CN102675847A - 一种零收缩可内着色的bmc材料及制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零收缩可内着色的BMC材料及制备方法及应用，BMC材料含有如下重量分数比的组分：基体树脂60-100、增强纤维60-140、低收缩体系30-60、无机矿物填料130-230、固化剂1-4、增稠剂1-5、脱模剂2-10；所述基体树脂为可增稠的不饱和聚酯或可增稠的乙烯基树脂；所述低收缩体系为可同时实现零收缩和可着色的低波纹复配体系。得到的BMC材料具有零收缩，同时具有非常好的颜色兼容性，可以简化BMC配方，提高质量控制。可应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。

Description

一种零收缩可内着色的BMC材料及制备方法及应用

技术领域

    本发明涉及团状模塑料领域，尤其是一种零收缩可内着色的BMC材料及制备方法及应用。

背景技术

团状模塑料 (BMC) 是重要的复合材料，广泛应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。BMC一般由不饱和聚酯树脂 (UP) 、填料和玻璃纤维等3部分组成。UP 固化过程中树脂的双键与苯乙烯单体(St) 发生交联反应，其体积收缩率一般为7%~9%，虽然加入填料后收缩会大幅减小，但这种收缩在复合材料成型过程中会使制品产生裂纹、弯曲、降低尺寸精度和造成表面平滑性不良以及降低玻璃纤维与树脂界面剥离导致的强度降低等。低收缩/低轮廓添加剂（LSA/LPA）是BMC生产过程中，一种重要的关键原材料。传统产品主要有以聚苯乙烯PS为代表的非极性低收缩添加剂，其主要优点为能着色，但是低收缩性不好；以聚醋酸乙烯酯PVAc和饱和聚酯PET为代表的极性低收缩添加剂，其主要优点为低收缩性优良，但是不能着色；以聚甲基丙烯酸甲酯PMMA为代表的非极性与极性之间的过渡型低收缩添加剂，其性能介于前两者之间，但皆不突出。

另外人们对制品的外观装饰要求越来越多样化，越来越严格。着色是美化装饰制品的主要方法。在BMC生产过程中要同时达到零收缩和可着色一直以来是人们追求的目标。目前的BMC实现着色的方法有两种：外部着色和内部直接着色。内部着色是直接将色浆添加到BMC内，压制后获得彩色效果。外部着色缺点明显，主要有增加工时、增加工序、增加设备、易脱落、易开裂和对环境有损害的问题。如外喷漆，就是很典型的模外外部着色过程。内部直接着色是一种经济、便捷的方法，制作技术要求低，不需要改动BMC的配方、生产和压制工艺。同时还能避免易剥离、脱落的问题，对环境危害小，效率高。但受限于低波纹添加剂，对大部分颜色缺乏良好的兼容性。加入色浆BMC容易出现压制产品颜色发花、不均匀的问题，目前多数只能制作低收缩产品。因此现实零收缩可内着色BMC材料对行业的发展有重要意义，市场前景广阔。

发明内容

为了克服现有技术中，BMC材料存在的零收缩但是着色性能不好，着色性能好但达不到零收缩之间的矛盾，本发明的目的是提供一种零收缩可内着色的BMC材料及制备方法及应用，得到的BMC材料具有零收缩，同时具有非常好的颜色兼容性，可以简化BMC配方，提高质量控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种零收缩可内着色的BMC材料，其特征在于：所述BMC材料含有如下重量分数比的组分：基体树脂60-100、增强纤维60-140、低收缩体系30-60、无机矿物填料130-230、固化剂1-4、增稠剂1-5、脱模剂2-10；所述基体树脂为可增稠的不饱和聚酯或可增稠的乙烯基树脂；所述低收缩体系为可同时实现零收缩和可着色的低波纹复配体系。

所述低收缩体系为一种低波纹复配体系，可同时实现零收缩和可着色。所述低收缩体系为PVAc/St共聚物与饱和聚酯的复配体系。所述PVAc/St共聚物集合了聚醋酸乙烯酯（PVAc）收缩率好和聚苯乙烯（PS）着色性能优良的特点，在分散过程中可形成更小的微粒、相与相之间更均匀一些，有利于颜色的均匀显现。所述饱和聚酯低收缩剂的粘度小于400mPa.s。

所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维或金属纤维。所述无机矿物填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或云母中的任一种或几种；所述固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系。所述增稠剂为碱金属氧化物或碱金属氢氧化物。所述脱模剂为硬脂酸盐。

一种零收缩可内着色的BMC材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括树脂糊的配制和捏合两道工艺，具体如下：

（1）先把基体树脂、低收缩体系分别倒入容器中，打开高速分散机搅拌；加入固化剂，继续搅拌，然后加入增稠剂继续搅拌，得到树脂糊；  

（2）在捏合机中加入无机矿物填料、脱模剂，快速捏合钟后，倒入上述混合好的树脂糊，在快速转速中捏合，然后加入增强纤维，慢速捏合，得到零收缩可内着色的BMC材料。

一种零收缩可内着色的BMC材料可应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。

本发明主要是解决零收缩但是着色性能不好，着色性能好但达不到零收缩之间的矛盾，通过新型低波纹添加剂PVAc/St共聚物和饱和聚酯复合使用，得到零收缩可内着色的BMC材料。需要着色时，只要在配制树脂糊时加入适量的色浆即可，所述色浆可以是红色浆或黄色浆或蓝色浆或其他颜色的色浆。

 

本发明采用醋酸乙烯酯与乙烯共聚产物PVAc/St，该共聚产物集合了聚醋酸乙烯酯（PVAc）收缩率好和聚苯乙烯（PS）着色性能优良的特点，在分散过程中可形成更小的微粒、相与相之间更均匀一些，有利于颜色的均匀显现。选择饱和聚酯作为低波纹复配体系，是出于几方面的考虑：体系粘度和质量控制、低收缩率、高光泽度。不同于其它低收缩/低波纹添加剂，饱和聚酯的体系粘度能够较轻易的达到1000mPa.s以下，最低能在200m Pa.s以下。低的体系粘度有利于BMC的填料分散和玻纤浸润，也能够在玻纤含量固定的情况下增加填料用量，降低体系收缩率。采用DSM新的饱和聚酯类型的低波纹添加剂只需很少的量就可以得到满意的体系收缩率和表面光泽度。

本发明得到的BMC材料具有零收缩，同时具有非常好的颜色兼容性，可以简化BMC配方，提高质量控制。适用于汽车、建筑、电子、电器等领域。

具体实施方式

实施例1：

一种零收缩可内着色BMC材料，其原材料组成按重量分数为：基体树脂为不饱和聚酯80、增强纤维为玻璃纤维65、低收缩体系为PVAc/St共聚物25和饱和聚酯低收缩剂10、无机矿物填料为碳酸钙200、红色浆8、固化剂为TBPB 1和TBPO 0.43、增稠剂为氧化镁2、脱模剂为硬脂酸钙4。

制备包括树脂糊的配制和捏合两道工艺：

先把不饱和聚酯、PVAc/St共聚物、饱和聚酯低收缩剂分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至 1200转/ 分钟，搅拌两分钟；加入红色浆、TBPB和TBPO，在1200转/ 分钟的转速中转8 分钟，然后加入氧化镁继续搅拌 1 分钟，得到合好的树脂糊。 

在捏合机中加入碳酸钙、硬脂酸锌，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5 分钟后倒入混合好的树脂糊，在快速转速中捏合 6 分钟，然后加入玻璃纤维，捏合机转速打至慢速，捏合 9 分钟，得到零收缩可内着色BMC材料。用尼龙袋以25kg/袋形式分装，用纸箱封好。

取一定量的BMC材料压制成200mm*250mm的平板，测试着色可均匀性。用BYK 6834型色差仪，选用CIELab颜色系统，测试试板任意两点间的色差△E值，测试15组数据。△E分别为0.10；0.12；0.12；0.01；0.09；0.15；0.10；0.06；0.08；0.14；0.13；0.12；0.02；0.05；0.10。

平均任意两点间色差△E=0.10。按ISO2577测试材料模塑收缩率0%。

对比实施例1：

一种BMC材料，其原材料组成按重量分数为：基体树脂为不饱和聚酯80、增强纤维为玻璃纤维65、低收缩体系为PVAc35、无机矿物填料为碳酸钙200、红色浆8、固化剂为TBPB 1和TBPO 0.43、增稠剂为氧化镁2、脱模剂为硬脂酸钙4。

制备包括树脂糊的配制和捏合两道工艺：

先把不饱和聚酯、PVAc分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至 1200转/ 分钟，搅拌两分钟；加入红色浆、TBPB和TBPO，在1200转/ 分钟的转速中转8 分钟，然后加入氧化镁继续搅拌 1 分钟，得到合好的树脂糊。 

在捏合机中加入碳酸钙、硬脂酸锌，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5 分钟后倒入混合好的树脂糊，在快速转速中捏合 6 分钟，然后加入玻璃纤维，捏合机转速打至慢速，捏合 9 分钟，得到零收缩可内着色BMC材料。用尼龙袋以25kg/袋形式分装，用纸箱封好。

取一定量的BMC材料压制成200mm*250mm的平板，测试着色可均匀性。用BYK 6834型色差仪，选用CIELab颜色系统，测试试板任意两点间的色差△E值，测试15组数据。△E分别为0.72；0.28；0.90；1.32；0.72；0.66；1.19；0.85；0.65；0.95；0.35；0.88；1.36；0.45；0.79。

平均任意两点间色差△E=0.80。按ISO2577测试材料模塑收缩率0%。

对比实施例2：

一种BMC材料，其原材料组成按重量分数为：基体树脂为不饱和聚酯80、增强纤维为玻璃纤维65、PS 35、无机矿物填料为碳酸钙200、红色浆8、固化剂为TBPB 1和TBPO 0.43、增稠剂为氧化镁2、脱模剂为硬脂酸钙4。

制备包括树脂糊的配制和捏合两道工艺：

先把不饱和聚酯、PS分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至 1200转/ 分钟，搅拌两分钟；加入红色浆、TBPB和TBPO，在1200转/ 分钟的转速中转8 分钟，然后加入氧化镁继续搅拌 1 分钟，得到合好的树脂糊。 

在捏合机中加入碳酸钙、硬脂酸锌，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5 分钟后倒入混合好的树脂糊，在快速转速中捏合 6 分钟，然后加入玻璃纤维，捏合机转速打至慢速，捏合 9 分钟，得到零收缩可内着色BMC材料。用尼龙袋以25kg/袋形式分装，用纸箱封好。

取一定量的BMC材料压制成200mm*250mm的平板，测试着色可均匀性。用BYK 6834型色差仪，选用CIELab颜色系统，测试试板任意两点间的色差△E值，测试15组数据。△E分别为0.20；0.23；0.22；0.18；0.12；0.19；0.16；0.29；0.31；0.09；0.10；0.20；0.13；0.11；0.23。

平均任意两点间色差△E=0.18。按ISO2577测试材料模塑收缩率0.2%。

由对比可知：本发明得到的BMC材料具有零收缩，同时具有非常好的颜色兼容性。适用于汽车、建筑、电子、电器等领域。

 

实施例2：

又一种零收缩可内着色BMC材料，与实施例1相比仅仅是组分不同，其原材料组成按重量分数为：基体树脂为不饱和聚酯60、增强纤维为玻璃纤维60、低收缩体系为PVAc/St共聚物15和饱和聚酯低收缩剂15、无机矿物填料为碳酸钙140、红色浆8、固化剂为TBPB 1和TBPO 1、增稠剂为氧化镁1、脱模剂为硬脂酸钙2。

实施例3：

又一种零收缩可内着色BMC材料，与实施例1相比仅仅是组分不同，其原材料组成按重量分数为：基体树脂为不饱和聚酯100、增强纤维为玻璃纤维140、低收缩体系为PVAc/St共聚物25和饱和聚酯低收缩剂25、无机矿物填料为碳酸钙230、红色浆8、固化剂为TBPB 1和TBPO 1、增稠剂为氧化镁5、脱模剂为硬脂酸钙2。

实施例2和实施例3得到的BMC材料同样具有零收缩，同时具有非常好的颜色兼容性。

Claims (7)

1.一种零收缩可内着色的BMC材料，其特征在于：所述BMC材料含有如下重量分数比的组分：基体树脂60-100、增强纤维60-140、低收缩体系30-60、无机矿物填料130-230、固化剂1-4、增稠剂1-5、脱模剂2-10；所述基体树脂为可增稠的不饱和聚酯或可增稠的乙烯基树脂；所述低收缩体系为可同时实现零收缩和可着色的低波纹复配体系。

2.根据权利要求1所述的零收缩可内着色的BMC材料，其特征在于：所述低收缩体系为PVAc/St共聚物与饱和聚酯的复配体系。

3.根据权利要求2所述的零收缩可内着色的BMC材料，其特征在于：所述饱和聚酯的粘度小于400mPa.s。

4.根据权利要求1所述的零收缩可内着色的BMC材料，其特征在于：所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维或金属纤维。

5.根据权利要求1所述的零收缩可内着色的BMC材料，其特征在于：所述无机矿物填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或云母中的任一种或几种；所述固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系；所述增稠剂为碱金属氧化物或碱金属氢氧化物；所述脱模剂为硬脂酸盐。

6.一种权利要求1所述的零收缩可内着色的BMC材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括树脂糊的配制和捏合两道工艺，具体如下：

（1）先把基体树脂、低收缩体系分别倒入容器中，打开高速分散机搅拌；加入固化剂，继续搅拌，然后加入增稠剂继续搅拌，得到树脂糊；  

（2）在捏合机中加入无机矿物填料、脱模剂，快速捏合钟后，倒入上述混合好的树脂糊，在快速转速中捏合，然后加入增强纤维，慢速捏合，得到零收缩可内着色的BMC材料。

7.一种权利要求1所述的零收缩可内着色的BMC材料在汽车、建筑、电子、电器领域的应用。