低收缩添加剂

概念定义

低收缩添加剂（Low-shrinkage additive，LSA）是一类用于降低不饱和聚酯树脂固化过程中体积收缩的化学添加剂。它主要用于片状模压（SMC）、团状模压（BMC）及注射模压等成型工艺，并作为不饱和聚酯树脂复合材料体系的一部分，与玻璃纤维、填料及其他助剂共同使用。

工作原理

不饱和聚酯树脂进入固化阶段时会发生体积收缩。低收缩添加剂通过热塑性材料受热膨胀，对树脂固化产生的收缩进行补偿；在固化过程中，相关材料还会形成孔隙或微裂纹结构，以抵消体系的体积收缩。热塑性组分在树脂中的相容性，以及加工温度对相转变行为的影响，是控制低收缩作用的关键因素。

低收缩添加剂的作用贯穿受热、相转变与树脂固化阶段。加工温度会影响热塑性材料在体系中的状态变化，而添加剂与不饱和聚酯树脂之间的相容程度会影响固化阶段形成的结构，因此，相容性控制和加工温度调节构成其核心技术环节。

技术构成与分类

低收缩添加剂可分为非极性、弱极性、极性及组合型四类。不同类别采用的热塑性材料不同，并通过各自的受热膨胀和固化阶段结构变化发挥作用。

• 非极性低收缩添加剂：代表材料包括聚苯乙烯和聚乙烯。
• 弱极性低收缩添加剂：代表材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
• 极性低收缩添加剂：可采用聚醋酸乙烯酯、饱和聚酯、聚己内酯或聚氨酯。
• 组合型低收缩添加剂：通过组合方式兼顾着色性、低收缩性和力学性能。

在复合材料配方中，低收缩添加剂并非独立承担全部材料功能。典型材料体系还包括不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、填料及其他助剂，各组分共同构成用于模压成型的复合体系。

应用场景

低收缩添加剂主要应用于SMC、BMC及注射模压工艺。SMC和BMC材料体系可包含不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、填料、低收缩添加剂及其他助剂。低收缩添加剂在这些体系中的直接作用，是降低不饱和聚酯树脂固化时产生的体积收缩。

技术演进

低收缩添加剂在20世纪后期得到广泛应用。日本油脂株式会社曾开发含弹性链段的新型LPAS添加剂，用于SMC和BMC成型；美国俄亥俄州立大学研制过含改性热塑性LPAS的低温固化体系；加拿大则采用热塑性聚醋酸乙烯酯作为低收缩剂。这些技术路线均围绕热塑性材料、树脂相容性、固化条件和相转变行为展开。