在工業上生產酚醛樹脂系模壓材料(PF-SMC)總是希望能像不飽和聚酯樹脂系模壓材料(UP-SMC)一樣,但實際上它是很困難的,主要是酚醛樹脂和聚酯樹脂硬化的化學和物理反應機構是完全不相同的,因此選擇酚醛樹脂需考量:
- 相當低的黏度,使得SMC初期對玻纖的含浸良好。
- 含浸期後,需能快速增黏至所需的黏度(約10CPS)。
- 確定達到的黏度能穩定,不再繼續爬升。
- PF-SMC模壓時,材料的流動性要良好。
- 快速硬化過程中,保持良好的物性,不龜裂。
- 不含Solvents,以免對人體產生傷害及在成型時產生問題從合成上考量PF-SMC用的酚醛樹脂是resol-type亦即酚和過量的甲醛在鹼性觸媒條件下反應而成,如圖一所示樹脂的溶劑是水,當中影響SMC增黏性質的包括了Phenol和formol的比率,縮合水應的程度影響反應活性和黏度,留在樹脂內的Phenol和methylol
guoups的量以及抽真空的時間對樹脂內含量的控制,表一即是法國cdf chimie公司縮合反應時間對增黏的影響。
 |
|
圖-1 Resol, Novolac 樹脂合成條件例
|
表一 縮合反應時間與增黏的關係
RESIN
NUMBER
|
CONDENSATION |
VISCSITY
AT20℃(Pa.S)AFTER(DAYS) |
|
2
|
4
|
6
|
8
|
10
|
20
|
194
194/2
194/3
195
|
3
hours at 80℃5 hours at 80℃8 hours at 80℃90 min.at 100℃ |
25
10*3
6.10*4
3.10*4
|
400
2.10*3
8.10*3
8.10*4
|
480
5.10*3
1.5.10*4
10*4
|
600
10*4
2.5.10*4
2.10*3
|
-
-
-
-
|
-
-
-
-
|
由於酚醛樹脂在酸、鹼及熱的環境下,均會起交聯反應,且反應機構均不相同,如圖2 所示,因此在選擇SMC用的硬化劑時需考量:
圖-2
酚醛樹脂硬化機構
1. 在常溫下不起反應,以免影響生產和儲存。
2. 在高溫時(130~160℃)快速反應。
3. 不會腐蝕金屬模具。
在PF-SMC 的發展過程中,由於考量酸容易腐蝕模具因此在硬化劑選用上,逐漸由酸轉向鹼性硬化系統,比較特別的是cdf chimie(法)公司選用organic
catalyst(3200),其在55℃以下硬化劑為中性,不會影響儲存或起反應,而在70℃以上即轉化成強酸,如表二所示快速交聯硬化。
表二 Organic catalyst隨溫度變化的pH值
|
TEMPERATURE(℃)
|
pH值
|
|
20
|
7.5
|
|
40
|
7.2
|
|
55
|
7
|
|
70
|
5.3
|
|
80
|
3.5
|
|
100
|
0.3
|