸漬法和造粒等方法。

1.1.1　預(yù)混法

預(yù)混法是先將增強(qiáng)纖維短切，與一定量的樹(shù)脂混合均勻，再撕松后烘干或用擠出機(jī)擠成條狀或丸狀（BMC）的工藝方法。

1.1.1.1　主要設(shè)備

（1）纖維切割器　常用切割器類型有沖床式、砂輪片式、三輥式和單旋轉(zhuǎn)刀輥式，其工作原理如圖1-1所示。沖床式切割器廣泛應(yīng)用于切割非連續(xù)纖維（如開(kāi)刀絲）；砂輪片式切割器用于寶塔紗團(tuán)的整體切割，其工效較高，但所切割的纖維長(zhǎng)度不均勻，而且砂輪片容易損壞；三輥式切割器所切割的纖維長(zhǎng)短均一，可以連續(xù)工作，用于切割連續(xù)纖維效果良好，更換切割輥刀片間距可調(diào)變切割纖維長(zhǎng)度；單旋轉(zhuǎn)刀輥式切割器多用在高硅氧纖維的切割。

（2）高速分散機(jī)　為了使樹(shù)脂糊分散均勻，需要使用剪切速率很高的攪拌機(jī)。高速分散機(jī)是對(duì)兩種或者多種液體和固體粉末狀物料進(jìn)行攪拌、溶解和分散的高效設(shè)備。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1-1。

（3）捏合機(jī)　捏合機(jī)的作用是將樹(shù)脂與纖維混合均勻，其結(jié)構(gòu)主要有可翻轉(zhuǎn)出料的捏合鍋、雙Z槳式捏合槳和動(dòng)力傳動(dòng)裝置等（如圖1-2所示）。

1—電動(dòng)機(jī)；2—減速箱；3—齒輪；4—捏合鍋；5—夾套；6—捏合翼

①翻缸形式：手動(dòng)翻缸、機(jī)械翻缸和液壓翻缸；

②加熱形式：夾套加熱、半管加熱、遠(yuǎn)紅外加熱和電加熱；

③捏合方式：相切型和相交型；

④出料方式：底閥式、翻板式、蛟龍式（橫式）、旋門式、抽拉式、吸料式和蛟龍式（縱式）；

⑤攪拌軸形式：Σ型攪拌槳、Z型攪拌槳、切割型攪拌槳和魚尾型攪拌槳。

表1-2列出了南通密煉捏合機(jī)械有限公司標(biāo)準(zhǔn)型捏合機(jī)系列。

注：1.轉(zhuǎn)速可根據(jù)用戶要求定做。

2.下出料有球閥出料、快開(kāi)門出料和螺桿出料。

（4）撕松機(jī)　撕松機(jī)的作用是將捏合成團(tuán)的物料進(jìn)行蓬松。主要由進(jìn)料輥和一對(duì)撕料輥組成。通過(guò)兩個(gè)不同直徑的撕料輥按相同方向旋轉(zhuǎn)。物料在兩個(gè)撕料輥間受撕扯而松散（如圖1-3所示）。

1—電動(dòng)機(jī)；2—機(jī)體；3—配重；4—進(jìn)料輥；5，6—撕料輥；7—機(jī)罩

（5）擠出機(jī)　國(guó)外使用的擠出機(jī)是黏土型擠出機(jī)，具有一根直徑很粗的螺桿。螺桿通常都要經(jīng)過(guò)拋光和鍍鉻處理，以便清潔和延長(zhǎng)使用壽命。表1-3列出了幾種Bonnot公司黏土型BMC擠出機(jī)的基本參數(shù)。

1.1.1.2　預(yù)混模塑料制備

（1）原材料

①增強(qiáng)材料　短切纖維預(yù)浸料中常用的增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維開(kāi)刀絲、無(wú)捻粗紗、高硅氧纖維、碳纖維、芳綸纖維和尼龍纖維等。纖維長(zhǎng)度一般為15～50mm，其中以30～50mm為多。

②基體樹(shù)脂

a.酚醛樹(shù)脂模塑料的典型配方　酚醛樹(shù)脂模塑料的典型配方見(jiàn)表1-4。

①KH-550加入樹(shù)脂中充分?jǐn)嚢韬蟠谩?/p>

②先將油溶黑溶于乙醇，再倒入樹(shù)脂中。

③用乙醇調(diào)節(jié)樹(shù)脂的密度為1.0g/cm3。

b.環(huán)氧樹(shù)脂膠液配制　環(huán)氧樹(shù)脂加熱到130℃，加入NA酸酐充分?jǐn)嚢瑁?dāng)溫度回升到120℃時(shí)滴加二甲基苯胺，并在120～130℃下反應(yīng)6min后倒入丙酮，充分?jǐn)嚢瑁鋮s后待用。環(huán)氧樹(shù)脂模塑料的典型配方見(jiàn)表1-5。

c.三聚氰胺樹(shù)脂膠液及其組成　三聚氰胺樹(shù)脂模塑料的典型配方見(jiàn)表1-6。

（2）制備方法　預(yù)混模塑料制備是將樹(shù)脂膠液經(jīng)膠液配制釜配制并攪拌均勻后，由齒輪輸送泵送入自動(dòng)計(jì)量槽內(nèi)，計(jì)量后再送入捏合器。連續(xù)玻璃纖維用切割機(jī)將纖維切成15～50mm長(zhǎng)的短纖維，然后進(jìn)行蓬松，使纖維分散，再逐漸送入捏合器，與樹(shù)脂膠液在捏合器內(nèi)混合均勻，達(dá)到規(guī)定捏合時(shí)間后，傾斜捏合器出料。捏合時(shí)間越長(zhǎng)，纖維強(qiáng)度損失越大；時(shí)間過(guò)短，樹(shù)脂與纖維混合不均勻。再用撕松機(jī)將其蓬松后，鋪放于鋼絲網(wǎng)上，在80℃左右烘干后，包裝入袋，即為模塑料。

例如短切玻璃纖維增強(qiáng)鎂酚醛樹(shù)脂，其連續(xù)生產(chǎn)工藝流程如圖1-4所示。

1—沖床式切絲機(jī)；2—蓬松機(jī)；3—膠液釜；4—齒輪輸送泵；5—自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)；6—捏合機(jī)；7—排風(fēng)器；8—風(fēng)絲分離器；9—移動(dòng)式風(fēng)罩；10—撕松機(jī)；11—履帶式烘干爐；12—皮帶運(yùn)輸機(jī)；13—旋轉(zhuǎn)式出料器；14—裝料桶

①將玻璃纖維切成30～50mm長(zhǎng)的短切纖維。

②用乙醇調(diào)整樹(shù)脂黏度，控制膠液相對(duì)密度在1.0左右。

③按纖維∶樹(shù)脂=55∶45（質(zhì)量比），將樹(shù)脂溶液和短切纖維加入捏合器中充分捏合，注意控制捏合時(shí)間。時(shí)間過(guò)短，樹(shù)脂與纖維混合不均勻；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，纖維強(qiáng)度損失太大。捏合時(shí)，樹(shù)脂黏度的控制也是很重要的，樹(shù)脂黏度控制不當(dāng)，樹(shù)脂不易浸透纖維，也會(huì)增加纖維的損傷，影響纖維的強(qiáng)度。

④捏合后，預(yù)混料逐漸加入撕松機(jī)中撕松。

⑤將撕松后的預(yù)混料均勻鋪放在網(wǎng)屏上。

⑥預(yù)混料經(jīng)晾置后在80℃烘房中烘20～30min。

⑦將烘干的預(yù)混料在塑料袋中封閉待用。

1.1.1.3　BMC

（1）增強(qiáng)材料　巨石集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的BMC用無(wú)堿玻璃纖維短切原絲的品種有562E、552B、558和588等。玻璃纖維長(zhǎng)度有3mm、6mm、9mm、12mm、18mm和24mm。

（2）BMC基體樹(shù)脂及助劑　BMC是在不飽和聚酯樹(shù)脂中加入增稠劑、低收縮添加劑、填料、脫模劑、著色劑等組分，經(jīng)混合形成樹(shù)脂糊，將這種樹(shù)脂糊與短切玻璃纖維在捏合設(shè)備中進(jìn)行捏合混煉，使其充分混合而成。BMC用不飽和聚酯樹(shù)脂與SMC用不飽和聚酯樹(shù)脂是相同的，也就是說(shuō)，可以用作SMC的不飽和聚酯樹(shù)脂，同樣也可以用作BMC的基體樹(shù)脂，具體樹(shù)脂的牌號(hào)見(jiàn)1.1.3節(jié)。天和有BMC專用樹(shù)脂，其牌號(hào)為DS801N、DS802N、DS822N、DS823N和DS825N等。

BMC與SMC的組成極為相似，是一種改良了的預(yù)混塊狀成型材料，可用于模壓、注射和傳遞等成型工藝。兩者的區(qū)別僅在于材料形態(tài)和制作方法上。BMC中纖維含量較低（15%～20%），纖維長(zhǎng)度較短（6～12mm），填料含量較大，因而BMC的強(qiáng)度較SMC低。BMC適用于制造小型制品，SMC則用于生產(chǎn)大型薄壁制品。BMC參考配方見(jiàn)表1-7。

①聚苯乙烯溶液指40%的聚苯乙烯、苯乙烯溶液。即聚苯乙烯∶苯乙烯=40∶60。

低密度聚乙烯粉末用于BMC，對(duì)BMC的收縮率和光澤度有所改善（見(jiàn)表1-8）。

注射模塑工藝用模塑料的配方范圍見(jiàn)表1-9。

（3）BMC（DMC）模塑料的配制

①先將稱量好的樹(shù)脂、引發(fā)劑、著色劑、脫模劑、部分填料等逐個(gè)加入到高剪切型的攪拌機(jī)中攪拌至均勻，然后再緩慢加入剩余的填料混合攪拌均勻，最后加入增稠劑攪拌3～4min，使各組分均勻分布在樹(shù)脂中制得樹(shù)脂糊。

②把制得的樹(shù)脂糊加入到捏合機(jī)內(nèi)，在攪拌下逐漸加入纖維，捏合6～7min，使纖維全部浸透，直至無(wú)白色纖維時(shí)即可出料，分?jǐn)偡胖茫砘蟀b。

③為了使團(tuán)狀模塑料更加致密，并便于以后的成型操作，可用擠出機(jī)擠成條狀或丸狀，熟化后用聚酯薄膜密封包裝，儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

BMC可以采用模壓、注射或壓注（傳遞模塑）等成型工藝制成復(fù)合材料制品。

1.1.2　預(yù)浸法

1.1.2.1　原材料

（1）增強(qiáng)材料　一般都采用連續(xù)無(wú)捻粗紗。

（2）樹(shù)脂膠液配方　按配方先將環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂進(jìn)行混合，再將MoS2溶于丙酮，然后倒入樹(shù)脂中充分?jǐn)嚢韬螅箻?shù)脂膠液的相對(duì)密度在1.00～1.025的范圍內(nèi)。樹(shù)脂膠液配方見(jiàn)表1-10。

1.1.2.2　預(yù)浸法模塑料制備

預(yù)浸法模塑料是將玻璃纖維束從紗架導(dǎo)出，經(jīng)集束環(huán)進(jìn)入膠槽，進(jìn)行常溫浸漬，在100～160℃烘箱中烘干，纖維牽引速度為1～1.5m/min，用切割機(jī)切割成定長(zhǎng)的預(yù)浸料。

例如玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧酚醛（6∶4）樹(shù)脂。

①纖維從紗架導(dǎo)出，經(jīng)集束環(huán)進(jìn)入膠槽浸膠。

②環(huán)氧酚醛（6∶4）膠液相對(duì)密度控制在1.00～1.03。

③纖維牽引速度為1.20～1.35m/min。

④纖維經(jīng)浸膠后通過(guò)刮膠輥進(jìn)入第1、第2級(jí)烘箱烘干，第1級(jí)溫度為110～120℃，第2級(jí)則為150～160℃。

⑤經(jīng)烘干的預(yù)浸料由牽引輥引出。

⑥引出的預(yù)浸料進(jìn)入切割機(jī)，切成所需長(zhǎng)度。

在預(yù)浸料制備中主要控制的參數(shù)有樹(shù)脂溶液相對(duì)密度、烘箱各級(jí)溫度及牽引速度等。

1.1.3　層鋪法（SMC）

1.1.3.1　原材料

（1）增強(qiáng)材料　部分生產(chǎn)廠家SMC用無(wú)堿玻璃纖維合股無(wú)捻粗紗（適用于增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂）的品種：巨石集團(tuán)有限公司的產(chǎn)品牌號(hào)有440、442C、410、456、458A、448和440A等，其線密度規(guī)格有2400tex、4392tex、4400tex、4500tex和4800tex等。淄博中材龐貝捷金晶玻纖有限公司的產(chǎn)品牌號(hào)有5545、5530、5509、5524、PF7009和PF7024等，其線密度規(guī)格為4436tex和4430tex，單絲公稱直徑為16μm。

（2）基體樹(shù)脂

①不飽和聚酯樹(shù)脂　SMC用不飽和聚酯樹(shù)脂作為一類樹(shù)脂，產(chǎn)品的用途不同，對(duì)樹(shù)脂的要求也不盡相同。但與通用型樹(shù)脂相比，SMC樹(shù)脂還是具有自己的特點(diǎn)。

②乙烯基酯樹(shù)脂　普通乙烯基酯樹(shù)脂由于分子中不含羧基，所以用氧化鎂作為增稠劑時(shí)沒(méi)有不飽和聚酯樹(shù)脂具有的那種增稠特性。用酸酐對(duì)乙烯基酯樹(shù)脂進(jìn)行改性，可使樹(shù)脂的分子帶有羧基，從而使樹(shù)脂具有增稠特性，以滿足模壓料的應(yīng)用需要。常用的酸酐有順丁烯二酸酐和鄰苯二甲酸酐。上緯（上海）精細(xì)化工有限公司有SW976和SW978等，華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司SMC用商品乙烯基酯樹(shù)脂有MFE751。

③環(huán)氧樹(shù)脂

④SMC用酚醛樹(shù)脂（PF-SMC）　SMC用酚醛樹(shù)脂有江門市昆益樹(shù)脂材料科技有限公司生產(chǎn)的KT-7207和KT-7209以及常熟東南塑料有限公司生產(chǎn)的NR9440等。

（3）填料　填料是用來(lái)降低模壓制品的生產(chǎn)成本或改善某些物理性能（如表面硬度、固化放熱效應(yīng)等）和化學(xué)性能（如耐化學(xué)試劑腐蝕性等）的固體物質(zhì)。在配方中，由于各原材料本身的黏度不同，以不同的比例加以混合，所得到的樹(shù)脂糊黏度也各不一樣。其次是同一種填料，填料的粒度和吸油值的不同，對(duì)黏度的影響也較大。粒度和吸油值是一對(duì)矛盾，相對(duì)來(lái)說(shuō)，粒度越小，吸油值就越大；反之則相反。不同吸油值的填料對(duì)樹(shù)脂糊的黏度也有很大影響。所以在選擇填料時(shí)，除了要考慮制品本身的功能特性外，還要根據(jù)工藝的要求合理選擇一定粒度的填料。

用作不飽和聚酯樹(shù)脂SMC的填料，一般采用重質(zhì)碳酸鈣的粉體，其特點(diǎn)是：顆粒形狀不規(guī)則，是多分散粉體；粒徑分布較寬；粒徑大，平均粒徑一般為5～10μm。

氫氧化鋁的粒徑越小，比表面積就越大，阻燃效果也越好。阻燃用的氫氧化鋁粉多經(jīng)過(guò)表面處理，且多與其他阻燃劑復(fù)配使用，因?yàn)閱我坏臍溲趸X的阻燃性較差，達(dá)到一定阻燃級(jí)別所需的用量太大，從而會(huì)降低被阻燃材料的力學(xué)性能及其他有關(guān)性能。

氫氧化鋁對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂燃燒性能的影響：在不飽和聚酯樹(shù)脂（PC-H-1097鄰苯型）中添加不同量的氫氧化鋁，其澆鑄體的燃燒性能見(jiàn)表1-11。

氫氧化鋁加入量對(duì)樹(shù)脂糊黏度的影響見(jiàn)圖1-5。

另外硫酸鋇、高嶺土、滑石粉等也可用作SMC的填料。

（4）增稠劑　不飽和聚酯樹(shù)脂固化沒(méi)有B階段，要用作SMC的基體必須添加增稠劑。增稠劑是指在一定條件下，能夠與樹(shù)脂產(chǎn)生物理交聯(lián)作用，使樹(shù)脂的表觀黏度迅速增加的物質(zhì)。增稠是制備SMC的關(guān)鍵技術(shù)之一。

可用作增稠劑的材料很多，有無(wú)機(jī)增稠劑，也有有機(jī)增稠劑。

①無(wú)機(jī)增稠劑　活性輕質(zhì)氧化鎂用作不飽和聚酯樹(shù)脂的增稠劑，用量一般為樹(shù)脂質(zhì)量的0.3%～3%。氧化鎂的制備方法不同，增稠活性往往差異很大，氧化鎂的活性對(duì)樹(shù)脂糊的增稠速率的影響（增稠劑用量同為樹(shù)脂質(zhì)量的3%）見(jiàn)表1-12。

表1-12中數(shù)據(jù)表明：活性高的活性氧化鎂（碘吸附值為45.8mg/g）黏度達(dá)到7000Pa·s需要8h，而活性低的輕質(zhì)氧化鎂（碘吸附值為31.15mg/g），則需要21h才能使樹(shù)脂黏度達(dá)到1300Pa·s，僅為前者的1/5。

增稠劑的增稠速率不僅可以通過(guò)控制增稠劑的加入量來(lái)調(diào)節(jié)，還可通過(guò)選用不同品種的增稠劑或混合增稠劑來(lái)調(diào)節(jié)和控制，以達(dá)到SMC所需的黏度（見(jiàn)表1-13）。

表1-13中，輕質(zhì)MgO和CaO的用量分別為不飽和聚酯樹(shù)脂的1.8%和2.5%，該配方增稠顯著，特點(diǎn)是起始黏度低，抑制起始黏度增長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)，后期增稠快，是較理想的增稠體系，已獲得廣泛應(yīng)用。

另外氫氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鈣等也可用作樹(shù)脂的增稠劑。

②有機(jī)增稠劑　主要有結(jié)晶不飽和聚酯樹(shù)脂、甲苯二異氰酸酯（TDI）和聚合MDI等。

結(jié)晶不飽和聚酯樹(shù)脂的增稠是一種物理增稠過(guò)程。結(jié)晶不飽和聚酯樹(shù)脂的熔點(diǎn)一般為55℃左右，在這個(gè)溫度以上時(shí)，結(jié)晶不飽和聚酯樹(shù)脂熔化為液體，從而均勻地分散于整個(gè)SMC體系內(nèi)以達(dá)到降低樹(shù)脂黏度和浸漬增強(qiáng)材料的目的。當(dāng)冷卻至室溫，結(jié)晶不飽和聚酯樹(shù)脂又恢復(fù)至固態(tài)相，從而使SMC達(dá)到“機(jī)械增稠”而不粘手的目的。整個(gè)增稠過(guò)程需要使預(yù)混料保持在55℃以上。采用結(jié)晶不飽和聚酯樹(shù)脂增稠劑的SMC配方見(jiàn)表1-14。

（5）引發(fā)劑　SMC的固化還是要依賴于引發(fā)劑的作用，主要應(yīng)用的引發(fā)劑有過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）、過(guò)氧化苯甲酰（BPO）、過(guò)氧化二異丙基苯、異丙基苯過(guò)氧化氫、1，1-雙（過(guò)氧化叔丁基）-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基過(guò)氧）己烷（AD）、2，5-二甲基-2，5-雙（過(guò)氧化苯甲酰）己烷、2，5-雙（2-乙基己酰過(guò)氧化）2，5-二甲基己烷等。

（6）稀釋劑　樹(shù)脂黏度較大時(shí)給成型加工帶來(lái)困難，而稀釋劑的主要作用是降低基體樹(shù)脂的黏度，使基體樹(shù)脂具有良好的潤(rùn)濕和浸透纖維的能力。酚醛樹(shù)脂常用乙醇為稀釋劑，不飽和聚酯樹(shù)脂的常用稀釋劑為苯乙烯，前者為非活性稀釋劑，不參與樹(shù)脂固化反應(yīng)，后者是活性稀釋劑，參與樹(shù)脂固化反應(yīng)。

（7）阻聚劑　常用的阻聚劑有對(duì)叔丁基鄰苯二酚、2-叔丁基對(duì)苯二酚及2，6-二叔丁基對(duì)甲酚等。

（8）低收縮劑　低收縮添加劑/低輪廓添加劑是SMC/BMC生產(chǎn)過(guò)程中一種非常重要的關(guān)鍵原材料。普通不飽和聚酯樹(shù)脂固化時(shí)體積收縮率達(dá)7%～10%。對(duì)SMC來(lái)說(shuō)，加入熱塑性樹(shù)脂可以改善預(yù)浸料的工藝性，減少縮孔，避免預(yù)浸料壓制過(guò)程中產(chǎn)生樹(shù)脂堆積和制品開(kāi)裂，從而達(dá)到降低收縮率的目的。適當(dāng)選用低收縮添加劑可使樹(shù)脂壓制過(guò)程中收縮量降至接近于0。常用的低收縮劑有低密度聚乙烯粉、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯和飽和聚酯等。

（9）潤(rùn)濕分散劑　潤(rùn)濕與分散是兩種不同的作用，但有時(shí)往往是由同一種物質(zhì)所完成，有潤(rùn)濕作用的物質(zhì)往往也具有分散作用，故有時(shí)也統(tǒng)稱潤(rùn)濕分散劑。

加入填料會(huì)使樹(shù)脂糊的黏度升高。BYK的潤(rùn)濕分散劑能使填料的加入方便快捷并降低樹(shù)脂糊的黏度。其結(jié)果是高填料填充量成為可能。低黏度的樹(shù)脂糊可加快對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)性，如PS或SBS與UP樹(shù)脂不相容會(huì)造成樹(shù)脂糊中的相分離。使用BYK的助劑，既可提高兩相的相容性，又能在儲(chǔ)存和加工時(shí)穩(wěn)定樹(shù)脂糊。潤(rùn)濕分散過(guò)程為：①潤(rùn)濕，②分散，③穩(wěn)定。

1.1.3.2　SMC（片狀模塑料）成型

不飽和聚酯樹(shù)脂SMC是增稠劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、低收縮添加劑、填料、內(nèi)脫模劑和著色劑等混合成樹(shù)脂糊浸漬玻璃纖維短切原絲（原絲長(zhǎng)度約25mm，含量約30%），并在兩面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起來(lái)形成的片狀模壓成型材料。使用時(shí)，只需將兩面的薄膜撕去，按制品的尺寸裁切、疊層，放入模具中加溫加壓，即得所需制品。

酚醛SMC是在制造聚酯SMC的設(shè)備中制備的，制備工藝與聚酯SMC相似，且與聚酯SMC不相互作用。酚醛SMC制造后要在室溫下存放4d，以達(dá)到一定的稠度，不需要進(jìn)行特殊熟化處理。同聚酯SMC一樣，酚醛SMC也需要兩層聚乙烯薄膜保護(hù)，而且在SMC料熟化后保護(hù)膜能夠容易地剝?nèi)ァ?/p>

SMC的工藝參數(shù)：幅寬0.45～1.5m；厚度1.3～6.4mm；纖維含量25%～35%；纖維長(zhǎng)度12～50mm；纖維取向任意；聚乙烯薄膜厚度0.05mm；單重2～6kg/m2，一般為3～4kg/m2；樹(shù)脂糊浸漬黏度10～50Pa·s；樹(shù)脂糊涂覆量3～12kg/min。

（1）膠液配方

①不飽和聚酯樹(shù)脂　用作SMC的基體樹(shù)脂主要是不飽和聚酯樹(shù)脂，不飽和聚酯樹(shù)脂SMC的配方主要由三部分組成：一是不飽和聚酯樹(shù)脂膠液，除含有不飽和聚酯樹(shù)脂之外，還有增稠劑、引發(fā)劑、低收縮劑、內(nèi)脫模劑、色漿，有的配方中還添加阻聚劑；另外就是填料和增強(qiáng)纖維。三者之間大約各占1/3。不飽和聚酯樹(shù)脂幾種典型的SMC配方見(jiàn)表1-15。

①聚苯乙烯溶液指40%的聚苯乙烯、苯乙烯溶液，即聚苯乙烯∶苯乙烯=40∶60，黏度為10200mPa·s。

在樹(shù)脂中加入異氰酸酯增稠劑，可以得到互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（IPN）使樹(shù)脂增稠，見(jiàn)表1-16。

②乙烯基酯樹(shù)脂　乙烯基酯樹(shù)脂糊配方見(jiàn)表1-17，圖1-6為生產(chǎn)車間實(shí)測(cè)樹(shù)脂糊增稠曲線。

③乙烯基酯樹(shù)脂與不飽和聚酯樹(shù)脂同時(shí)使用　乙烯基酯樹(shù)脂SMC壓制的產(chǎn)品與不飽和聚酯樹(shù)脂SMC壓制的產(chǎn)品相比較，力學(xué)性能提高了，但是表面質(zhì)量較差，要提高其產(chǎn)品的外觀質(zhì)量必須使用一些助劑，因此而提高了成本。現(xiàn)將乙烯基酯樹(shù)脂和不飽和聚酯樹(shù)脂混合使用，當(dāng)提高不飽和聚酯樹(shù)脂含量，制品表面質(zhì)量提高，但是制品力學(xué)性能有所下降，調(diào)節(jié)兩種樹(shù)脂的比例，使其既能滿足制品的外觀要求，也能滿足制品的性能要求。以乙烯基酯樹(shù)脂∶不飽和聚酯樹(shù)脂=40∶40為例，其樹(shù)脂糊配方見(jiàn)表1-18，圖1-7為生產(chǎn)車間實(shí)測(cè)1 ? 配方樹(shù)脂糊增稠曲線。2 ? 配方添加1質(zhì)量份的BYK-P9065，SMC模壓件的表觀質(zhì)量有所改善，脫模方便，若配方中添加4質(zhì)量份的BYK-P9065，就不需要再添加脫模劑，不僅可以脫模，而且模壓件外觀更加光亮。圖1-8為生產(chǎn)車間實(shí)測(cè)2 ? 配方樹(shù)脂糊增稠曲線。

按BMC組成，無(wú)捻粗紗切斷的長(zhǎng)度為20mm及添加的纖維量符合BMC的要求，在SMC機(jī)組上制得短纖維SMC。用此方法制得的短纖維SMC，由于纖維與樹(shù)脂糊鋪放均勻，壓制成的制品表觀質(zhì)量比采用捏合器攪拌方法制得的BMC好。若BMC需要量不是太大，在同一臺(tái)機(jī)組上生產(chǎn)，可節(jié)省另外設(shè)備的投資，而且該方法連續(xù)運(yùn)行，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了操作人員。短纖維SMC樹(shù)脂糊的配方見(jiàn)表1-19，圖1-9為生產(chǎn)車間實(shí)測(cè)3 ? 配方樹(shù)脂糊增稠曲線，圖1-10為生產(chǎn)車間實(shí)測(cè)4 ? 配方樹(shù)脂糊增稠曲線，圖1-11為生產(chǎn)車間實(shí)測(cè)5 ? 配方樹(shù)脂糊增稠曲線。

④環(huán)氧樹(shù)脂膠液組成及配比

a.二異氰酸酯化合物對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂有增稠的效果，隨著增稠劑用量的增加、異氰酸酯預(yù)聚體分子量的提高、環(huán)境溫度的上升、固體環(huán)氧樹(shù)脂加入量的增加，環(huán)氧樹(shù)脂增稠的速度加快。用TDI增稠環(huán)氧樹(shù)脂具有較好的熱流動(dòng)性；隨閉模速度和環(huán)氧SMC黏度增加，片材流動(dòng)所需變形功增加，所需模壓壓力增大。

b. MgO和α-甲基丙烯酸配合可增稠環(huán)氧樹(shù)脂，隨著MgO加入量的增加，環(huán)氧樹(shù)脂增稠的速度加快；MgO與α-甲基丙烯酸配比為3∶1時(shí)，增稠環(huán)氧樹(shù)脂的效果較好；推測(cè)環(huán)氧樹(shù)脂的增稠機(jī)理是α-甲基丙烯酸中的端羧基與氧化鎂反應(yīng)，放出熱量促使其端羧基與環(huán)氧樹(shù)脂中的仲羥基反應(yīng)，上述反應(yīng)生成水產(chǎn)生的氫鍵和羰基與氧化鎂中的金屬原子形成絡(luò)合物，共同導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂的黏度增加。

⑤酚醛樹(shù)脂　對(duì)于PF-SMC這種半成品，既要具有足夠大的黏度以保持硬度，又要在高溫高壓下具有可變性和柔軟性，還要在儲(chǔ)存中保持穩(wěn)定，也就是說(shuō)，不能導(dǎo)致流淌樹(shù)脂，不能由于自聚的變化而產(chǎn)生硬化。氫氧化鈣和氧化鎂對(duì)酚醛SMC的增稠作用：UP-SMC的增稠一般用氧化鎂作增稠劑，其增稠分為兩個(gè)階段，即氧化鎂與不飽和聚酯中的羧基基團(tuán)成鹽和配位反應(yīng)生成配位絡(luò)合物。酚醛SMC的增稠是一個(gè)更復(fù)雜的問(wèn)題，其增稠機(jī)理尚無(wú)詳細(xì)文獻(xiàn)報(bào)道。

實(shí)驗(yàn)中所用酚醛樹(shù)脂含有3%的羧基基團(tuán)，遠(yuǎn)比不飽和聚酯的羧基含量低，雖然氧化鎂和氫氧化鈣能與酚醛樹(shù)脂中的羧基基團(tuán)成鹽和配位反應(yīng)形成配位絡(luò)化物，但只能達(dá)到部分增稠。而其余部分的增稠來(lái)自酚醛樹(shù)脂的羥基與鈣的絡(luò)合以及與填料表面的羥基形成的氫鍵。這樣最終形成一個(gè)大的準(zhǔn)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到整體增稠。

作者用KT-7209酚醛做了增稠試驗(yàn)，KT-7209酚醛樹(shù)脂黏度為4000mPa·s（可能是放置時(shí)間較長(zhǎng)，黏度偏大），在300g樹(shù)脂中加入39g氧化鎂增稠劑，手工攪拌均勻，其混合物黏度變化見(jiàn)表1-20。

酚醛片狀模塑料配方見(jiàn)表1-21。

注：1 ? 配方增稠時(shí)間：40℃/72h。

（2）樹(shù)脂糊的制備及上糊操作　樹(shù)脂糊的制備一般有如下三種方法。

①批混合法　批混合法是將計(jì)量后樹(shù)脂、低收縮劑、固化劑、顏料、脫模劑、填料等加入反應(yīng)釜中攪拌均勻，最后加入增稠劑攪拌10min，黏度一般控制在30～50Pa·s。要求增稠劑加入30min后黏度低于最大允許值。用批混合法制成的樹(shù)脂糊的儲(chǔ)存壽命受增稠黏度限制，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)樹(shù)脂開(kāi)始快速增稠，影響對(duì)玻璃纖維的浸漬。但設(shè)備造價(jià)低，適于小批量生產(chǎn)。

②批混合/連續(xù)混合法　該工藝的特點(diǎn)是用兩個(gè)混料釜系統(tǒng)混合：一個(gè)釜里裝不飽和聚酯樹(shù)脂、低收縮添加劑、引發(fā)劑、脫模劑和填料；另一個(gè)釜里裝載體樹(shù)脂、著色劑、增稠劑。生產(chǎn)時(shí)，用計(jì)量泵通過(guò)混合器進(jìn)行混合。

③連續(xù)混合法　連續(xù)混合法是將樹(shù)脂糊分成兩部分單獨(dú)制備，然后通過(guò)計(jì)量裝置進(jìn)入靜態(tài)混合器。混合均勻后連續(xù)喂入到SMC成型機(jī)的上糊區(qū)。在雙組分配制中，A組分含有樹(shù)脂、引發(fā)劑和填料。B組分含有惰性聚酯或其他載體、增稠劑和少量作懸浮體用的填料（見(jiàn)圖1-12）。

1—帶擠壓卸料頭的旋轉(zhuǎn)供料器；2—預(yù)混合供料器；3—帶攪拌器的下料斗；4—脈動(dòng)料斗；5—帶式混合器；6—計(jì)量泵；7—樹(shù)脂泵；8—引發(fā)劑儲(chǔ)箱；9—泵；10—冷卻器；11—反應(yīng)釜；12—樹(shù)脂泵

（3）上糊量控制　上糊量指SMC每平方米面積所需樹(shù)脂糊質(zhì)量。刮板與聚乙烯薄膜間的距離，是控制上糊量的主要方法。下薄膜上的樹(shù)脂糊量由刮刀來(lái)控制，刮刀放置在薄膜兩邊的支座上，通過(guò)升降刮刀來(lái)控制與薄膜的間隙。單位面積樹(shù)脂糊的質(zhì)量和單位面積SMC的質(zhì)量是通過(guò)負(fù)載傳感器的數(shù)字顯示的。數(shù)據(jù)精確至1%。產(chǎn)生的信號(hào)又可自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)刮板以得到單位面積預(yù)定的樹(shù)脂糊質(zhì)量。

（4）玻璃纖維的切割及沉降（見(jiàn)圖1-13）　將SMC用短切玻璃纖維引入三輥切割器切割成要求長(zhǎng)度而成，產(chǎn)生的短切玻璃纖維依靠其自重，在沉降室內(nèi)自然沉降。為使短切玻璃纖維沉降均勻，在切割下可設(shè)置相應(yīng)裝置或吹入空氣，切割器的寬度應(yīng)大于片材的幅寬，并可根據(jù)工藝要求設(shè)置切割器，連續(xù)玻璃纖維的進(jìn)料速度（切割速度）一般以80～130m/min為宜，過(guò)快易使纖維產(chǎn)生靜電，嚴(yán)重影響短切玻璃纖維的均勻分布；過(guò)慢則粗玻璃纖維紗分散性不好，并降低生產(chǎn)效率，解決靜電相應(yīng)的方法有嚴(yán)格控制切割區(qū)域的溫度和相對(duì)濕度（要求RH 50%～65%）、在浸潤(rùn)劑中加入抗靜電劑、在切割器及纖維導(dǎo)入設(shè)備上安裝靜電消除器等。

另外紗團(tuán)數(shù)z越多，沿刀輥軸向紗的排布越均勻，越有利于纖維的均勻分布，但它受到設(shè)備結(jié)構(gòu)限制。紗團(tuán)的計(jì)算公式為：

z=（1000v主kk1k2b）/（k3v切）=（1000v主kk1k2b）/（k3πDn切）　　（1-1）

式中　v主——片材生產(chǎn)車速，m/min；

b——SMC片寬，m；

D——切割輥直徑，m；

k——纖維支數(shù)；

n切——切割輥轉(zhuǎn)速，r/min；

k3——纖維股數(shù)。

（5）浸漬和壓實(shí)　為使纖維被樹(shù)脂浸透、驅(qū)趕氣泡和使片狀模塑料壓實(shí)成均勻的厚度，有兩種浸漬壓實(shí)結(jié)構(gòu)，即多滾筒的環(huán)槽壓輥式與雙層金屬網(wǎng)帶式。

①環(huán)槽壓輥式浸漬裝置　環(huán)槽壓輥式浸漬壓實(shí)機(jī)構(gòu)由一系列上、下交替排列的成對(duì)滾筒組成。每對(duì)滾筒的上壓輥（小輥）外表帶有環(huán)槽，下輥（大輥）外表面是平的。于是，當(dāng)片料通過(guò)滾筒時(shí)，在環(huán)槽的凸凹部分別形成高、低壓區(qū)。由于相鄰兩個(gè)槽輥的環(huán)槽是錯(cuò)開(kāi)的，這樣片料在通過(guò)下對(duì)輥時(shí)，低壓區(qū)逐漸變成高壓區(qū)。如此反復(fù)數(shù)次，使物料沿滾筒軸向來(lái)回流動(dòng)，反復(fù)擠壓混合，起到均勻混合和充分浸漬的作用。

②雙層金屬網(wǎng)帶式浸漬裝置　上下薄膜夾帶SMC料進(jìn)入兩個(gè)同步運(yùn)行的金屬網(wǎng)之間，上下網(wǎng)帶分別有主動(dòng)輥拖動(dòng)和張緊輥張緊，位于網(wǎng)帶外側(cè)布有上下壓輥，張緊輥和壓輥均為主動(dòng)輥，下壓輥可以上下移動(dòng)，當(dāng)下壓輥提起時(shí)，使網(wǎng)帶和SMC料呈波浪形不斷前進(jìn)，物料在網(wǎng)帶的壓力和不斷搓動(dòng)下達(dá)到充分的浸漬。

（6）收卷、熟化與存放

①熟化條件　當(dāng)SMC片材收卷完成后，一般要經(jīng)過(guò)一定的增稠時(shí)間（熟化）后才能使用，熟化目的是除去大部分揮發(fā)物，降低壓制時(shí)模壓料的流動(dòng)性、模壓制品的收縮率，增加尺寸穩(wěn)定性等。熟化室溫度為45℃，乙烯基酯放置24h。目前也有在SMC機(jī)組上增設(shè)增稠區(qū)域或采用一些新型的增稠劑，SMC制備成片材后即可進(jìn)行壓制。

PF-SMC熟化：生產(chǎn)出的PF-SMC需要在30～70℃的恒溫內(nèi)經(jīng)過(guò)24～100h的熟化處理，至物料不粘膜為止。與UP-SMC一樣，熟化要適當(dāng)，防止硬化影響加工制品。熟化應(yīng)仔細(xì)管理，作為PF-SMC質(zhì)量管理點(diǎn)。PF-SMC在儲(chǔ)存中也稍微進(jìn)行縮合反應(yīng)及固化，在10℃低溫環(huán)境下保存，在3個(gè)月內(nèi)能夠保持容易使用的硬度。NR9440酚醛樹(shù)脂熟化時(shí)間是40℃下24～36h。

②熟化程度測(cè)定　SMC熟化程度有的廠家仍采用針入度法測(cè)量；有的廠家是將同批樹(shù)脂糊用聚乙烯薄膜包裹，到時(shí)測(cè)黏度。

1.1.3.3　TMC（厚片模塑料）

TMC組成與制作同SMC類似。SMC一般厚0.63cm，而TMC厚度達(dá)5.08cm。由于厚度增大，纖維隨機(jī)分布，從而增強(qiáng)了物料混合效果，提高了流動(dòng)性，改善了浸透性。由于聚乙烯薄膜用量的減少，從而降低了模塑料成本。TMC自1976年出現(xiàn)以來(lái)，已成為比SMC與BMC應(yīng)用范圍更廣的模塑料。

TMC成型工藝是玻璃纖維粗紗由切割輥定長(zhǎng)切割，通過(guò)料斗下部的擋板落到浸漬輥上，樹(shù)脂糊通過(guò)計(jì)量泵送到浸漬輥的表面，使樹(shù)脂與纖維在浸漬輥上混合，并被兩個(gè)快速反向轉(zhuǎn)動(dòng)的輥?zhàn)幽蠛稀奢伒拈g隙直接影響纖維的浸漬效果。一般在捏合后，纖維已經(jīng)被浸透。工藝要求纖維的長(zhǎng)度為6～50mm。浸漬纖維與樹(shù)脂的比例由浸漬輥轉(zhuǎn)速控制。預(yù)浸纖維離開(kāi)浸漬輥的捏合區(qū)域后，由離浸漬輥很近的均勻轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)刮輥刮下。刮輥直徑為100mm，高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，把混合料放到下面的薄膜上。混合料隨薄膜移動(dòng)，并由另外一薄膜覆蓋上，然后進(jìn)入壓實(shí)區(qū)域，壓平后成為片材。薄膜的運(yùn)行速度控制TMC的厚度，TMC較SMC厚得多，不易收卷，因此，在機(jī)器的末端將TMC按照一定長(zhǎng)度切斷，包裝成箱。TMC生產(chǎn)設(shè)備面積很小，因此，大大減少了苯乙烯的揮發(fā)（如圖1-13所示）。

1—玻璃纖維粗紗；2—切斷器；3—短玻璃纖維粗紗；4—浸漬輥；5—樹(shù)脂糊；6—刮料輥；7，9—聚乙烯薄膜；8—TMC混合料；10—TMC模塑料

1.1.3.4　HMC（高強(qiáng)模壓料）

高強(qiáng)模塑料（HMC）的顯著特色是采用韌性好的玻璃纖維，且含量高，通常為40%～60%，在樹(shù)脂糊中使用了乙烯基酯樹(shù)脂，其制品具有高的力學(xué)性能，一般為SMC的2倍，耐化學(xué)藥品性優(yōu)良。美國(guó)匹茲堡玻璃板（PPG）工業(yè)公司HMC與一般SMC比較見(jiàn)表1-22。

HMC配方見(jiàn)表1-23，圖1-14為生產(chǎn)車間實(shí)測(cè)HMC配方樹(shù)脂糊增稠曲線。

上述配方樹(shù)脂糊對(duì)玻璃纖維浸透性較好，片料厚度均勻，玻纖含量比較合適。由于玻纖含量達(dá)到50%以上，材料的彎曲和沖擊強(qiáng)度比常規(guī)SMC提高50%，但由于玻纖含量較高，材料的流動(dòng)性不佳，不太合適壓制型腔復(fù)雜的產(chǎn)品，同時(shí)由于玻纖含量高，模壓時(shí)需要用較高的壓力，對(duì)模具的要求也較高。

1.1.4　懸浮浸漬法

將粉末（或纖維）狀樹(shù)脂和6～25mm的短切玻璃纖維在攪拌器內(nèi)加水及泡沫懸浮劑（絮凝劑）攪拌成均勻的懸浮料漿，用泵輸送到細(xì)密的傳送網(wǎng)帶上，經(jīng)真空減壓脫水，形成濕氈，再經(jīng)干燥，收卷切斷為干氈卷，其厚度為1.5～4mm。這種干氈可以直接裝模，在對(duì)模中壓制成制品，也可以在連續(xù)復(fù)合機(jī)上壓制成片狀模型料。工藝過(guò)程如圖1-15所示。

1—拌漿槽；2—泵；3—漿槽；4—漿料；5—真空脫水器；6—噴黏結(jié)劑；7—烘箱；8—坯料；9—加熱加壓器；10—片狀模塑料

該生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)是纖維和樹(shù)脂分布均勻，纖維含量為20%～70%，產(chǎn)品厚度為1.27～6.35mm，此法除用玻璃纖維外，還可以用碳纖維等其他纖維。

1.1.4.1　玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯和PET

懸浮浸漬法生產(chǎn)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯和PET片材工藝過(guò)程如下。

①聚丙烯粉末與異丙醇進(jìn)行混合以增加其在水中的分散性。當(dāng)粉末被異丙醇充分浸潤(rùn)后，將等量的水加入混合物中，使其具有可灌注性。使用PET粉末時(shí)，則不需要使用異丙醇。

②芳族聚酰胺漿料分散在水中，濃度為4g/L，進(jìn)行10min的高速混合。典型的纖維長(zhǎng)度為2mm，有效直徑可達(dá)到20μm。

③混合3min后，將浸潤(rùn)的聚合物粉末加入芳族聚酰胺漿料混合物中。

④最后將玻纖和預(yù)分散好的漿料聚合物添加至裝有750L、30℃水，容積為2000L的混合槽中。漿料中固體的總含量范圍在4.6～5.3g/L，或接近0.5%總量。隨后漿料被泵送至傾斜線纜機(jī)的混合頭中，不斷攪拌，保持分散狀態(tài)。連續(xù)經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入混合頭，速度為1m/min。過(guò)濾出的基材在150℃的爐中干燥，制成0.62mm厚的片材。

1.1.4.2　長(zhǎng)碳纖維增強(qiáng)聚苯硫醚

長(zhǎng)碳纖維增強(qiáng)聚苯硫醚實(shí)驗(yàn)室制備方法：以12L水為介質(zhì)，稱取一定質(zhì)量的碳纖維（12K-T700）和聚苯硫醚纖維（200D/50f）放入帶有攪拌裝置的容器內(nèi)，開(kāi)啟攪拌，設(shè)置攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，當(dāng)攪拌速度穩(wěn)定后，慢慢加入纖維和分散劑，攪拌15min后快速排盡水，獲得混合纖維坯料。將混合坯料置于110℃的烘箱內(nèi)干燥12h即可。

1.1.5　造粒

1.1.5.1　短纖維粒料制備

短纖維粒料中的纖維是均勻分布在樹(shù)脂基體中，適用于柱塞式注射成型機(jī)和形狀較復(fù)雜的制品生產(chǎn)，纖維在制品中的長(zhǎng)度一般為0.2～1mm。

（1）原材料

①增強(qiáng)材料　用于增強(qiáng)熱塑性塑料的短切纖維有玻璃纖維（直徑為10～20μm）、碳纖維、芳綸纖維和晶須等。

a.擠出與注塑工藝用無(wú)捻粗紗　表1-24列出了巨石集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的熱塑性塑料用無(wú)堿玻璃纖維無(wú)捻粗紗（纖維表面涂覆硅烷基浸潤(rùn)劑）的品種、性能及應(yīng)用。

①巨石集團(tuán)有限公司2015年復(fù)合材料展覽會(huì)產(chǎn)品說(shuō)明書。

b.短切原絲在熱塑性樹(shù)脂中的應(yīng)用　巨石集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的熱塑性塑料用無(wú)堿玻璃纖維短切原絲系采用硅烷基偶聯(lián)劑、專用浸潤(rùn)劑配方，具有與PA、PBT/PET、PP、AS/ABS、PC、PPS/PPO、POM、LCP等基體樹(shù)脂良好的相容性，優(yōu)良的集束性和流動(dòng)性，良好的成型加工性能，可賦予復(fù)合材料優(yōu)異的力學(xué)性能和表面狀態(tài)，增強(qiáng)熱塑性塑料用無(wú)堿玻璃纖維短切原絲的品種有巨石集團(tuán)有限公司的560A、568H、534A、508A、508H、540H、510、510H、500和584等，PPG公司的HP3299、HP3540、HP3610和HP3786等。

②基體樹(shù)脂　幾乎所有的熱塑性塑料都可以用纖維增強(qiáng)。對(duì)于熔融溫度較低的熱塑性塑料，如聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，可直接將其加溫熔融，連續(xù)纖維束喂進(jìn)雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)與熔融態(tài)樹(shù)脂混合后擠出，由切割機(jī)切斷，長(zhǎng)度一般為3～6mm，纖維太長(zhǎng)則使后面的注射成型困難。纖維含量有20%、30%和40%等。

熔融浸漬要想使高黏度的熔融態(tài)樹(shù)脂（黏度高達(dá)103Pa·s以上）在較短的時(shí)間內(nèi)完全浸潤(rùn)纖維是困難的。要獲得理想的浸潤(rùn)效果，就要求樹(shù)脂的熔體黏度足夠低，且在高溫下足夠長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定性好。因而聚苯硫醚（高溫易氧化交聯(lián)）、聚醚砜（熔體黏度高）等樹(shù)脂實(shí)際上難以采用這種方法預(yù)浸。

短切玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯，采用通常的成型方法，玻璃纖維長(zhǎng)度大約為0.3～0.6mm；擠出造粒玻璃纖維長(zhǎng)度為0.5～1.0mm。將聚丙烯（熔體流動(dòng)速率=3～13g/10min）與玻璃纖維混合均勻，切粒即得增強(qiáng)聚丙烯。

（2）粒料生產(chǎn)工藝

①單螺桿擠出機(jī)　此法是將短切玻璃纖維原絲與樹(shù)脂按設(shè)計(jì)比例加入到單螺桿擠出機(jī)中混合、塑化、擠出條料，冷卻后切粒。對(duì)于粒料樹(shù)脂，要重復(fù)2～3次才能均勻。對(duì)于粉狀樹(shù)脂，則可一次擠出造粒（生產(chǎn)工藝過(guò)程如圖1-16所示）。此法的優(yōu)點(diǎn)是：纖維和樹(shù)脂混合均勻，能適應(yīng)柱塞式注射機(jī)生產(chǎn)。其缺點(diǎn)為：玻璃纖維受損傷較嚴(yán)重；料筒和螺桿磨損嚴(yán)重；生產(chǎn)速度較低；勞動(dòng)條件差，粉狀樹(shù)脂和玻璃纖維易飛揚(yáng)。

1—玻璃纖維紗錠；2—切割器；3—加料斗；4—計(jì)量器；5—混料斗；6—擠出機(jī)；7—切粒機(jī)

②單螺桿排氣式擠出機(jī)　此法是將長(zhǎng)纖維粒料加入到排氣單螺桿擠出機(jī)中，回?cái)D一次造粒。如果粒料中揮發(fā)物較少，則可用普通擠出機(jī)回?cái)D造粒。

此法的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高；粒料質(zhì)地密實(shí)，外觀質(zhì)量較好；勞動(dòng)條件好，無(wú)玻璃纖維飛揚(yáng)。缺點(diǎn)是：用長(zhǎng)纖維粒料二次加工，樹(shù)脂老化概率增加；粒料外觀及質(zhì)量不如雙螺桿排氣式擠出機(jī)造粒好。如果考慮到長(zhǎng)纖維造粒過(guò)程，其工序多，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。此法對(duì)設(shè)備要求不高，國(guó)內(nèi)采用的廠家較多。

③雙螺桿排氣式擠出機(jī)（如圖1-17所示）　此法是將樹(shù)脂和纖維分別加入雙螺桿排氣式擠出機(jī)的加料孔和進(jìn)絲口，玻璃纖維被左旋螺桿及捏合裝置所破碎，在料筒內(nèi)纖維和樹(shù)脂混合均勻，經(jīng)過(guò)排氣段除去混料中的揮發(fā)性物質(zhì)，進(jìn)一步塑煉后經(jīng)口模擠出料條，再經(jīng)冷卻、干燥（水冷時(shí)用），然后切成粒料。粒料中的纖維含量，可由調(diào)整送入擠出機(jī)的玻纖股數(shù)和螺桿轉(zhuǎn)速來(lái)控制。單螺桿擠出機(jī)主要是靠機(jī)頭壓力產(chǎn)生均質(zhì)熔體，雙螺桿擠出機(jī)完全是靠螺桿作用使樹(shù)脂充分塑化，并與纖維均勻復(fù)合（圖1-18）。因此，它除具有排氣式單螺桿擠出造粒的優(yōu)點(diǎn)外，可比單螺桿擠出機(jī)更有效地?cái)D出造粒和利用松散物料。

1—料斗；2—料筒；3—螺桿；4—節(jié)流閥；5—排氣口；6—真空泵；7—機(jī)頭；8—口模；9—柵板；10—真空泵；11—冷凝器

1—計(jì)量帶式給料器ZSK/V；2—熱塑性塑料；3—玻璃纖維粗紗；4—排氣；5—條模；6—水浴；7—料條切粒機(jī)

④造粒機(jī)頭　按造粒機(jī)頭的結(jié)構(gòu)不同可分為如下幾類。

a.帶自動(dòng)壓緊裝置的造粒機(jī)頭　這種機(jī)頭的刀架后面設(shè)有彈性裝置，可自動(dòng)壓緊刀架，壓力大小可以通過(guò)螺桿來(lái)調(diào)節(jié)。

b.錐形流道造粒機(jī)頭　這種機(jī)頭的流道形式為錐形，所以稱為錐形流道造粒機(jī)頭。

c.圓形造粒機(jī)頭　這種機(jī)頭的外形為圓形，所以稱為圓形造粒機(jī)頭。

d.芯棒式造粒機(jī)頭　這種機(jī)頭的內(nèi)部設(shè)有芯棒結(jié)構(gòu)，所以稱為芯棒式造粒機(jī)頭。

按機(jī)頭內(nèi)的壓力大小可分為：低壓機(jī)頭（其料流壓力小于4MPa）。中壓機(jī)頭（其料流壓力在4～10MPa）和高壓機(jī)頭（其料流壓力大于10MPa）。

⑤切粒機(jī)　根據(jù)粒料相同的冷卻方式，切料裝置與機(jī)頭配合各異，其造粒工藝流程與產(chǎn)量也不相同，有如下兩種切粒方法。

a.拉條切粒　這是擠出造粒中最簡(jiǎn)單、產(chǎn)量較低的造粒方式，適合于試驗(yàn)。其工藝流程如下：

擠出機(jī)→濾板與濾網(wǎng)→拉條機(jī)頭→風(fēng)冷或水冷卻→旋轉(zhuǎn)刀切粒→圓柱形顆粒料

b.模面切粒

（3）實(shí)用舉例

①阻燃聚丙烯塑料粒料　其配方見(jiàn)表1-25。

②阻燃、抗靜電玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6粒料

a.原材料與配方　所用原材料與配方見(jiàn)表1-26。

b.主要設(shè)備　雙螺桿擠出機(jī)：TSE-45型；高速混合機(jī)：SHR-100A。

c.制備工藝　按表1-26給出的配比稱量所需的原材料，然后依次倒入高速攪拌機(jī)中，高速攪拌10～30s，用雙螺桿擠出機(jī)按表1-27所列的擠出工藝參數(shù)擠出、造粒。

③PET/玻纖注塑專用料

a.配方（見(jiàn)表1-28）

b.制備工藝　先在高速混合機(jī)內(nèi)加入PET切片、改性劑和各種助劑，混合均勻后取出，配以一定比例的玻纖在雙螺桿擠出機(jī)上擠出，擠出料經(jīng)水冷造粒。擠出工藝參數(shù)：塑化熔融溫度240～275℃；喂料速度10～12r/min；螺桿轉(zhuǎn)速100～120r/min；切粒速度300～500r/min。

c.性能　表1-29列出了不同玻纖含量的PET/玻纖注塑專用料的性能。

④PBT節(jié)能燈專用料

a.配方（見(jiàn)表1-30）

b.制備工藝　將烘好的PBT、增韌劑、遮光劑、阻燃劑等經(jīng)高速混合機(jī)混勻后，置于加料器中，定量從第一進(jìn)料口加入，PBT專用玻璃纖維從第二加料口引入，在溫度為220～230℃、螺桿轉(zhuǎn)速為160～230r/min下，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出、冷卻、切粒得到遮光型阻燃增強(qiáng)PBT，即PBT節(jié)能燈專用料。

c.性能　PBT節(jié)能燈專用料綜合性能較好（見(jiàn)表1-31）。

⑤聚苯硫醚（PPS）/玻璃纖維粒料　制備聚苯硫醚（PPS）/玻璃纖維料粒應(yīng)選用高溫型、耐磨、耐腐蝕材質(zhì)制造的雙螺桿擠出機(jī)，其典型制備工藝見(jiàn)表1-32，纖維增強(qiáng)PPS樹(shù)脂性能見(jiàn)表1-33。

①R-4，G-6為菲利浦石油公司產(chǎn)品。

②GL-50-001為美國(guó)Polymer Composites公司產(chǎn)品。

⑥碳纖維粒料制造工藝　集束碳纖維經(jīng)切斷機(jī)切短到3～7mm長(zhǎng)，加入到擠出機(jī)的加料斗，與熱塑性樹(shù)脂粒料定量混合，然后進(jìn)入擠出機(jī)，在出口被切粒機(jī)切成所需長(zhǎng)度的碳纖維增強(qiáng)塑料粒料。碳纖維的集束劑很重要，使其成束，便于控制切短長(zhǎng)度，切短后又容易開(kāi)纖，使其具有流動(dòng)性，防止堵塞料斗。切短碳纖維與熱塑性樹(shù)脂粒料混合后，加入螺桿擠出機(jī)，使其充分混合均勻，采用雙螺桿擠出機(jī)效果較好。

1.1.5.2　長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料制備（LFT-G）

長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（long-fiber reinforce thermoplastic，LFT）粒料是指將連續(xù)玻璃纖維用熔融的熱塑性樹(shù)脂充分浸漬后，通過(guò)定型模頭，拉出成棒狀或帶狀，切成不同長(zhǎng)度（一般為11～25mm）的纖維增強(qiáng)粒料。與傳統(tǒng)的短纖維增強(qiáng)材料的生產(chǎn)方法不同，用這種方法生產(chǎn)的長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)材料，由于玻璃纖維沒(méi)有通過(guò)擠出機(jī)的混煉過(guò)程，不會(huì)因?yàn)槁輻U的剪切作用而被切短，因此纖維的長(zhǎng)度與所切粒子的長(zhǎng)度一樣，可達(dá)到能夠注射成型的最大長(zhǎng)度，通過(guò)采用合適的注射成型工藝，制品中的玻璃纖維長(zhǎng)度仍然可以保持在3～5mm的長(zhǎng)度（短玻璃纖維僅有0.2～0.7mm）。

（1）原材料

①增強(qiáng)材料　LFT用無(wú)堿玻璃纖維直接無(wú)捻粗紗（纖維表面涂覆硅烷基浸潤(rùn)劑）。

②基體樹(shù)脂　主要是聚丙烯、聚氯乙烯、尼龍和ABS樹(shù)脂。

（2）主要設(shè)備　造粒需要的設(shè)備有擠出機(jī)、紗架、機(jī)頭、牽引機(jī)和切粒機(jī)等。

①機(jī)頭　生產(chǎn)長(zhǎng)纖維粒料的機(jī)頭由型芯、型腔和集束裝置三部分組成（見(jiàn)圖1-19）。玻璃纖維通過(guò)型腔中的導(dǎo)紗孔進(jìn)入機(jī)頭型腔與熔融的樹(shù)脂混合。為了使樹(shù)脂能充分浸漬纖維，機(jī)頭內(nèi)設(shè)有集束板或集束管，使熔融樹(shù)脂進(jìn)一步浸透纖維，成為密實(shí)的纖維樹(shù)脂混合料條。

1—送絲孔；2—型芯；3—熔融樹(shù)脂；4—型腔；5—集束裝置；6—出料口

②牽引和切粒　牽引和切粒一般是在一臺(tái)機(jī)器上完成。牽引機(jī)構(gòu)是由兩對(duì)牽引輥完成，第一對(duì)牽引輥的牽引速度比第二對(duì)輥低，從而保證兩道牽引輥之間有一定的張力，防止料條堆積，但張力不能過(guò)大，否則會(huì)將料條拉斷。

造粒是用切刀將料條連續(xù)不斷地切成所需要長(zhǎng)度的粒料。切刀分滾切式和剪切式兩種。一般塑料造粒，多選用滾切式切刀；生產(chǎn)增強(qiáng)粒料時(shí)，則需要選用剪切式切刀。因料條中的玻璃纖維用滾切式切刀不容易切斷，常從粒料中拉出。增強(qiáng)粒料中玻璃纖維硬度較大，因此，刀具必須鋒利、耐磨。常選用高速工具鋼制造。如選用W18Cr4V2工具鋼。

上海杰事杰公司楊桂生等研制的新型切粒機(jī)，主要是由下列部件組成：位于轉(zhuǎn)軸端上的動(dòng)刀盤上裝有動(dòng)刀；與動(dòng)刀盤位置相對(duì)的定刀座上設(shè)有進(jìn)料輥、進(jìn)料口和定刀刀片，定刀座上具有可沿動(dòng)刀盤的中心軸方向調(diào)節(jié)定刀座位置的調(diào)節(jié)螺母；具有兩個(gè)進(jìn)料口；定刀刀片設(shè)置在每個(gè)進(jìn)料口的一側(cè)，其刀口方向與動(dòng)刀旋轉(zhuǎn)方向相反；動(dòng)刀盤上設(shè)有3～24把沿其中心軸呈放射狀排列的動(dòng)刀。圖1-20為切粒機(jī)轉(zhuǎn)盤和進(jìn)料結(jié)構(gòu)示意圖。

1—工作面；2—轉(zhuǎn)動(dòng)軸；3—?jiǎng)拥侗P支座；4—固定螺釘；5—?jiǎng)拥侗P；6—?jiǎng)拥叮?—定刀支座；8—導(dǎo)向板；9—進(jìn)料輥；10—進(jìn)料輥支架；11—定刀支座調(diào)節(jié)螺釘；12—定刀支座固定螺釘

（3）制造工藝　連續(xù)玻璃纖維無(wú)捻粗紗通過(guò)特殊模頭，同時(shí)向模頭供入由螺桿擠出熔融樹(shù)脂，在模頭內(nèi)無(wú)捻粗紗與熔融樹(shù)脂接觸被強(qiáng)制散開(kāi)，受到熔融樹(shù)脂充分浸漬后，使每根纖維被樹(shù)脂包覆，經(jīng)冷卻后，再切成較長(zhǎng)的粒料（11～25mm）。

制造長(zhǎng)纖維料粒的設(shè)備有立式和臥式兩種。立式造粒設(shè)備的擠出機(jī)置于混凝土高臺(tái)上，包覆機(jī)頭出口垂直向下，如圖1-21所示。由牽引滾筒卷取料條，然后再送至切粒機(jī)切粒，因而它的造粒為間歇式。臥式布置是將包覆機(jī)頭出口呈水平方向放置，如圖1-22所示。由于擠出機(jī)放在平地，操作較方便，料條是通過(guò)牽引輥直接喂入切粒機(jī)切粒，所以它的造粒是連續(xù)的。

1—玻璃纖維；2—送絲機(jī)構(gòu)；3—電動(dòng)機(jī)；4—無(wú)級(jí)變速箱；5—牽引滾筒；6—機(jī)頭；7—冷卻水；8—料條；9—送至切粒機(jī)；10—擠出機(jī)

1—玻璃纖維；2—送絲機(jī)構(gòu)；3—擠出機(jī)；4—機(jī)頭；5—牽引輥；6—水冷或風(fēng)冷；7—切粒機(jī)

（4）實(shí)用舉例

①長(zhǎng)纖維增強(qiáng)ABS粒料制備　將干燥后的ABS、增韌劑、相容劑和抗氧劑按一定配比在高速混合機(jī)中混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)上擠出（螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min，1～6區(qū)溫度分別為190℃、195℃、215℃、215℃、225℃、225℃），長(zhǎng)玻纖進(jìn)入特殊的浸漬口模，浸漬溫度為250℃，在口模內(nèi)完成樹(shù)脂對(duì)玻纖束的浸漬，經(jīng)冷卻、切粒制得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)ABS粒料。

用連續(xù)纖維無(wú)捻粗紗與熱塑性塑料通過(guò)擠出、造粒或制片方法制成粒料半成品，再經(jīng)注射成型（LFT-G）或模壓成型（LFT-D）為制品。長(zhǎng)纖維粒料長(zhǎng)度為12mm以上（一般為12～25mm），纖維長(zhǎng)度與粒料相當(dāng)。經(jīng)過(guò)注射或模壓之后，最終制品內(nèi)的纖維平均長(zhǎng)度仍然不低于4mm（注塑制品中纖維長(zhǎng)度約4～6mm，壓塑制品中纖維長(zhǎng)度約20mm）。纖維含量可達(dá)20%～60%，最常用的為40%和50%。

②長(zhǎng)纖維增強(qiáng)PBT粒料制備　PBT樹(shù)脂120℃烘干2h，將烘干的PBT、AX8900、抗氧劑及其他加工助劑按照一定配比在高速混合機(jī)中混合均勻，再在SJSH-30型雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，在擠出機(jī)機(jī)頭處引入經(jīng)熱風(fēng)處理過(guò)的LFT玻纖，通過(guò)自制的浸漬機(jī)頭制成連續(xù)長(zhǎng)玻纖浸漬PBT復(fù)合材料，冷卻，風(fēng)干造粒，擠出溫度為220～240℃，浸漬機(jī)頭溫度為245℃，切粒長(zhǎng)度為15mm。

③玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙烯窗框

a.原材料與配方（見(jiàn)表1-34）。

b.設(shè)備及工藝條件。

ⅰ.設(shè)備：捏合機(jī)，GH200A型，北京塑料機(jī)械廠；塑煉機(jī)，SK-550型，大連橡膠塑料機(jī)械廠；切粒機(jī)，JL-240型，上海輕工機(jī)械公司。

ⅱ.工藝條件見(jiàn)表1-35。

c.制備工藝

ⅰ.制備工藝流程　配料→高速混合→雙輥煉塑→雙輥拉片→切料

ⅱ.原料預(yù)處理

（ⅰ）玻璃纖維處理　用玻璃纖維切碎機(jī)將玻璃纖維切成4～6mm長(zhǎng)的短纖維，呈絨毛狀，然后用環(huán)氧硅烷進(jìn)行偶聯(lián)處理，以增大與PVC樹(shù)脂的密合性。

（ⅱ）云母處理　采用直徑為20μm的云母片，用氨基硅烷進(jìn)行偶聯(lián)處理，以增大與PVC樹(shù)脂的密合性。

（ⅲ）碳酸鈣處理　采用粒徑為0.08mm的輕質(zhì)碳酸鈣，用硬脂酸進(jìn)行表面處理，以增大與PVC樹(shù)脂的密合性。

④玻璃纖維/碳纖維增強(qiáng)酚醛粒料制備

a.制備工藝

粗紗→浸膠→預(yù)烘→集束→烘干→固定束形→冷卻→牽引→切粒。

b.工藝參數(shù)（見(jiàn)表1-36）

1.1.6　原位成纖復(fù)合材料制備

原位成纖是指復(fù)合材料中的纖維并不是預(yù)先紡制的，而是在擠出、注塑等加工過(guò)程中“就地”形成，即分散相在連續(xù)相中由于受到剪切、拉伸作用而發(fā)生形變、聚結(jié)，形成微纖，其直徑分布在10μm左右。

1.1.6.1　PP/活性PA66（α-PA66）原位成纖復(fù)合材料粒料制備

將PP與α-PA66按75∶25的配比混合均勻，在雙螺桿擠出機(jī)（螺桿直徑為21.7mm，長(zhǎng)徑比為40，圓形口模直徑為3mm）中熱機(jī)械熔融共混擠出，擠出物通過(guò)牽引機(jī)進(jìn)行拉伸，通過(guò)調(diào)整牽引輥的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)不同的拉伸比（口模的橫截面面積與擠出物的橫截面面積之比），本工藝試樣拉伸比為8。拉伸后的料條在冷水（約15℃）中冷卻，最后切粒。擠出機(jī)從加料段到口模的溫度：265℃/275℃/280℃/280℃/275℃；主螺桿轉(zhuǎn)速：90r/min。

1.1.6.2　PA11/PP原位成纖復(fù)合片材制備

將PA11在鼓風(fēng)干燥箱中80℃恒溫干燥12h。干燥后將PP、PA11粒料按質(zhì)量比90∶10混合均勻，經(jīng)聚合物微納疊層共擠裝置中擠出，擠出溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速230r/min，喂料頻率15r/min，牽引輥電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速45r/min，制得原位成纖復(fù)合片材。