CN111892802B - 一种新能源汽车电池盖用smc及其制备方法 - Google Patents

一种新能源汽车电池盖用smc及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源电池盖用SMC材料，其按重量计包括以下组分：50‑65份树脂基体，35‑50份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.8份阻聚剂、1.2份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、130份氢氧化铝、5份色浆、3份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和28‑35％的无碱玻璃纤维。本发明的SMC材料具有更低的收缩率、更好的着色性能、更高的断裂伸长率和更高的弯曲强度。

Description

一种新能源汽车电池盖用SMC及其制备方法
技术领域
本发明属于SMC模塑料领域，具体涉及一种新能源汽车电池盖用SMC及其制备方法。
背景技术
片状模塑料，即SMC(Sheet Molding Compounds)，常称作不饱和聚酯树脂片状模塑料，是以不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、脱模剂、填料、色浆等先混合成树脂糊，然后浸渍短切玻璃纤维纱或者玻璃短切毡，并在两面用聚乙烯或者聚丙烯薄膜包覆起来形成的“三明治”型模塑料，然后通过熟化一定时间后得到的产品。SMC成型工艺是在高温高压条件下在闭合的模具内成型。与其他材料及成型工艺相比，SMC制品具有优良的力学性能、电气性能、耐热性能及耐化学腐蚀性，且产品尺寸稳定，成型周期短，轻量化，可实现阻燃要求，因此，高性能SMC复合材料，尤其是在新能源电池盖上具有极大的应用价值。
一般SMC产品主要以不饱和聚酯树脂和透苯PS为低收缩添加剂的体系，其主要优点是着色性好，但断裂伸长率小于2％，弯曲强度小于180MPa；或不饱和聚酯树脂和聚醋酸乙烯酯低收缩添加剂的体系，其主要优点是弯曲强度高、收缩率低，但着色性差，断裂伸长率小于2％，弯曲强度小于200MPa。
发明内容
本发明的一个目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种具有高断裂伸长率、高弯曲强度、良好电绝缘性能的新能源汽车电池盖用SMC。
本发明的另一个目的是提供上述新能源汽车电池盖用SMC的制备方法。
为了实现以上发明目的，本发明提供了一种新能源汽车电池盖用SMC，其按重量计包括以下组分：50-65份不饱和树脂，35-50份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.6份阻聚剂、1.5份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、130份氢氧化铝、5份色浆、6份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和28％-35％的无碱玻璃纤维。
优选地，所述新能源汽车电池盖用SMC按重量计包括以下组分：60份树脂基体，40份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.6份阻聚剂、1.5份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、130份氢氧化铝、5份色浆、6份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和32％的无碱玻璃纤维。
优选地，所述树脂基体为间苯型不饱和聚酯树脂或者增稠型环氧乙烯基树脂。
优选地，所述低收缩添加剂为改性聚氨酯。更优选地，所述低收缩添加剂为肇庆福田化学工业有限公司生产的产品型号为QR-4/QR-5的改性聚氨酯。
优选地，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化醋酸叔戌酯的混合物。更优选地，过氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化醋酸叔戌酯的质量比为2:1。
优选地，所述阻聚剂为BHT、二叔丁基对甲酚、苯醌的一种或多种。
优选地，所述氢氧化铝的平均粒径为5-10微米。
优选地，所述色浆为18重量％的炭黑溶于载体树脂中。
优选地，所述增稠剂为SMC模压通用增稠剂，优选活性氧化镁RA-150，更优选35重量％分散于载体树脂中。
另一方面，本发明还提供了所述新能源汽车电池盖用SMC的制备方法，其包括以下步骤：
1)将树脂基体、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、PE粉、脱模剂、BYK助剂、氢氧化铝分散成均匀的树脂糊；
2)分别测定步骤1)中分散好的树脂糊、色浆、增稠剂这三个组分的流量，按比例输入SMC机组；
3)将步骤2)的三个组分导入SMC设备，同时加玻璃纤维，保证玻璃纤维浸渍良好；
4)熟化，达到设定粘度后得到所述新能源汽车电池盖用SMC。
本发明的新能源汽车电池盖用SMC引入了改性聚氨酯作为低收缩添加剂，由于改性聚氨酯含有不饱和键，能够与不饱和聚酯树脂或者环氧乙烯基树脂直接反应，压制的产品具有更高的韧性和强度，在保证制品刚性的前提下，同时改善了材料的韧性，解决了材料安装、震动时开裂问题，并且本发明采用基本方法生产SMC，可以使SMC大批量生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
若未特别说明，实施例中所用仪器或试剂均为本领域常规试剂或仪器，是可通过市场购买获得的常规产品。若未特别说明，文中涉及的具体实验操作均为本领域普通技术人员根据其掌握的公知常识或常规技术手段所能理解或知晓的，对此不再一一赘述。为简便起见，部分操作未详述操作的参数、步骤及所使用的仪器，应当理解，这些都是本领域技术人员所熟知并可重复再现的。
以下实施例1-4中使用的改性聚氨酯低收缩添加剂的制备方法如下：
在一个1L四口烧瓶里加入400克羟值为112±4mgKOH/g的聚己内酯二元醇(购自湖南聚仁化工新材料科技有限公司，牌号2104)、84.1克六亚甲基二异氰酸酯，以及0.5克二月桂酸二丁基锡，于60-70℃保温反应至NCO含量低于1.75wt％，然后再加入0.5克对羟基苯甲醚、23.2克丙烯酸-2-羟基乙酯，继续保温反应至NCO含量低于0.1wt％，然后加入338克苯乙烯稀释，得到含端双键的改性聚氨酯低收缩剂。
实施例1
新能源电池盖SMC的制造原材料配方如下：
60kg通用间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业公司，产品型号28803)，40kg改性聚氨酯低收缩添加剂、1.2kg引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化醋酸叔戌酯质量比为2:1的混合物)、0.6kg阻聚剂BHT、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、130kg氢氧化铝、5kg色浆(18重量％的炭黑溶于载体树脂中)、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，87.26kg无碱玻璃纤维。
该新能源汽车电池盖用SMC的制备方法包括以下步骤：
1、料糊制备工艺：
将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；
随后添加PE粉、脱模剂，继续搅拌3min；
添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；得树脂糊；
测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格；
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；
设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；
生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；
设备走机速度8/min。
3、包装及熟成工艺：
熟成温度45℃；熟成时间24小时。
实施例2
新能源电池盖SMC的制造原材料配方如下：
50kg通用增稠型乙烯基树脂(购自上纬(上海)精细化工有限公司，产品型号978)，50kg改性聚氨酯低收缩添加剂、1.2kg引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化醋酸叔戌酯质量比为2:1的混合物)、0.6kg阻聚剂BHT、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、130kg氢氧化铝、5kg色浆(18重量％的炭黑溶于载体树脂中)、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，87.26kg无碱玻璃纤维。
该新能源汽车电池盖用SMC的制备方法包括以下步骤：
1、料糊制备工艺：
增稠型乙烯基树脂、低收缩添加剂(改性聚氨酯)、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；
随后添加PE粉、内脱模剂，继续搅拌3min；
添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；得树脂糊；
测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格；
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；
设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；
生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；
设备走机速度在8-12m/min范围内。
3、包装及熟成工艺
熟成温度45-48℃；熟成时间48小时。
实施例3
新能源电池盖SMC的制造原材料配方如下：
60kg通用增稠型乙烯基树脂(购自上纬(上海)精细化工有限公司，产品型号978)，40kg改性聚氨酯低收缩添加剂、1.2kg引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化醋酸叔戌酯质量比为2:1的混合物)、0.6kg苯醌、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、130kg氢氧化铝、5kg色浆(18重量％的炭黑溶于载体树脂中)、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，79.78kg无碱玻璃纤维。
该新能源汽车电池盖用SMC的制备方法包括以下步骤：
1、糊制备工艺：
将增稠型乙烯基树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；
随后添加PE粉、内脱模剂，继续搅拌3min；
添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；
测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格；
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；
设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；
生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；
设备走机速度在8-12m/min范围内。
3、包装及熟成工艺
熟成温度45-48℃；熟成时间24小时。
实施例4
新能源电池盖SMC的制造原材料配方如下：
65kg通用间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业有限公司，产品型号28803)，35kg改性聚氨酯低收缩添加剂、1.2kg引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化醋酸叔戌酯质量比为2:1的混合物)、0.6kg二叔丁基对甲酚、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYKW972助剂、130kg氢氧化铝(平均粒径5-10微米)、5kg色浆(18重量％的炭黑溶于载体树脂中)、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，69.80kg无碱玻璃纤维。
该新能源汽车电池盖用SMC的制备方法包括以下步骤：
1、糊制备工艺：
将间苯型不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；
随后添加PE粉、内脱模剂，继续搅拌3min；
添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；
测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格；
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；
设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；
生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；
设备走机速度在8-12m/min范围内。
3、包装及熟成工艺
熟成温度45-48℃；熟成时间24小时。
对比例
新能源电池盖SMC的制造原材料配方如下：
65kg通用间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业有限公司，产品型号28803)，35kg低收缩添加剂(35％聚苯乙烯PS-1)、1.2kg引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化醋酸叔戌酯质量比为2:1的混合物)、0.6kg二叔丁基对甲酚、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kgBYKW972助剂、130kg氢氧化铝(平均粒径5-10微米)、5kg色浆(18重量％的炭黑溶于载体树脂中)、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，69.80kg无碱玻璃纤维。
该新能源汽车电池盖用SMC的制备方法包括以下步骤：
1、糊制备工艺：
将间苯型不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK W972助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；
随后添加PE粉、内脱模剂，继续搅拌3min；
添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；
测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格；
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；
设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；
生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；
设备走机速度在8-12m/min范围内。
3、包装及熟成工艺
熟成温度45-48℃；熟成时间24小时。
SMC性能测试
将实施例1-4和对比例的SMC按通用行业标准进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：SMC性能测试结果
检验项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
密度/kg/m<sup>3</sup> 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
拉伸强度/MPa 89 85 92 86 78
拉伸弹性模量/KMPa*10<sup>4</sup> 1.1 1.0 1.1 1.0 0.9
弯曲强度/MPa 210 250 272 234 165
弯曲弹性模量/KMPa*10<sup>4</sup> 1.4 1.5 1.6 1.4 1.1
冲击韧性/kJ/m<sup>2</sup> 84 89 95 90 68
收缩率/％ 0.04％ 0.02％ 0.05％ 0.06％ 0.07％
断裂伸长率％ 2.1 2.5 2.7 2.4 1.5
由以上测试结果可见，与现有产品相比，本发明实施例1-4引入了改性聚氨酯作为低收缩添加剂，而且组分配方比例更合理，由于改性聚氨酯含有不饱和键，能够与不饱和聚酯树脂或者环氧乙烯基树脂直接反应，压制的SMC成品具有更低的收缩率、更高的韧性和强度、更高的断裂伸长率和更高的弯曲强度，在保证制品刚性的前提下，同时改善了材料的韧性，有效解决了材料安装、震动时开裂问题。

Claims (9)

1.一种新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于按重量计包括以下组分：50-65份树脂基体，35-50份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.6份阻聚剂、1.5份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、130份氢氧化铝、5份色浆、6份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和28%-35%的无碱玻璃纤维；
所述低收缩添加剂为改性聚氨酯；
所述改性聚氨酯的制备方法如下：在一个1L四口烧瓶里加入400克羟值为112±4mgKOH/g的聚己内酯二元醇、84.1克六亚甲基二异氰酸酯，以及0.5克二月桂酸二丁基锡，于60-70℃保温反应至NCO含量低于1.75wt%，然后再加入0.5克对羟基苯甲醚、23.2克丙烯酸-2-羟基乙酯，继续保温反应至NCO含量低于0.1wt%，然后加入338克苯乙烯稀释，得到含端双键的改性聚氨酯低收缩添加剂。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于，按重量计包括以下组分：60份树脂基体，40份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.6份阻聚剂、1.5份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、130份氢氧化铝、5份色浆、6份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和32%的无碱玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于，所述树脂基体为间苯型不饱和聚酯树脂或增稠型环氧乙烯基树脂。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化醋酸叔戌酯的混合物。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化醋酸叔戌酯的质量比为2:1。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于，所述阻聚剂为BHT、二叔丁基对甲酚、苯醌的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于，所述氢氧化铝的平均粒径为5-10微米。
8.根据权利要求1所述的新能源汽车电池盖用SMC，其特征在于，所述色浆为18重量%的炭黑溶于载体树脂中。
9.根据权利要求1至8任一项所述的新能源汽车电池盖用SMC的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将树脂基体、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、PE粉、脱模剂、BYK助剂、氢氧化铝分散成均匀的树脂糊；
2）分别测定步骤1）中分散好的树脂糊、色浆、增稠剂这三个组分的流量，按比例输入SMC机组；
3）将步骤2）的三个组分导入SMC设备，同时加玻璃纤维，保证玻璃纤维浸渍良好；
4）熟化，达到设定粘度后得到所述新能源汽车电池盖用SMC。
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