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际零部件出口额提高到350亿—400亿美元[3]。按照SMC零部件占玻璃钢复合材料10%的比例折算,并结合美日欧等发达国家塑料和复合材料的平均用量300kg/辆,占整车质量的20%左右来看未来中国市场SMC的用量。以2008年汽车产量为934.55万辆,年产量10%的速度(参考前5个月的增长速度)增长,未来5年中国汽车的总产量估计可以达到1500万辆,届时中国汽车上塑料和复合材料的总用量可能在450万吨,则SMC的用量可以达到45万吨左右,是目前的20多倍,而且会有越来越多的高档SMC应用到轿车零部件上面去[4]。
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第1章SMC复合材料的基本组成
片状模塑料（SMC）是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗纱或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压成型材料。使用时，只需将两面的薄膜撕去，按制品的尺寸裁切、叠层、放入模具中加温加压，即得所需制品。
在SMC组成中，主要包括不饱和聚酯树脂，引发剂，填料，低收缩添加剂，化学增稠剂，内脱模剂，着色剂以及增强材料等。增强材料一般都是无捻玻璃粗纱，其短切长度为25～50mm，含量为20%～35%，但也有玻纤含量高大60%～70%的高强SMC。
SMC的组成总体上比较复杂，每种组分的种类、质量、性能及其相互配比，对SMC的生产、工艺成型工艺及最终制品的性能、价格都有很大的影响。因此，合理地进行组分、用量、配比的选择，对于制造优良的SMC及制品，具有十分重要的意义，下面分别论述各种组分的特点和性能。
1.1 树脂
不饱和聚酯树脂（UP）是SMC的最基本配方材料。它通常由不饱和二元羧酸（或酸酐）与多无醇缩聚而成，并在缩聚结束后加入一定量的乙烯基单体（如苯乙烯）配成粘稠状液态树脂。通过改变其原料的种类与配比，可以合成具有各种不同性能的不饱和聚酯树脂，以适应不同的使用要求。根据其化学结构上的差异通常可分为通用型、间苯型、双酚A型三大类。在SMC生产中，最常用的是通用型和间苯型不饱和聚酯树脂。
不饱和聚酯树脂赋予SMC以下特性：良好的成型性，快速固化过程，较高的热变形温度，良好的长期的贮存性和良好的制品尺寸稳定性，以及优良的外观等。特定情况下，还能赋予阻燃、电绝缘等特性。不同类型的树脂会对SMC的增稠、工艺性能以及防潮性能等产生直接影响，因此，对SMC专用树脂提出如下要求：
（1）低粘度，有利于玻纤的浸渍；
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（2）增稠快，以满足增稠的要求；
（3）活性高，能快速固化，以提高生产效率； （4）热性能好，保证制品的热强度； （5）耐水性好，以提高制品的防潮性；
在加入引发剂后的几个月存放期内，必须稳定，而在高温下能快速固化，以确保短的模塑周期。
表1-1表1-2分加紧列出了典型SMC专用树脂的产品性能与固化性能。
表1-1 P17-902树脂的典型产品性能
性能 外观 APHA值 酸值 折射率（23℃） 固体含量 粘度（23℃） 贮存期 水含量 密度 闪点 苯乙烯含量 蒸气压（20℃） 单位 mgKOH/g % Pa·s 月 % g/ml ℃ % MPa 性能数据 清 ≤120 15～19 1.524～1.528 63～66 1.3～1.5 3 ≤0.05 1.11 34 34～37 1.3×10?4 注：数据源自南京金陵巴斯夫树脂有限公司。
乙烯基酯树脂是60年代发展起来的新型树脂。它是由环氧树脂和含双键的不饱和一元羧酸加成聚合的产物，其工艺性能与不饱和聚酯树脂相似，化学结构又与环氧树脂相近，它兼具了不饱和聚酯和环氧两种树脂的长处。这种树脂比不饱和聚酯对玻璃纤维的粘结性好，浸透性好，有更好的流动性和更高的制件强度性能，以及更佳的耐腐蚀性能[5]。因此，欧美等国通过对乙烯基酯树脂的结构设计，使其符合SMC工艺要求，广泛应用于汽车SMC结构件等领域。
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表1-2P17-902树脂的典型固化性能（纯树脂） 性能 密度 拉伸强度 拉伸模量 断裂伸长率 弯曲强度 弯曲模量 冲击强度 热变形温度 马丁耐热 玻璃化温度Tg 单位 g/ml Mpa MPa % Mpa Mpa kJ/m2 ℃ ℃ ℃ 性能数据 1.2 80 3700 2.0 100 4000 9 100 140 170 注：1.在实验室温度23±2℃，相对湿度50%±%6下测定。 2.数据源自南京金陵巴斯夫树脂有限公司。
1.2 引发剂
在SMC树脂糊系统中，不饱和聚酯树脂需加入引发剂，活化树脂与交
联单体（如苯乙烯）中的双键发生共聚反应，从而使SMC在模腔内固化成型。对引发剂的基本要求：贮存稳定性好，反应速度高，操作方便且安全。
引发剂的种类及其使用浓度的选择，主要取决于制品性能要求和成型温度，以及SMC生产工艺过程，贮存稳定性要求等。具体地说就考虑到以下因素：①适用期；②树脂混合物在模具内的流动性；③反应性；④制品的外观与光泽；⑤单体残留量；⑥制品的物理机械性能。目前，常用于SMC的引发剂以过氧化物为主，据报道也有采用偶氮化合物各取代苄基化合物等。
根据成型时所选用的固化温度，这些引发剂可分为：高温引发剂（成
[6]型146～157℃），如TBIC、LPS118和LPS231；中温引发（成型温度127～
138℃），如TBPO、BPO；低温引发剂（成型温度104～116℃），如LPS256、LPS259。近来，有人根据过氧化物的结构将其分为以下4大类：二烷基过氧化物、过氧化酯，过氧化碳酸酯、过氧化缩酮。近年来许多研究表明，
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使用混合型引发剂在价格、引起效率和制品性能等方面都可得到改善。如中温引发剂TBPO和高温引发剂TBPB的混合使用就能获得优良的固化和良好的制品表面质量；TBPB和进氧化缩酮等过氧化物混用，可以显著改善SMC在模内流动性，增加固化速度[7]。少量的低温引发剂用以取代部分高温引发剂可以大大缩短固化时间，而对贮存寿命的影响极小，另外可消除几何形状复杂制件的壁厚部分传热差的影响，能有一个更好的固化度，防止产品开裂。
随着引发剂浓度和成型温度的提高，制品固化时间缩短。当固化温度足够高，时间足够长，制品的最终固化与引发剂浓度（0.2%～1.0%）无关。但是，引发剂浓度越高，制品固化越快，表面质量越好。制品的表质量正比于固化时所达到的放热峰值。模具温度与放热峰值间温差越大，制品表面质量越好。而峰值大小与引发剂类型各用量有关。
1.3 填料
填料是SMC成型制品中重要的成分，多数情况下其用量占SMC配方总量的1/3以上。填料类型与用量的选择直接影响到SMC如下性能；制品制造成本，制品尺寸稳定性，制品电性能，制品的外观，以及制品的阻燃程度等。
1. 碳酸钙 CaCO3是一种最基本的填料，其吸油值很低，在配方中易加入。业已证明，在所有填料中，它对促进SMC成型过程及提高制品表面质量最为有效。它具有良好遮盖特性，制品表面着色性好，纤维显露少。其来源丰富，价格低廉。但是，CaCO3填料在模压过程中有优先流动倾向。在SMC系统中所选用CaCO3类型如表4-6所示。
表4-6SMC用CaCO3类型 类型 颗粒尺寸/um Ⅰ Ⅱ 2.0 10～40 性能 吸油值 23 6～16 价格 中等 低
由于Ⅱ类CaCO3颗粒尺寸较大，在制备树脂糊时易产生沉淀，在成型
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