SMC的现状与发展.pdf

1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/SMC 的 现 状 与 发 展付 恒 ,陈 玉 廷(哈 尔 滨 玻 璃 钢 研 究 院 ,哈 尔 滨 150036)摘 要 SMC因 其 质 轻 、 高 强 、 耐 水 性 好 、 高 精 度 表 面 而 越 来 越 受 到 广 泛 使 用 。 本 文 主 要 介 绍 了 SMC 的 性 能 、 相 关发 展 历 程 及 我 国 SMC的 发 展 现 状 ,通 过 工 艺 性 概 述 SMC的 特 性 。关 键 词

2、SMC;性 能 ;发 展 历 程Situation and Development of SMCFU Heng ,CHEN Yu - ting(Harbin FRP Institute , Harbin , 150036)ABSTRACT SMC has been widely used because of its light weight , high strength , good waterproof performance and high accu2rate surface. In this paper , we introduce the performance of SMC ,

3、 relative development process and situation in our country. Theprocess characteristics of SMC is also summarized.KEYWORDS SMC; Performance ;Development process1 前 言SMC是 片 状 模 塑 料 的 简 称 ,是 由 加 有 低 收 缩 剂 、填 料 、 添 加 剂 等 组 分 的 树 脂 混 合 料 浸 渍 增 强 材 料 后加 工 而 成 的 片 状 或 板 状 热 固 性 模 塑 材 料 ,通 常 采 用在 模 具 内 热 压

4、的 方 法 使 之 固 化 ,很 容 易 加 工 成 FRP制 品 。由 不 饱 和 聚 酯 树 脂 和 玻 璃 纤 维 制 成 的 SMC 的价 格 与 性 能 比 优 良 ,在 国 外 以 汽 车 应 用 为 中 心 ,在 国内 供 排 水 市 政 设 施 应 用 上 形 成 了 很 大 的 市 场 。2 SMC 技 术 发 展 历 程自 六 十 年 代 中 期 ,西 德 拜 耳 公 司 在 世 界 上 率 先推 出 不 饱 和 聚 酯 基 SMC ,利 用 树 脂 中 含 有 羧 基 与 氧化 镁 反 应 ,树 脂 会 变 成 无 粘 附 性 的 固 体 ,且 在 热 压 条件 下 容

5、易 流 动 。 而 用 热 塑 性 树 脂 降 低 不 饱 和 聚 酯 树脂 收 缩 性 的 技 术 恰 好 问 世 ,利 用 这 一 技 术 ,SMC成 为生 产 率 、 强 度 特 性 、 耐 热 性 、 表 面 性 能 优 良 的 模 压 材料 ,迅 速 进 入 各 个 应 用 领 域 。随 着 热 塑 性 聚 合 物 (聚 苯 乙 烯 )等 作 为 低 收 缩 剂的 使 用 ,使 得 原 来 模 压 时 有 裂 纹 产 生 、 制 品 外 观 不 能令 人 满 意 的 现 象 逐 渐 消 失 。 由 于 MgO 的 增 稠 机 理与 不 饱 和 聚 酯 树 脂 的 化 学 结 构 和

6、水 份 有 关 ,它 是 决定 SMC 流 动 性 的 重 要 因 素 ,增 稠 后 的 粘 度 可 以 控制 ,SMC 的 贮 存 可 进 一 步 调 节 。 引 发 剂 、 促 进 剂 、 缓凝 剂 的 组 配 合 理 ,可 使 SMC 的 生 产 周 期 大 大 缩 短 ,室 温 下 起 初 固 化 时 间 为 9min ,现 提 高 到 4min。在 模 压 成 形 技 术 方 面 ,自 1968 年 SMC用 800 吨压 机 开 发 成 功 ,到 八 十 年 代 中 期 ,使 用 具 有 精 度 达0. 05mm 的 调 平 机 构 的 压 机 ,使 得 模 压 制 品 厚 度 的

7、 均匀 性 得 到 提 高 ,目 前 已 开 发 了 计 算 机 控 制 的 压 机 。SMC流 动 分 析 也 逐 渐 取 得 进 展 ,通 过 更 加 严 密 的 条件 进 行 模 压 成 形 ,使 产 品 进 一 步 提 高 质 量 。对 于 必 须 进 行 涂 饰 的 模 压 制 品 ,采 用 了 模 压 涂 饰法 、 真 空 挤 压 成 形 法 ,使 涂 饰 性 能 进 一 步 得 到 完 善 。3 SMC 市 场 发 展在 日 本 ,SMC在 所 有 FRP 中 所 占 比 例 从 1984 年的 24 %逐 渐 增 长 ,1986 年 达 26 % ,1987 年 达 32 %。

8、在 西 德 ,SMC和 BMC在 1973 年 占 28. 5 % ,1985 年 整个 玻 璃 钢 市 场 规 模 并 未 改 变 ,而 SMC 和 BMC 接 近50 %。 由 于 SMC的 生 产 率 比 其 它 成 形 方 法 优 良 ,适于 大 量 生 产 ,因 而 这 一 发 展 趋 势 会 持 续 下 去 。1986 年 SMC汽 车 部 件 在 FRP 产 量 中 的 比 例 日本 不 足 14 % ,美 国 、 西 德 为 60 %。 1984 年 在 运 输 机械 中 SMC玻 璃 钢 制 品 与 FRP 用 量 的 对 比 值 ,美 国 、西 德 达 到 FRP 总 用

9、量 的 25 %。我 国 是 在 七 十 年 代 开 始 研 究 SMC 树 脂 糊 、 SMC生 产 与 模 压 工 艺 ,1976 年 研 制 成 功 了 第 一 条 SMC 机组 。1987 年 以 来 ,先 后 从 日 本 、 英 国 、 德 国 、 美 国 引第 3 期 纤 维 复 合 材 料 No13 58 2005 年 9 月 FIBER COMPOSITES Sep1 ,2005 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/进 了 SMC生 产

10、线 14 条 。 北 京 251 厂 、 常 州 253 厂 、上 海 玻 璃 钢 研 究 所 、 哈 尔 滨 玻 璃 钢 研 究 院 等 单 位 先后 自 行 研 制 成 功 了 SMC机 组 。SMC主 要 产 品 有 :水 箱 板 、 风 扇 、 座 椅 、 电 器 配件 、 防 爆 型 灯 罩 、 冷 冻 鱼 盘 、 拖 拉 机 顶 棚 ,以 及 汽 车 的备 轮 仓 、 电 瓶 托 盘 、 保 险 杠 、 前 围 板 、 货 车 轮 胎 罩 、 烟道 隔 离 板 等 许 多 制 品 。现 在 ,在 山 东 德 州 市 及 其 周 边 的 地 区 已 形 成 了一 些 资 产 上 千

11、万 的 民 营 玻 璃 钢 企 业 ,对 我 国 SMC 的产 业 贡 献 巨 大 ,已 名 附 其 实 地 成 为 中 国 FRP 之 乡 。2004 年 SMC 产 值 达 到 2 亿 元 左 右 。 但 在 新 技 术 方面 尚 未 取 得 很 大 进 展 ,如 汽 车 配 件 方 面 ,还 以 小 、 散 、结 构 简 单 为 主 。随 着 世 界 正 向 信 息 时 代 的 推 进 ,目 前 发 达 国 家的 信 息 产 业 已 占 国 民 生 产 总 值 的 40 % - 60 % ,其 增长 速 度 远 高 于 传 统 产 业 。 而 片 状 元 器 件 ( SMC、SMD)及

12、表 面 贴 装 技 术 (SMT) 实 现 了 电 子 产 品 的 小型 化 和 多 功 能 化 ,片 状 元 件 每 年 正 以 10 %的 速 度 增长 。 在 2000 年 全 世 界 SMC 需 求 量 约 为 5000 亿 只 ,我 国 同 年 SMC产 量 200 亿 只 ,出 口 60 亿 只 ,国 内 市场 占 有 率 70 % ,尚 有 相 当 的 市 场 空 间 。据 不 完 全 统 计 ,2004 年 全 国 SMC 产 量 约 5000万 吨 ,并 且 每 年 的 产 量 正 以 10 %的 速 度 递 增 。4 SMC 的 工 艺 性4. 1 SMC工 艺 特 点SM

13、C发 展 至 今 ,已 经 是 一 项 很 成 熟 的 技 术 。 它的 工 艺 特 点 是 :(1)设 备 一 次 投 入 费 用 较 大 ,一 旦 形 成 批 量 生产 ,成 本 会 迅 速 降 低 ,它 的 经 济 性 就 很 快 体 现 出 来 ,适 合 现 代 的 工 业 化 生 产 。(2) SMC 原 材 料 组 成 形 式 很 一 般 ,便 于 采 购 ,价格 低 ,在 工 艺 过 程 中 ,损 耗 很 小 ,尤 其 是 填 料 的 高 填充 量 的 特 点 ,使 产 品 经 济 性 突 出 ,并 可 提 高 产 品 刚度 。(3) SMC 生 产 周 期 短 ,平 均 单 件

14、 产 品 成 形 周 期1 8分 钟 ,是 其 它 工 艺 所 达 不 到 的 ,便 于 集 约 化 生产 。 在 美 国 ,汽 车 外 板 的 成 形 周 期 已 降 至 1 分 钟 ,用1 副 模 具 每 月 能 压 制 20000 件 产 品 。(4)产 品 具 有 耐 水 性 好 ;高 精 度 表 面 ;性 能 稳 定 ;绝 缘 性 能 好 ;强 度 均 匀 ;刚 度 好 ;产 品 尺 寸 精 确 ,受 温度 影 响 小 ;产 品 厚 度 容 易 控 制 等 优 良 特 性 。(5)产 品 卫 生 性 能 好 ,因 SMC 是 高 热 压 条 件 下成 型 (成 型 压 力 50 12

15、0kgfPcm2 ) 、 成 型 温 度 120160 ) ,成 型 环 境 稳 定 ,固 化 配 方 稳 定 ,在 高 温 下 使游 离 物 质 迅 速 解 离 产 品 ,再 加 以 原 料 选 择 的 控 制 ,很容 易 达 到 相 关 卫 生 标 准 。(6)本 身 SMC属 非 粘 性 固 体 ,加 之 机 械 成 型 ,对工 人 的 劳 动 强 度 要 求 较 低 ,并 能 很 快 熟 练 操 作 ,故 易于 操 作 。(7)易 生 产 出 表 面 质 量 高 较 复 杂 形 状 的 产 品 。(8)产 品 合 格 率 高 。4. 2 SMC、 手 糊 和 RTM 的 成 型 成 本

16、用 SMC、 手 糊 和 RTM 成 型 工 艺 成 型 FRP 制 品 的成 本 对 比 结 果 见 图 1 (以 浴 缸 为 例 ) 。图 1 不 同 工 艺 生 产 成 本 对 比 图4. 3 SMC的 工 艺 流 程SMC的 工 艺 流 程 见 图 2。图 2 SMC工 艺 流 程4. 4 SMC发 展 中 的 问 题(1)对 SMC的 材 料 性 能 的 提 高 ;(2)需 提 高 复 杂 形 状 SMC 的 均 匀 强 度 及 其 流 动性 分 析 ;(3)提 高 模 压 成 型 系 统 的 性 能 ;(4)完 善 SMC的 相 关 技 术 资 料 。5 SMC 的 发 展 课 题

17、随 着 世 界 科 技 的 发 展 ,材 料 科 学 也 必 须 向 前 迈进 ,来 满 足 发 展 的 需 要 。 现 今 应 逐 步 解 决 的 是 :3 期 付 恒 等 :SMC的 现 状 与 发 展 59 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/(1) SMC的 质 量 稳 定 化 与 质 量 标 准 的 制 定(2)高 性 能 SMC的 研 究 开 发 , 如 :无 收 缩 彩 色SMC、 低 比 重 SMC、 高 表 面 质 量 SMC、 高 强

18、 度 SMC、 柔性 SMC。(3) SMC的 压 模 内 流 动 分 析 ;(4)模 压 制 品 设 计 手 册 的 完 善 ;(5)高 速 自 动 模 压 成 型 系 统 的 开 发 。6 结 语以 上 对 SMC的 现 状 与 发 展 进 行 了 简 要 介 绍 ,在我 国 现 今 SMC制 品 还 是 以 低 技 术 的 产 品 为 主 ,在 材料 性 能 、 模 具 、 压 机 的 精 度 参 数 上 有 待 提 高 ,使 产 品质 量 以 高 强 、 质 轻 、 高 精 表 面 为 主 。 现 今 市 场 上 SMC制 品 主 要 以 水 箱 板 、 电 表 箱 、 座 椅 类 等

19、 产 品 居 多 ,但随 着 市 场 的 成 熟 和 逐 渐 饱 和 ,企 业 的 利 润 也 在 下 降 ,急 待 开 发 出 更 加 高 档 、 丰 富 的 产 品 ,来 实 现 企 业 及SMC事 业 的 发 展 。(上 接 第 54 页 )动 机 壳 体 的 型 号 研 制 ,分 别 经 历 了 模 样 、 初 样 和 试 样研 制 ,解 决 了 多 个 技 术 关 键 ,使 壳 体 研 制 满 足 了 总 体计 划 要 求 。 研 制 的 三 种 壳 体 分 别 通 过 了 模 装 试 验 、静 力 试 验 、 水 压 爆 破 试 验 和 各 种 热 试 车 等 考 核 ,并 于20

20、03 年 9 月 成 功 通 过 了 全 箭 飞 行 试 验 。 特 别 是 其中 第 四 级 发 动 机 壳 体 ,是 国 内 第 一 个 采 用 碳 复 合 材料 的 型 号 发 动 机 壳 体 。 两 年 多 的 时 间 里 ,在 充 分 继承 了 碳 复 合 材 料 发 动 机 壳 体 国 家 “ 八 五 ” 、“ 九 五 ”科 技 攻 关 课 题 研 究 成 果 的 同 时 ,在 工 程 研 制 中 先 后解 决 了 碳 复 合 材 料 发 动 机 壳 体 的 结 构 铺 层 设 计 、 补强 设 计 及 工 艺 、 树 脂 基 体 配 方 选 择 、 大 极 孔 差 壳 体 缠“

21、开 拓 者 一 号 ” 固 体 小 运 载绕 、 壳 体 精 度 和 可 靠 性 控 制 等 技 术 关 键 。 先 后 通 过了 水 压 爆 破 试 验 、 结 构 静 力 试 验 、 旋 转 热 试 车 和 飞 行试 验 考 核 获 圆 满 成 功 。 该 型 号 壳 体 的 研 制 成 功 ,标志 着 我 国 复 合 材 料 发 动 机 壳 体 己 完 成 从 第 一 代 玻 璃钢 壳 体 到 第 三 代 碳 复 合 材 料 壳 体 的 历 史 性 跨 越 ,对促 进 我 国 航 天 运 载 型 号 发 展 和 满 足 武 器 型 号 急 需 ,发 挥 了 积 极 作 用 。4 结 束

22、语多 种 复 合 材 料 发 动 机 壳 体 在 上 面 级 和 固 体 小 运载 中 获 得 成 功 应 用 ,从 一 个 侧 面 反 映 了 复 合 材 料 发动 机 壳 体 在 我 国 的 研 究 发 展 历 程 ,表 明 国 内 复 合 材料 发 动 机 壳 体 设 计 制 造 技 术 和 研 发 能 力 正 在 不 断 的发 展 之 中 ,己 达 到 相 当 先 进 的 水 平 ,为 固 体 火 箭 技 术的 更 快 发 展 奠 定 了 良 好 基 础 。参 考 文 献1 叶 定 友 ,张 德 雄 . 中 国 航 天 固 体 火 箭 技 术 的 发 展 . 固 体 火 箭 技 术 ,2002 ,22 阮 崇 智 . 大 型 固 体 火 箭 发 动 机 研 制 的 关 键 技 术 . 固 体 火 箭 技 术 ,2005 ,13 卢 嘉 德 . 固 体 火 箭 发 动 机 复 合 材 料 技 术 的 进 展 及 其 应 用 前 景 . 固体 火 箭 技 术 ,2001 ,14 阮 崇 智 . 战 术 导 弹 固 体 火 箭 发 动 机 的 关 键 技 术 问 题 . 固 体 火 箭 技术 ,2002 ,260 纤 维 复 合 材 料 2005 年