随着高科技的发展，人们对BMC制品的性能，特别是力学性能，电性能和耐热性能的要求越来越高，使得BMC制品在电气、建筑和航天军工领域的应用受到极大的限制。因此国内外研究学者主要通过改变填料、短切玻纤用量、种类或采用混杂玻纤、添加弹性体组分[5-7]等途径来提高BMC制品的力学性能，但是在模量、耐热、耐腐蚀性、电性能都有不同程度的降低。
团状模塑料(BMC)制品具有很高的机械强度，良好的电绝缘性、抗漏电性、耐化学腐蚀性等性能，因此广泛应用于电气部件、汽车部件和电子塑封等领域。现有的通用型BMC制品的弯曲强度为100MPa，拉伸强度为35 MPa左右，绝缘电阻为1012~1014Ω，耐电弧性为120 s，介电常数为6·5。
而环氧树脂作为一种高性能树脂，具有耐温性、耐腐蚀性好、力学强度高、绝缘效果好、收缩率和吸水率低等诸多优点。如果能运用环氧树脂独特的优点，用环氧树脂代替不饱和树脂，制备出环氧团状模塑料，可以在提高BMC制品的力学性能的同时，提高其电性能。
本文主要是以环氧树脂为基体，通过设计玻璃纤维/填料/环氧树脂三元复合材料组分的配方及性能，研究了不同玻纤/填料质量比对BMC制品力学性能、电性能、吸水率的影响，继而进一步考察不同质量比对其性能的影响规律，并讨论其原因。
1 实验部分
1·1 原材料和仪器设备
耐电弧测试仪： NDHU-2，桂林市漓源电子仪器有限公司；捏合机： BWDO-23，常州新区光磊传动件有限公司；液压机： YNY32-100，武汉毅能锻压机械有限责任公司；微机控制电子万能试验机： RGM30A，深圳瑞格尔仪器有限公司。高频Q表测试仪QBG-3，上海无线电仪器厂。
双酚A型环氧树脂： CYD-128，工业品，岳阳石化环氧树脂厂；固化剂： 4， 4′-二氨基二环己基甲烷(HMDA)，工业品，上海山吉化工公司；增强材料：短切玻璃纤维，无碱，长度4·5 mm，南京玻璃纤维研究院；填料：超细滑石粉， 1 250目，桂林桂广滑石开发有限公司。
1·2 试样的制备
1·2·1 BMC的制备路线
1·2·2 实验配方
为了研究不同的玻璃纤维/滑石粉质量比对BMC力学性能、电性能的以及吸水率的影响，实验固定环氧树脂的质量分数(50% )、模压料的制备方式、模压工艺参数，在模压料具有可操作性的情况下，改变玻璃纤维/滑石粉的质量比，其配方如表1。
1·2·3 BMC的压制成型
经过多次试验，该实验中环氧BMC的模压工艺参数确定为：成型温度为90℃；成型压力为5MPa；保压时间为30 min。
1·3 测试方法
将压制成的环氧BMC制品，按照标准加工成试件，测试其各项性能。拉伸强度：按照GB/T 2567—2005进行测试；弯曲强度：按照GB/T 2567—2005进行测试；耐电弧性按照GB 1411—1978进行测试；介电性能按照GB 1409—2006进行测试；体积电阻率按照GB 1410—2006进行测试；吸水率按照GB/T1462—2005进行测试。
2 结果与讨论
2·1 玻纤/填料质量比对BMC力学性能的影响
从图1、图2可以看出，环氧BMC的力学性能随纤维/填料质量比的增加呈先上升后下降的趋势。当玻纤/填料质量比为35/15时，弯曲强度和拉伸强度都达到最大值。加入少量的短切纤维(20/30)时，力学强度很低，这主要是当玻纤/填料质量比小时，玻纤含量低而填料含量高，填料的增强效果比玻纤差，而短纤维不能很好地分散，使得材料内部可能会产生缺乏纤维区域使得应力集中，力学强度下降；当短纤维用量大于一定值时，随着短纤维用量增大，界面应力分散，较多的短纤维形成密度较大的“纤维带”，能有效地限制基质形变，阻碍裂纹发展，并成为主要的力学承载体，力学强度随玻纤含量升高而升高。但是玻纤用量过多时， BMC的拉伸、弯曲性能也会变差，这是由于基体树脂难以浸透纤维，而过多的玻璃纤维也会成束堆积，使得复合材料局部不均，形成应力缺陷，导致制品的力学强度下降。
玻璃纤维是BMC的增强体，它的含量对在BMC制品的力学性能有决定性的影响。玻纤/填料质量比小，玻纤含量少而填料的含量却高，填料的增强效果比玻纤差，但玻纤不能达到理想分散时，在材料内部易产生缺乏玻纤的区域，成为应力集中点，使得BMC的力学性能降低；当玻纤填料质量比较大时，玻纤容易贯穿整个材料，就可以克服上述缺陷。图1、2是纤维/填料质量比对制品弯曲强度和拉伸强度的影响。
2·2 填料质量比对BMC吸水率的影响
吸水率是反映材料性能的一个重要指标。通过吸水率可以得出环氧BMC板材内部的密实程度，气孔的多少，以此来判定板材的性能[15]。通过测试不同玻纤/填料质量比的BMC制品的吸水率，可以得出耐水性好，缺陷少的最佳配方。
吸水性除了与材料本身如树脂有关以外，它与模压工艺以及BMC的配比也有很大的关系，当滑石粉填充到环氧树脂、玻璃纤维等的空隙中，经过模压后，制品结构致密，大大降低了制品的吸水率。由数据可以看出，配方1、2、3、4的吸水率都是低于1·0%，说明其耐水性能比较好。但是当玻纤/填料质量比为40/10时，其吸水率已经超过了1%，主要是泡孔或者裂纹和缺陷之类的出现，使得吸水率上升。
2·3 玻纤/填料质量比对BMC电性能的影响
在BMC工艺中，滑石粉和玻璃纤维本身是绝缘体，具有较好的电绝缘性。但是在BMC制备过程中，由于树脂的浸润性不好以及纤维与树脂粘接性不好等问题存在，研究不同玻纤/填料质量比对电性能的影响很有必要。
表2为环氧BMC的电性能与玻纤/填料质量比的变化关系。由表中数据可以看出，环氧BMC的介电性能随纤维/填料质量比的增加呈先下降后增加，而体积电阻率随纤维/填料质量比的增加呈先增加后下降的趋势。但介电性能和电阻率的数值波动都不大。介电常数除了与树脂、纤维和填料各自的介电常数和相对含量有关外，同时同它们相互之间的界面也有很大的关系。从表中数据可以看出，介电性能的数值波动不大。只有纤维/填料质量比为40/10时，介电常数上升较快，这主要是：在纤维含量较少时，纤维均能被很好地浸润，所以虽然纤维含量有所增加，但BMC的介电性能变化的幅度却不大。而同时玻璃纤维和滑石粉本身的电阻率很高，是良好的绝缘体，所以随着纤维含量的增加，环氧BMC板材的电阻会略有增加。但当纤维质量分数达到40%时，树脂无法完全浸润纤维，板材中的纤维和气体在制品中形成大量裂纹和气泡，导致介电常数和介电损耗都上升，而体积电阻率会下降，电性能变差。
耐电弧性表示绝缘材料对电弧作用的抵抗能力。通常以绝缘材料在电弧作用下，其表面产生“炭痕”(烧焦)所经历的时间(秒)，作为耐电弧性强度的指标。由表中可以看出，在所研究的纤维/填料质量比的范围内，耐电弧性只有数秒的变化，耐电弧提高的时间很短。但是不加滑石粉的纤维/环氧树脂复合材料的耐电弧时间为120 s。因此，滑石粉的加入，对环氧BMC的耐电弧性能的提高有一定的改善。这主要是滑石粉在高电压、强电场和高温条件下不分解，有良好的耐电弧强度。
2·4 不同玻纤/填料质量比的BMC制品的断面微观形貌
图3是用扫描电镜观察到的BMC制品的断面形貌图。由图可知，玻纤/填料质量比为40/10的制品，纤维与树脂分离严重，有树脂堆积，纤维含量集中，当玻纤不能达到理想分散时，在材料内部易产生缺乏玻纤的区域，成为应力集中点，使得BMC的力学性能降低。而玻纤/填料质量比为35/15的BMC制品中纤维分布均匀，含量高，与树脂粘接良好，制品缺陷少，力学性能和电性能都很理想。
3 结论
1)研究结果表明：相比现有的通用型BMC制品的力学性能和电性能，运用环氧树脂独特的优点，是可以制备出性能较优良的环氧BMC，以解决不饱和聚酯树脂BMC制品存在的力学强度低、电性能不理想的缺点的。
2)纤维和填料的含量对环氧BMC的力学性能、体积电阻率、介电特性、耐电弧性以及吸水率等具有显着的影响。综合考虑，当纤维/填料的质量比为35/15时，环氧BMC能获得较好的力学性能和电性能以及低于1%的吸水率。
