CN106519620A - Smc复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种SMC复合材料的制备方法,包括如下步骤：依次加入不饱和树脂18‑25份、低轮廓收缩剂18‑22份、热塑性塑料6‑9份、助剂0.4‑0.6份、固化剂0.3‑0.6份、内脱模剂2‑4份、阻聚剂0.15‑0.3份、无机填料34‑38份、PE粉6‑9份、增稠剂0.8‑1份制成树脂糊；将上述制成的树脂糊均匀的刮在高密度聚乙烯薄膜上，玻璃纤维24‑26份经过短切到长度为2‑3CM，均匀的分散在高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸透，形成片材；将片材在40‑45℃温度下增稠6‑12小时，得到SMC片材模塑料。将剪裁好的SMC片材模塑料放入模具中，模具成型温度为145‑155℃，保压一段时间后，经过闭模、脱模、修边等过程，获得最终产品。本发明得到低密度、高机械性能、高光表面的SMC产品。

Description

SMC复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种SMC复合材料的制备方法，尤其涉及一种汽车轻量SMC片材的制备方法。
背景技术
SMC是片状模塑料Sheet Molding Compound的英文缩写，其中间芯材是由浸渍了树脂糊的玻璃纤维组成，上下两面以聚乙烯薄膜覆盖，是一种干法制造聚酯玻璃钢制品的原材料：其中，树脂糊里含有不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、内脱模剂、苯乙烯、增稠剂等各种组分，形成一种“夹层结构”。1953年美国（Rubber）首先发明不饱和聚酯树脂的化学增稠，1960年西德拜耳公司实现了SMC的工业化生产。世界市场上的SMC大约在60年代末期开始初具生产规模，此后一直以每年20％－20％的增长速度。SMC由于其优良的机械性能与耐热性和耐腐蚀性，又适应各种成型工艺，因此被广泛的应用于建筑、电子、车辆行业。
汽车行业中复合材料的使用已经比较普及，虽然能在机械、耐候等性能上满足需求，但是在汽车轻量化上没有大的突破，SMC复合材料的密度降不下来。而无机填料在SMC配方中占有比较大的比例，所以无机填料密度的大小起到了较大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低密度、高机械性能、高光表面的SMC复合材料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种SMC复合材料的制备方法,包括如下步骤：
a、制备树脂糊
依次加入不饱和树脂18-25份、低轮廓收缩剂18-22份、热塑性塑料6-9份、助剂0.4-0.6份、固化剂0.3-0.6份、内脱模剂2-4份、阻聚剂0.15-0.3份、无机填料34-38份、PE粉6-9份、增稠剂0.8-1份制成树脂糊；
b、预处理
将上述制成的树脂糊均匀的刮在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维24-26份经过短切到长度为2-3CM，均匀的分散在上述有着树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经过传送带到压辊处，使上述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸透，形成片材，最后经过收卷机成卷或者折叠布状；
c、制备SMC
将b步骤得到的片材，在40-45℃温度下增稠6-12小时，得到SMC片材模塑料。将剪裁好的SMC片材模塑料放入模具中，模具成型温度为145-155℃，保压一段时间后，经过闭模、脱模、修边等过程，获得最终产品。
优选的，所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂。
优选的，所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述增稠剂为活性氧化镁。
优选的，所述无机填料为碳酸钙，
优选的，所述碳酸钙的粒径为600-2000目。
优选的，所述助剂为BYK-9065。
优选的，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层刮料厚度为1.2-1.5mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层刮料厚度为1.2-1.5mm。
优选的，所述低轮廓收缩剂为邻苯二甲酸与多元醇反应得到的饱和树脂。
优选的，所述热塑性塑料为GPPS与苯乙烯按比例混合制得。
本发明通过对不饱和树脂、低轮廓收缩剂、热塑性塑料、苯乙烯、阻聚剂、固化剂、无机填料等重要分数的选择，并且加入助剂PE粉，不仅能使SMC片材的表面达到良好的光亮度同时有助于脱模，减少了硬脂酸锌在其中的用量，使得材料有着良好的机械性能，耐候性，通过对无机填料目数的选择，降低了材料的密度，实现了材料的轻量化，很好的满足了汽车行业的要求。
具体实施方式
实施例1
SMC复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备树脂糊
依次加入不饱和聚酯树脂22份、所述低轮廓收缩剂20份、所述热塑性塑料7份、助剂0.5份、固化剂0.4份、内脱模剂3份、阻聚剂0.15份、无机填料37份（600目）、PE粉6份、增稠剂0.8份制成树脂糊；
（2）预处理
将所述树脂糊均匀的涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维25份经过自动刀短切到长度为2.5cm，落于涂有所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经过传送带送到压辊处，使所述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸渍，形成片材，然后收集成卷，将剪裁好的SMC片材放入模具中，模具成型温度为145度，制作料胚，经过闭模、脱模、修边过程，获得最终产品。
（3）制备SMC
将（2）步骤得到的材料在42度温度下，增稠8小时，得到SMC片材模塑。
所述不饱和树脂为马来酸不饱和聚酯树脂，所述热塑性塑料为聚苯乙烯，所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述无机填料为碳酸钙，所述增稠剂为活性氧化镁，所述低轮廓收缩剂为己二酸与醇得到的树脂。
所述碳酸钙的粒径为600目。
所述助剂为德国毕克化学公司的助剂产品BYK-W9065，外加常用PE粉体。
所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层涂抹厚度1.3mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层涂抹厚度为1.5mm。
实施例2
(1) 制备树脂糊
依次加入不饱和聚酯树脂23份、所述低轮廓收缩剂21份、所述热塑性塑料8份、助剂0.5份、固化剂0.45份、内脱模剂4份、阻聚剂0.18份、无机填料38份（1200目）、PE粉7份、增稠剂0.85份制成树脂糊；
（2）预处理
将所述树脂糊均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维26份经过自动刀短切到长度为3.0cm，落于涂有所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经过传送带到压辊处，使所述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸渍，形成片材，然后收集成卷或片状。
（3）制备SMC
将（2）步骤得到的材料，在44度下，增稠10小时，得到SMC片材模塑。
所述不饱和树脂为马来酸不饱和聚酯树脂，所述热塑性塑料为聚苯乙烯，所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述无机填料为碳酸钙（1200目），所述增稠剂为活性氧化镁，所述低轮廓收缩剂为己二酸与醇反应的饱和树脂，将剪裁好的SMC片材放入模具中，模具成型温度在150度，经过闭模、脱模、修边过程，获得最终产品。
所述碳酸钙的粒径为1200目。
所述助剂为德国毕克化学公司助剂BYK-W9065。
所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层涂抹厚度为1.6mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层涂抹厚度为1.4mm。
实施例3
SMC复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备树脂糊
依次加入不饱和聚酯树脂24份、所述低轮廓收缩剂2份、所述热塑性塑料8份、助剂0.5份、固化剂0.45份、内脱模剂4份、阻聚剂0.18份、无机填料38份（2000目）、PE粉8份、增稠剂0.85份制成树脂糊；
（2）预处理
将所述树脂糊均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维28份经过自动刀短切到长度为2.6cm，均匀分散在所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，是所述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸渍，形成片材，然后收集成卷或片状。
（3）制备SMC
将（2）步骤得到的材料，在45度下，增稠12小时，得到SMC片材模塑。
所述不饱和树脂为马来酸不饱和聚酯树脂，所述热塑性塑料为聚苯乙烯，所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述无机填料为碳酸钙（2000目），所述增稠剂为活性氧化镁，所述低轮廓收缩剂为己二酸与醇反应的饱和树脂。
所述碳酸钙的粒径为2000目。
所述助剂为德国毕克化学公司助剂BYK-W9065。
所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层涂抹厚度为1.65mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层涂抹厚度为1.6mm。
将剪裁好的SMC片材放入模具中，模具成型温度在150度，经过闭模、脱模、修边过程，获得最终产品。
SMC复合材料制品的典型性能如下：
经过上述3例举例，对于上述例子的总结，我们在实施例3的基础上做出了更加大的改进，下面将会再次一一的列举出：
实施例4
SMC复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备树脂糊
依次加入不饱和聚酯树脂24份、所述低轮廓收缩剂2份、所述热塑性塑料8份、助剂0.5份、固化剂0.45份、内脱模剂4份、阻聚剂0.18份、无机填料38份、PE粉8份、增稠剂0.85份制成树脂糊；
（2）预处理
将所述树脂糊均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维28份经过自动刀短切到长度为2.6cm，均匀分散在所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，是所述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸渍，形成片材，然后收集成卷或片状。
（3）制备SMC
将（2）步骤得到的材料，在45°下，增稠12小时，得到SMC片材模塑。
所述不饱和树脂为马来酸不饱和聚酯树脂，所述热塑性塑料为聚苯乙烯，所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述无机填料为低密度无机功能玻璃填料，所述增稠剂为活性氧化镁，所述低轮廓收缩剂为己二酸与醇反应的饱和树脂。
所述无机填料为低密度功能玻璃填料。
所述助剂为德国毕克化学公司助剂BYK-W9065。
所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层涂抹厚度为1.65mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层涂抹厚度为1.6mm。
将剪裁好的SMC片材放入模具中，模具成型温度在150度，经过闭模、脱模、修边过程，获得最终产品。
压出产品后，对表面和强度等进行合理评估后，表面较差，不够光亮，密度方面与实施例3下降的不是很大，还有改进的空间。
实施例5
SMC复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备树脂糊
依次加入不饱和聚酯树脂24份、所述低轮廓收缩剂2份、所述热塑性塑料8份、助剂0.5份、固化剂0.45份、内脱模剂4份、阻聚剂0.18份、无机填料38份、PE粉8份、增稠剂0.85份制成树脂糊；
（2）预处理
将所述树脂糊均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取低密度纤维28份经过自动刀短切到长度为2.6cm，均匀分散在所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，是所述树脂糊与低密度纤维充分浸渍，形成片材，然后收集成卷或片状。
（3）制备SMC
将（2）步骤得到的材料，在45度下，增稠12小时，得到SMC片材模塑。
所述不饱和树脂为马来酸不饱和聚酯树脂，所述热塑性塑料为聚苯乙烯，所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述无机填料为低密度功能玻璃填料，所述增稠剂为活性氧化镁，所述低轮廓收缩剂为己二酸与醇反应的饱和树脂。
所述无机填料为低密度功能玻璃填料。
所述助剂为德国毕克化学公司助剂BYK-W9065。
所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层涂抹厚度为1.65mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层涂抹厚度为1.6mm。
将剪裁好的SMC片材放入模具中，模具成型温度在150度，经过闭模、脱模、修边过程，获得最终产品。
使用了低密度纤维后，密度在低密度功能玻璃填料与低密度的共同作用下，的确密度下降了很多，但是同时我们也遇到了问题制品由于加入了低密度纤维后后期固化时遇到高温会起鼓包，表面很差，需要我们降低原有的反应体系中的固化温度。
实施例6
SMC复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备树脂糊
依次加入不饱和聚酯树脂24份、所述低轮廓收缩剂2份、所述热塑性塑料8份、助剂0.5份、固化剂0.45份、内脱模剂4份、阻聚剂0.18份、无机填料38份、PE粉8份、增稠剂0.85份制成树脂糊；
（2）预处理
将所述树脂糊均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取低密度纤维28份经过自动刀短切到长度为2.6cm，均匀分散在所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，是所述树脂糊与低密度纤维充分浸渍，形成片材，然后收集成卷或片状。
（3）制备SMC
将（2）步骤得到的材料，在45度下，增稠12小时，得到SMC片材模塑。
所述不饱和树脂为马来酸不饱和聚酯树脂，所述热塑性塑料为聚苯乙烯，所述固化剂为低温固化剂21S，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述无机填料为低密度功能玻璃填料，所述增稠剂为活性氧化镁，所述低轮廓收缩剂为己二酸与醇反应的饱和树脂。
所述无机填料为低密度功能玻璃填料。
所述助剂为德国毕克化学公司助剂BYK-W9065。
所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层涂抹厚度为1.65mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层涂抹厚度为1.6mm。
将剪裁好的SMC片材放入模具中，模具成型温度在120度，经过闭模、脱模、修边过程，获得最终产品。
通过改变我们的固化温度，这样低密度纤维在120度的温度下不会产生变化与反应，表面没有鼓包等情况，密度同时也得到降低，进一步的达到了我们的要求。
从实施例1-6得到相关的结论：加入了德国毕克公司助剂BYK-9065助剂后会相应的影响很多，例如增稠时间；同时不饱和树脂的水分与酸值都会对不饱和聚酯树脂的增稠时间产生影响。
增稠机理：两个阶段先成盐反应，然后配位络合反应 第一阶段：金属氧化物与聚酯端基－COOH进行酸碱反应，生成碱式盐，如下式所示，
第二阶段：碱式盐与聚酯分子中的酯基(氧原子)以配位键形成络合物，如下式所示，
加入德国毕克化学公司助剂BYK-9065助剂（以下简称BYK-9065）后，原来SMC片材的增稠时间无法很好的满足其增稠的要求，同时在温度上原40度的温度也不足以满足，否则SMC片材的料将会偏软，导致其使用时候的方便性，同时会对之后的个性能产生影响，如机械强度；同时表面的光洁度、制品的收缩性等也会有影响。所以我们在发明的过程中，在能够满足各方面的要求不变的情况下，适当的改变在生产工艺中SMC片材的增稠时间长度与增稠室的温度，目的是去确保我们的片材在能够满足机械性能与低收缩率的前提下保证SMC片材的良好增稠。通过德国毕克化学公司提高的BYK-W9065与常用脱模剂的配合，SMC片材在压制成品的时候更加容易脱模，很好的提高了压制的生产效率与成功率，避免了产品的粘模或难以脱模的现象，产品的表面也更加光洁。
同时为了满足汽车行业对SMC制品的表面的要求，我们在发明的过程中将原来常用的低轮廓收缩剂PS改成了LPA与PS的2.5：1的混合体，这样做的好处能够保证了SMC片材在机械性能方面的要求，也保证了产品的收缩率，在产品的韧性上与硬度上找到一个比较合适的平衡点。
在开发的过程中我们发现产品需要良好的尺寸稳定性、良好的机械性能等等要求，我们在配方中加入了一定比例的PE粉体，以达到我们需要的要求。
PE粉体广泛的用于SMC（片状模塑料）、BMC（团状模塑料）和拉挤成型的必要添加剂，在这些成型工艺中的作用为：提高尺寸稳定性、增强机械性能、改善表面质量、促进颜料分散、改善耐低温性能、减少微裂纹的形成、减少应力开裂、减少水分吸收。其与所有类型的SMC和BMC的配方有良好的相容性。根据生产制品的形状、颜料以及填料的类型，配方中PE粉加入量在2%-8%之间(占树脂量)，约占总配方量的1%。我们在其中寻找了一个较为合适的点，来达到其中的要求。
在开发的过程中，我们的目的始终都是降低SMC片材的密度，来达到汽车材料轻量化的目的，我们配方中无机填料的目数在按照我们设定的目标而变化。通过添加的碳酸钙的粒径越来越小，SMC制品的产品体积得到增加，密度越来愈低，降低了成本，同时提高了硬度与刚度，减小了SMC制品的收缩率，提高了尺寸的稳定性，改进了SMC制品的散光性、提高其耐热性、抗擦伤性、平滑度；同时对缺口抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都有明显的效果。与LPA、PE、BYK-9065等按照一定比例配合使用，会很好的达到我们想要的效果。
从起初的600目到后来的2000目，再到无机低密度功能玻璃填料，由原来的无碱玻璃纤维到低密度纤维，从原来的常用的高温固化剂到后来的低温固化剂，这一系列改变实验都是经过了很多次实验，上述的几个例子只是其中的几种个例，只是用来说明开发过程中的举例，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种SMC复合材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤：
a、制备树脂糊
依次加入不饱和树脂18-25份、低轮廓收缩剂18-22份、热塑性塑料6-9份、助剂0.4-0.6份、固化剂0.3-0.6份、内脱模剂2-4份、阻聚剂0.15-0.3份、无机填料34-38份、PE粉6-9份、增稠剂0.8-1份制成树脂糊；
b、预处理
将上述制成的树脂糊均匀的刮在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维24-26份经过短切到长度为2-3CM，均匀的分散在上述有着树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经过传送带到压辊处，使上述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸透，形成片材，最后经过收卷机成卷或者折叠布状；
c、制备SMC
将b步骤得到的片材，在40-45℃温度下增稠6-12小时，得到SMC片材模塑料。将剪裁好的SMC片材模塑料放入模具中，模具成型温度为145-155℃，保压一段时间后，经过闭模、脱模、修边等过程，获得最终产品。
2.根据权利要求1所述的SMC复合材料的制备方法，其特征在于：所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求1所述的SMC复合材料的制备方法，其特征在于：所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述内脱模剂为硬脂酸锌，所述增稠剂为活性氧化镁。
4.根据权利要求1所述的SMC复合材料的制备方法，其特征在于：所述无机填料为碳酸钙。
5.根据权利要求4所述的SMC复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳酸钙的粒径为600-2000目。
6.根据权利要求1所述的SMC复合材料制备方法，其特征在于：所述助剂为BYK-9065。
7.根据权利要求1所述的SMC复合材料的制备方法，其特征在于：所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜上层刮料厚度为1.2-1.5mm，所述树脂糊在所述高密度聚乙烯薄膜下层刮料厚度为1.2-1.5mm。
8.根据权利要求1所述的SMC复合材料的制备方法，其特征在于：所述低轮廓收缩剂为邻苯二甲酸与多元醇反应得到的饱和树脂。
9.根据权利要求1所述的SMC复合材料的制备方法，其特征在于：所述热塑性塑料为GPPS与苯乙烯按比例混合制得。
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