CN1603097A - 中温成型片状模塑料及其加工方法 - Google Patents

中温成型片状模塑料及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中温低压成型的片状模塑料(SMC)及其加工方法，其塑料(SMC)组份及含量为：(按重量计/用量质量份)不饱合聚酯树脂60～80份，低收缩添加剂20～40份，低温引发剂TBCP 0.8～1.2份，中温内脱模剂2.5～4份，填料80～150份，其中，不饱合聚酯树脂与低收缩添加剂的总份数为100，其可在低达35Kgf/cm2单位压力、80℃模具温度条件下同样能够良好成型，同时获得可与高温成型的常规模压制品相比的性能和A级表面外观，并可进行规模性生产，克服了现有片状模塑料SMC成型温度和成型压力高造成的前期投资大、生产能耗高的不足，综合生产成本总体降低15％以上。

Description

中温成型片状模塑料及其加工方法
技术领域
本发明属于塑料加工领域，特别是涉及一种中温低压成型的片状模塑料(SMC)及其加工方法。
背景技术
目前片状模塑料SMC通常在150℃左右的模具温度和50～100Kgf/cm2左右的单位压力下成型，若制品结构、模具多孔、多槽，则可能需要更大的压力。这种高温高压成型要求需要高吨位的液压机和承受高压力的金属模具，并需要较高的能耗。因此片状模塑料SMC制品开发的前期设备和模具的投入往往很高，生产成本相对较高。
内容
本发明的目的是为了改进现有技术的不足，提供一种中温低压成型的片状模塑料SMC及其加工方法，使其在低达35Kgf/cm2单位压力、80℃模具温度条件下同样能够良好成型，同时获得可与高温成型的常规模压制品相比的性能和A级表面外观。降低生产综合成本。
本发明的实现是按照以下的技术方案：
本发明提供的一种中温低压成型的片状模塑料(SMC)，其包括以下组份及含量为：(按重量计/用量质量份计)
不饱合聚酯树脂    60～80份
低收缩添加剂      20～40份
低温引发剂TBCP    0.8～1.2份
中温内脱模剂      2.5～4份
填料              80～150份
玻璃纤维含量：    24％～28％(占SMC总量的质量百分数)
其中，不饱合聚酯树脂与低收缩添加剂的总份数为100。
本发明还提供了中温低压成型的片状模塑料(SMC)优选的组分及含量为：
不饱合聚酯树脂    70～80份
低收缩添加剂      20～30份
低温引发剂TBCP    0.5份Perkadox16+0.7份Trigonox C份
硬脂酸            3.0份
碳酸钙            130份碳酸钙+20份瓷土
玻璃纤维含量：    25％～27％(占SMC总量的质量百分数)
其中，不饱合聚酯树脂与低收缩添加剂的总份数为100。
限制片状模塑料SMC成型温度的主要因素为引发剂体系，传统SMC/BMC引发剂多采用有机型过氧化物，本发明中选择了一种低温引发的高效稳定的引发剂-过氧重碳酸二-(4-叔丁基)环己酯(简称TBCP，分子式如下)，这种引发剂主要用于不饱和聚酯和甲基丙烯酸甲酯的固化，此前比较适合的应用场合是在室温下需要较长的凝胶时间(或生产周期)，而在升温时(如90～140℃)时需快速固化的情况，应用领域有：拉挤、纤维缠绕、人造大理石，在SMC/BMC中的应用还没有见到报道。这种引发剂物理外观是一种白色或近似白色的粉末体，但在不饱和聚酯树脂中有良好的溶解性，熔点70℃(分解)，具有40℃的自加速分解温度，不用添加促进剂即可获得非常快的中温成型速度。为了配合这种引发剂，本发明配方中一改传统内脱模剂硬脂酸盐的使用，而是配合使用特殊的低温内脱模剂、针对引发剂选用流动性好且能够部分的吸收自由基的填料。
本发明还提供了一种中温低压成型的片状模塑料(SMC)的生产方法，包括以下步骤：
1.)树脂糊的制备和上糊操作；
其中包括：按上述配比，分别对各组分进行计量；在混合前先将引发剂分散于液体苯乙烯单体中；将树脂，引发剂，填料，脱模剂等材料在剪切搅拌作用下混成均匀的树脂糊；色浆，增稠剂连同树脂糊按设计配比混合后输送到制片设备；
2.)粗纱的切割与沉降；
其中包括：向制品设备输送连续的玻璃纤维无捻粗纱；并在切割器上切割成短切纤维分散在树脂糊上；
3.)粗纱的浸渍与片状模塑料SMC的收卷；
其中包括：将完成上述步骤后的材料对玻纤进行浸渍，之后进行收卷；
4.)熟化(增稠)与存放；
对收卷后的片状模塑料SMC进行增稠并存放。其中增稠过程中，将收卷的片材在25℃～28℃下增稠12-16小时，然后转入10℃～18℃的环境里，再经约60小时可达可模压状态。
本发明具有如下优点：
1.本发明提供的中温低压成型的片状模塑料(SMC)，它在低达35Kgf/cm2单位压力、80℃模具温度条件下同样能够良好成型，同时获得可与高温成型的常规模压制品相比的性能和A级表面外观。达到了汽车零部件制品的标准，并可进行规模性生产；
2.由于对温度及压力条件的改善，本发明片材大大降低了对成型压机和模具的要求，克服了现有片状模塑料SMC成型温度和成型压力高造成的前期投资大、生产能耗高的不足，使压机的成本降低15％左右，模具费用降低60％左右(比如使用环氧树脂浇注体加工成的模具)，生产能耗降低40％左右。考虑材料成本要略高8％，综合生产成本总体降低15％以上。
附图说明
图1为本发明片状模塑料(SMC)生产的生产流程示意图
图2为本发明片状模塑料(SMC)生产上糊区域立面图
具体实施方式
实施例1
按上述优选配方组分称取不饱合聚酯树脂P17 70公斤，低收缩添加剂H814 30公斤，引发剂Perkadox 16 0.7公斤和Trigonox C 0.5公斤，硬脂酸3.0公斤，碳酸钙130公斤和瓷土20公斤，色浆0.2公斤，MgO糊3.5公斤(30％的苯乙烯糊)；玻璃纤维在机组上按SMC片材总量的25％即(70+30+0.7+0.5+3+130+20+0.2)/(1-25％)＝84.8公斤的切割并均匀分散在片材中。
参考图1，图2，按照下列步骤进行生产：
1.、树脂糊的制备与上糊操作：
1)在组分进行混合前先将引发剂Perkadox 16分散于液体苯乙烯单体中；
2)将树脂P17加到主混合槽中并开动搅拌器；
3)加入单体苯乙烯并搅拌和树脂混溶为止，历时3～5min；
4)加入引发剂并搅拌到分散为止，历时5～10min；
5)加入硬脂酸搅拌到分散均匀为止，历时5～10min；
6)加入填料并充分混合指定均匀分散为止，历时约20min，需注意不使温度超过28℃；
7)混好的树脂糊、增稠剂(MgO糊)、色浆在计量泵的输送下按照配方设计比例高速混合并输送到机组。
2、粗纱的切割与沉降；
1)粗纱切割在三辊式切割器上进行，切割速度80～130mm/min，保持粗纱的良好分散性，粗纱切割长度25mm(约1英寸)，切割速度以纱含量25％调整；
2)严格控制切割区的温度与湿度，温度小于35℃，相对湿度小于65％。
3、浸渍与收卷
浸渍区有筛网、及各种辊，利用已制片材自身的延伸进行揉捏，实现对玻纤的浸渍，同时脱泡、压实。上述过程完成之后，片材在纸管芯上收卷。
4、熟化(增稠)与存放。
片材收卷之后先在26℃的环境温度下增稠13h(由于MgO与不饱和聚酯树脂分子的络合作用会使树脂糊粘度按一定规律增大)，然后转入12℃的环境里，再经约60h，该片材即可达到可模压状态(粘度约1×107～6×107cps)，在此环境下可以保持三周以上。
同常规的SMC配方相比，本专利配方有如下特点，见表I配方及模压参数对比：
                                   表I  配方及模压参数对比表
                                       配方及模压参数对比
         标准SMC配方                        本专利SMC配方  配方具体实施例1
组份    用量/质量份 组份    通用用量/质量份 优选用量/质量份 质量份
不饱和聚酯树脂 80   不饱和聚酯树脂① 60～80 70～80 P17/70
  低收缩添加剂    20   低收缩添加剂    20～40   20～30  30
引发剂(TBPB) 1.0   引发剂(TBCP) 0.8～1.2   0.5份Perkadox16+0.7份TrigonoxC②  0.5份Perkadox16+0.7份Trigonox C②
  内脱模剂(硬脂酸锌) 4.0 硬脂酸 1.5～4.0 3.0 3.0
填料(碳酸钙) 130 碳酸钙 80～150   130份碳酸钙+20份瓷土③  130份碳酸钙+20份瓷土③
  增强材料及其它 ---- 其它 ----   色浆2.0份  色浆2.0份
  MgO糊(30％)  3.0份
增强材料    25％～30％玻纤 25％～28％玻纤  25％短切玻纤(短切长度1英吋)
  适合在130～170℃左右的模具温度和50～100Kgf/cm2左右的单位压力下成型   适合在80～120℃左右的模具温度和30～70Kgf/cm2左右的单位压力下成型 可在80℃的模具温度、35Kgf/cm2的单位压力下良好成型
不饱合聚酯树脂与低收缩添加剂的总份数为100，具体实施例中P17为市售的邻苯型不饱和聚酯树脂，H814为市售的PS型低收缩添加剂，其它各组份份数均参照不饱和聚酯树脂份数确定。
本发明选择的低温引发的高效稳定的引发剂-过氧重碳酸二-(4-叔丁基)环己酯(简称TBCP，分子式如下)：
Perkadox16是市场现售的一种有机过氧化物商品，其有效成份为TBCP；Trigonox C是另外一种有机过氧化物商品，有效成份为TBPB。
瓷土即高岭土，主要成份水合硅酸铝：Al2O3·2SiO2·2H2O，这里采用的是填料目数为800目，另：实施例中的碳酸钙目数为325目。
本发明配方中内脱模剂为硬脂酸，凝固点约52℃，保证了材料在80℃下模压的脱模效果，另有试验证明使用其他牌号的低熔点的脱模剂，也可起到脱模作用，例如我们曾使用过AXEL公司的MOLD WIZINT-326PWD产品，但脱模效果稍次于硬脂酸。
填料体系中加入了20份的瓷土，可以适当的延长片材的适用期(这里没有使用阻聚剂PBQ，可以在一定程度上降低片材成本，同时瓷土的使用有利于片材流动性的改善，有益于产品在低模压压力状态下良好的成型，见下表II瓷土对片材适用期的影响：
                     表II  瓷土对片材适用期的影响
配方组成     组份     用量/质量份     优选用量/质量份
    不饱和聚酯树脂     80     80
    低收缩添加剂     20     20
    引发剂(TB CP)     1.0     1.0份Perkadox 16
    硬脂酸     3.0     3.0
    碳酸钙     150     130份碳酸钙+20份瓷土
    增强材料及其它     ----     ----
  30℃状态     样品于28h后即固化变硬     样品于72h后有变硬现象
  25℃状态     样品保存3～5天不变硬     样品保存5～7天不变硬
  18℃状态     样品保存15天不变硬     样品保存30天不变硬
为了调节材料的流动性和固化特性以及收缩特性，可以适当调整碳酸钙和瓷土的份数及比例。
实施例2.
按上述优选配方组分称取不饱合聚酯树脂P17 80公斤，低收缩添加剂BLP-03 20公斤，引发剂Perkadox 16 0.8公斤和Trigonox C 0.5公斤，硬脂酸3公斤，碳酸钙130公斤和瓷土25公斤，色浆0.2公斤，MgO糊4.0公斤(30％的苯乙烯糊)，玻璃纤维在机组上按SMC片材总量的25％即87.83公斤切割均匀并分散在片材中。
BLP-03是北京汽车玻璃钢制品总公司的低收缩添加剂，为SBS型的苯乙烯溶液。
其生产过程同实施例1。其中，片材收卷之后先在27℃的环境温度下增稠14h(由于MgO与不饱和聚酯树脂分子的络合作用会使树脂糊粘度按一定规律增大)，然后转入14℃的环境里，再经约60h，该片材即可达到可模压状态(粘度约1×107～6×107cps)，在此环境下可以保持三周以上。
实施例3.
按上述优选配方组分称取不饱合聚酯树脂P18 65公斤，低收缩添加剂H814 35公斤，引发剂Perkadox 16 0.6公斤和Trigonox C 0.4公斤，硬脂酸3.0公斤，碳酸钙120公斤和瓷土25公斤，色浆0.2公斤，MgO糊4.5(30％的苯乙烯糊)，玻璃纤维在机组上按SMC片材总量的25％即87.83公斤切均匀割并分散在片材中。其中P18为市场有售的间苯型不饱和聚酯树脂。
其生产过程同实施例1。其中，片材收卷之后先在26.5℃的环境温度下增稠15h(由于MgO与不饱和聚酯树脂分子的络合作用会使树脂糊粘度按一定规律增大)，然后转入16℃的环境里，再经约60h，该片材即可达到可模压状态(粘度约1×107～6×107cps)，在此环境下可以保持三周以上。

Claims (6)

1.一种中温低压成型的片状模塑料(SMC)，特征在于，其包括以下组份及含量为：(按重量计/用量质量份)
不饱合聚酯树脂       60～80份
低收缩添加剂         20～40份
低温引发剂TBCP       0.8～1.2份
中温内脱模剂         2.5～4份
填料                 80～150份
增强材料(玻璃纤维)   24％～28％(占SMC总量的质量份数)
其中，不饱合聚酯树脂与低收缩添加剂的总份数为100。
2.根据权利要求1所述的中温低压成型的片状模塑料(SMC)，其特征在于，优选的组分及含量为：
不饱合聚酯树脂       70～80份
低收缩添加剂         20～30份
低温引发剂TBCP       0.5份Perkadox16+0.7份Trigonox C份
硬脂酸               3.0份
碳酸钙               130份碳酸钙+20份瓷土
玻璃纤维含量：       25％～27％(占SMC总量的质量百分数)
其中，不饱合聚脂树脂与低收缩添加剂的总份数为100。
3.按照权利要求1所述的中温低压成型的片状模塑料(SMC)，其特征在于，该纤维增强的不饱和聚酯模塑料可在小于35Kgf/cm2单位压力，80℃模具温度条件下良好成型，同时可获得与高温成型的常规模压制品相比的性能和A级表面外观。
4.按照权利要求1所述的中温低压成型的片状模塑料(SMC)，其特征在于，该片材可实现常温下可控的增稠效果，片材适用期大于25日。
5.一种中温低压成型的片状模塑料(SMC)的生产方法，包括以下步骤：
1.)树脂糊的制备和上糊操作；
其中包括：按上述配比，分别对各组分进行计量；在混合前先将引发剂分散于液体苯乙烯单体中；将树脂，引发剂，填料，脱模剂等材料在剪切搅拌作用下混成均匀的树脂糊；色浆，增稠剂连同树脂糊按设计配比经计量泵计量输送然后同树脂糊二次混合，混合均匀后连续的输送到制片设备；
2.)粗纱的切割与沉降；
其中包括：向制品设备输送连续的玻璃纤维无捻粗纱；并在切割器上切割成短切纤维分散在树脂糊上；
3.)粗纱的浸渍与片状模塑料SMC的收卷；
其中包括：将完成上述步骤后的材料对玻纤进行浸渍，之后进行收卷；
4.)熟化(增稠)与存放；
对收卷后的片状模塑料SMC进行增稠并存放。
6.按照权利要求3所述的中温低压成型的片状模塑料(SMC)的生产工艺，其特征在于，增稠过程中，将收卷的片材在25℃～28℃下增稠12-16小时，然后转入10℃～18℃的环境里，再经约60小时可达模压状态。
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