CN103554419A - 一种甲苯二异氰酸增稠改性bmc材料及其制备方法 - Google Patents

一种甲苯二异氰酸增稠改性bmc材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料及其制备方法，该BMC材料由乙烯基树脂、增强纤维、低收缩剂、无机矿物的填料、固化剂、增稠剂、脱模剂等组成。增稠剂是TDI(甲苯二异氰酸酯)，它是常用的一种多异氰酸酯，白色液体，容易分散，可以很好地与不饱和聚酯树脂共混，能有效降低树脂糊粘度，便于玻璃纤维的浸润。该方法包括树脂糊的配制和捏合两道工艺，制备出的BMC材料拥有收缩率低、高冲击强度、高韧性特点，可应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。

Description

一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料及其制备方法
技术领域
  本发明属于团状模塑料材料领域，尤其是一种收缩率低、冲击强度高的强韧性材料，具体地说是一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料及其制备方法。 
背景技术
BMC材料Bulk molding compounds的缩写，即团状模塑料。国内常称作不饱和聚酯团状模塑料。其主要原料由GF（短切玻璃纤维）、UP（不饱和树脂）、MD（填料）以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。BMC材料于二十世纪60年代在前西德和英国，首先得以应用，而后在70年代和80年代分别在美国和日本得到了较大的发展。因BMC团状模塑料具有优良的电气性能，机械性能，耐热性，耐化学腐蚀性，又适应各种成型工艺，即可满足各种产品对性能的要求，因此越来越受到广大用户的喜爱。但普通UP脆性大，导致BMC制品耐冲击性差,收缩率高，这些缺陷大大限制了BMC的应用。因此提高UP冲击强度、降低UP收缩率已成为目前复合材料领域研究的热点问题之一。 
发明内容
 本发明的目的是提供一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料及其制备方法，该方法制备出的BMC材料拥有收缩率低、高冲击强度、高韧性特点，可应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。 
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 
一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料，其特征在于：所述团状模塑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；所述的增稠剂为甲苯二异氰酸酯（TDI）。
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。所述脱模剂为硬脂酸盐。 
所述低收缩体系为一种能同时实现零收缩和可着色的低波纹复配体系，可以为聚醋酸乙烯酯（PVAc）或聚苯乙烯（PS）。 
一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料的制备方法，其特征在于：该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；加入若干份的固化剂，在1200转/ 分钟的转速中转8 分钟，然后加入若干份增稠剂继续搅拌 1 分钟；
2）在捏合机中加入无机矿物填料、脱模剂，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5 分钟后倒入Ⅰ步骤混合好的树脂糊，在快速转速中捏合 6 分钟，然后加入增强纤维，捏合机转速打至慢速，捏合 9 分钟，即制得BMC材料。
甲苯二异氰酸酯是常用的一种多异氰酸酯，白色液体，容易分散，可以很好地与不饱和聚酯树脂共混，能有效降低树脂糊粘度，便于玻璃纤维的浸润。作为增稠剂，它可以与树脂中的羟基反应，生成一种交替分散的高分子网状片段，模压后易得到收缩率低、冲击强度高的强韧性材料。制备出的BMC材料可应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。 
甲苯二异氰酸酯（TDI）中的异氰酸根和不饱和聚酯树脂中的部分羟基反应，生成聚氨酯结构，这种结构在固化反应受热后，容易使其所在的链节活动增强，链段伸展延长从而抵消UP的固化收缩；产生的聚氨酯网络结构也可以很好地加强UP网络结构中的薄弱环节和结构缺陷，因此能形成更多的物理化学的交联点，交联密度增大，拉伸强度提高； TDI与UP中的羟基反应经交联固化形成聚氨酯嵌段体的体型大分子结构，能够提高材料的抗形变能力和防止裂纹的扩散，并且互穿网络结构出现微观分相，能更多地吸收外界的冲击能量。 
本发明制备出的BMC材料拥有收缩率低、高冲击强度、高韧性特点，可应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。 
  
具体实施方式
实施例1： 
一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料的方法，其原材料组成按重量分数为
不饱和聚酯 60-100
玻璃纤维 5
聚苯乙烯 30
碳酸钙 200
甲苯二异氰酸酯（TDI） 4
TBPB 1
TBPO 0.5
硬脂酸钙 4
包括树脂糊的配制和捏合两道工艺
1）先把不饱和聚酯、聚苯乙烯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；加入若干份的TBPB和TBPO，在1200转/ 分钟的转速中转8 分钟，然后加入甲苯二异氰酸酯（TDI）继续搅拌 1 分钟。 
2）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Ⅰ.步骤混合好的树脂糊，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。用尼龙袋以25kg/袋形式分装，用纸箱封好。 
按相关标准测试材料测试BMC的力学性能，密度为1.8kg/m3的BMC材料测试结果为拉伸强度：60MPa、弯曲强度：160MPa、冲击强度：6Kj/m2、收缩率：0.06%。 
  
对比实施例1：
一种BMC材料，其原材料组成按重量分数为
 
不饱和聚酯 60-100
玻璃纤维 5
聚苯乙烯 30
碳酸钙 200
甲苯二异氰酸酯 0
氧化镁 4
TBPB 1
TBPO 0.5
硬脂酸钙 4
包括树脂糊的配制和捏合两道工艺
1）先把不饱和聚酯、聚苯乙烯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；加入若干份的TBPB和TBPO，在1200转/分钟的转速中转8 分钟，然后加入增稠剂氧化镁继续搅拌 1 分钟。 
2）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Ⅰ.步骤混合好的树脂糊，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。用尼龙袋以25kg/袋形式分装，用纸箱封好。 
按相关标准测试材料测试BMC的力学性能，密度为1.79kg/m3的BMC材料测试结果为拉伸强度：50MPa、弯曲强度：150MPa、冲击强度：40Kj/m2、收缩率：0.08%。 
  
对比实施例2：
一种BMC材料，其原材料组成按重量分数为
 
不饱和聚酯 60-100
玻璃纤维 5
聚苯乙烯 30
碳酸钙 200
甲苯二异氰酸酯 0
氢氧化镁 4
TBPB 1
TBPO 0.5
硬脂酸钙 4
包括树脂糊的配制和捏合两道工艺
1）先把不饱和聚酯、聚苯乙烯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；加入若干份的TBPB和TBPO，在1200转/分钟的转速中转8 分钟，然后加入增稠剂氢氧化镁继续搅拌 1 分钟。 
2）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Ⅰ.步骤混合好的树脂糊，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。用尼龙袋以25kg/袋形式分装，用纸箱封好。 
按相关标准测试材料测试BMC的力学性能，密度为1.8kg/m3的BMC材料测试结果为拉伸强度：45MPa、弯曲强度：150MPa、冲击强度：38Kj/m2、收缩率：0.09%。 
  

Claims (6)

1.一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料，其特征在于：所述团状模塑料含有如下重量分数比的组分：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
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；所述的增稠剂为甲苯二异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的甲苯二异氰酸增稠改性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复合引发体系所述脱模剂为硬脂酸盐。
3.根据权利要求1所述的一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料，其特征在于：所述低收缩体系为一种能同时实现零收缩和可着色的低波纹复配体系。
4.根据权利要求3所述的一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料，其特征在于：所述低收缩体系为聚醋酸乙烯酯或聚苯乙烯。
5.一种甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料的制备方法，其特征在于：该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；加入若干份的固化剂，在1200转/ 分钟的转速中转8 分钟，然后加入若干份增稠剂继续搅拌 1 分钟；
2）在捏合机中加入无机矿物填料、脱模剂，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5 分钟后倒入Ⅰ步骤混合好的树脂糊，在快速转速中捏合 6 分钟，然后加入增强纤维，捏合机转速打至慢速，捏合 9 分钟，即制得BMC材料。
6.根据权利要求5所述的甲苯二异氰酸增稠改性BMC材料的制备方法，其特征在于：甲苯二异氰酸酯作为增稠剂，与树脂中的羟基反应，生成一种交替分散的高分子网状片段，模压后得到收缩率低、冲击强度高的强韧性材料。
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