【2017年整理】BMC模塑料的原料.doc

BMC 模塑料的原料BMC 模塑料是由高活性不饱和聚酯树脂或其改性树脂为基体，加入低收缩树脂、短切玻璃纤维、无机填料和改发剂、脱模剂、颜料等预混而成的团状模塑料 1、液态树脂复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：①对增强材料有良好的浸润性能，以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结；②有适当的粘度和良好的流动性，在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔；③在压制条件下具有适宜的固化速度，并且固化过程中不产生副产物或副产物少，体积收缩率小；④能够满足模压制品特定的性能要求按以上的选材要求，常用的合成树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等为使模 压制品达到特定的性能指标，在选定树脂品种和牌号后，还应选择相应的辅助材料、填料和颜料 2、低收缩剂低收缩添加剂/低轮廓添加剂是在复合材料生产过程中尤其是SMC/BMC 以及拉挤等连续化、自动化生产过程中，一种非常重要的关键原材料传统低收缩添加剂主要经历了以 聚苯乙烯 PS 为代表的非极性低收缩添加剂，以 聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 为代表的非极性低收缩添加剂与极性低收缩添加剂之间的过渡，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三个阶 段。

各种类型低收缩添加剂特性比较PS PMMA PVAc PE PCL PET SMAA-LPA低收缩效果 一般 较好 好 差 较好 较好 好光泽度 较好 较好 较好 较好 一般 较好 较好颜色均一性 较好 一般 差 极好 较好 极好 较好表面涂装性 差 一般 较好 差 较好 极好 好机械强度 一般 较好 差 一般 一般 好 极好韧性 差 差 差 一般 较好 好 较好相容性 差 差 好 差 较好 极好 一般PS 聚苯乙烯 熔点适中 价格低廉 PMMA 亚克力 熔点高 价格较高PET 聚对苯二甲酸乙二酯 熔点高 价格适中SMAA-LPA 合成聚苯乙烯 熔点适中 价格适中3、引发剂引发剂英文为 initiator ，又称自由基引 发剂，指一类容易受热分解成自由基（即初级自由基）的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应引发剂种类很多，在胶黏剂中常用的是自由基型引发剂，包括过氧化合物引发剂和偶氮类引发剂及氧化还原引发剂等，过氧化物引发剂又分为有机过氧化物引发剂和无机过氧化物引发剂用于 SMC 和 BMC 的标准引发剂是过氧化苯甲酸叔丁 酯。

近年来，为了提高 SMC 和 BMC 的生产效率，已 经开发并使用多种新型的过氧化物，一种是过氧化缩酮类过氧化物它的优点是性能稳定，因此能提高树脂混合物的适用期，特别是当它同过氧化苯甲酸丁酯混合使用时，可以 显著改善 SMC 在模具内的流动 性，增加固化速度另一种新型引发剂是过氧化－碳酸酯（BIC） 它们与过氧化苯甲酸叔丁酯相比，适用期和制品的外观质量相近，但固化速度更快，残留单体更低 此外，过氧化苯甲酸叔丁酯的叔已基和叔戊基衍生物也是引人注目的新型引发剂，它们与过氧化苯甲 酸叔丁酯相比，也具有固化速度快，残留苯乙烯量小等优点4、内脱模剂含有不饱和聚酯树脂的模塑料在使用中有一个严重的问题就是粘在模具上影响脱模其根本解决办法时采用内脱模剂，使在聚酯模塑料和金属模具之间形成一个隔离层，防止树脂粘模这种内脱模剂和外脱模剂不同，在成型时，它不需要专门在模具上涂刷脱模剂并等待其干燥的工序，因而节省了时间，提高了效率由于聚酯树脂是极性的，因此对于金属模具表面有亲和性大部分内脱模剂是长链脂肪酸及其盐类，在受热时熔融并迁移到制品表面，即可成为第二相而将模腔表面与制品隔离开来一般在选择脱模剂时，要使其熔点刚好低于树脂的固化温度，这可以避免润滑剂的过早熔融而不能起到隔离的效果。

金属硬脂酸盐虽名为纯化合物，实际上是金属氧化物和羧酸的复杂混合物，而且在增稠反应中具有活性，作用似金属氧化物，可以显著地提高稠化速度因此在使用中要事先检查其效果这种金属皂类分散比较困难，有可能 时应和增稠剂一起预分散于惰性介质，如苯乙烯和热塑性树脂，或一种封端的聚酯树脂中如金属皂分散不良，可能造成制品中及表面上出现口等缺陷各种金属硬脂酸盐在金属阳离子含量、游离脂肪酸含量以及颗粒尺寸分布等方面有差异，,这些参数的差异对 BMC 的增稠性能有不同的影响1）金属脂肪酸盐会影响树脂混合料的黏度，其影响程度直接与颗粒尺寸及形状有关2）金属脂肪酸盐中游离脂肪酸含量以及含湿量对增稠的影响各有不同采用氧化镁或氢氧化镁作增稠剂时，使用硬脂酸钙有较低的黏度采用氢氧化钙作增稠剂时，其影响与前者相反为使浓度达到要求，还要控制硬脂酸锌或硬脂酸钙的颗粒尺寸5、矿物质填充料首先，矿物质填充料在 BMC 组分中的单价最低，是降低成本的主要贡献者，同时可以通过对填充料进行不同颗粒直径的级配，提高制品的密实度和表观质量，因此，尽可能控制较高的填料含量是配方设计中长期追求的目标另一方面，填充料加入量的多少直接影响预混料的粘度，决定着在后序混料中预混料能否完全分散并充分浸渍要加入的短切玻纤，而短切玻璃纤维的加入量又取决于制品的强度要求。

具体填充材料用量的多少，要考虑预混料的浸润性和流动性、团料的成形性以及制品的机械性能和表观质量为了兼顾产品质量与成本，一定要寻求填料加入量与 BMC 强度要求的平衡点，控制好预混料（树脂+粉料）的粘度在一般的模塑料生产中，使用填料的类型主要有下列几种：⑴ 氧化硅和硅酸盐类，石棉、滑石粉、瓷土、氧化硅、硅藻土等⑵ 碳酸盐类，如碳酸钙⑶ 硫酸盐类，如硫酸钡和硫酸钙等⑷ 氧化物类，如氢氧化铝等上述填料均属天然矿物，在使用前要研磨和经过化学沉淀法加工使用填料时应注意其密度，以避免填料在树脂中沉淀分离BMC 模塑料常用填料及其主要特性介绍如下：⑴ 碳酸钙这是一种最基本的填料，其吸油率很低，在配方中用量最高且易于加入， 它来源丰富、价格低廉碳酸钙有良好的遮盖特性，因此在注重外观的制品中，使用细碳酸钙粉时，其表面较少有纤维暴露，并有良好的着色性但在模塑过程中流动性差，充满模控各部位的能力没有陶土和滑石粉好⑵ 水合氧化 铝三水合氧化铝是三水铝和经粉碎而成的白色粉末，是电气阻燃用 BMC 很好的阻燃性填料，其在火焰下会释放出结合水而产生自熄作用但不会产生一般化学灭火剂所具有的毒性水合氧化铝的加入，也改善了制品的耐水性和绝缘性。

水合氧化铝具有低的吸油值，其密度为 2.4g/cm3⑶ 高岭土高岭土也称陶土 、瓷土、白土和水和硅酸铝，也是一种理想的填料，流动性好是它的主要特点在成型时，其具有的优先流动倾向最弱它不仅能够使增强材料相互交叉，而且又能充满模腔内的狭小死角等部位与碳酸钙填料相比，它能成型更致密的制品，并有较低的吸油率，较高的冲击强度和较低的纤维离析能力因其含有水和氧化铝，因此使制品有耐电弧、耐漏电等作用但用高岭土作填料，成型制品的后收缩稍大另由于其本身呈浅灰色或淡黄色，因此着色纯度稍差，但色泽良好由于高岭土的吸油值较高，为增加填料的加入量，应对高岭土进行表面处理，使其表面含有有机涂层，将其吸油值降到 10~30 的范围之内⑷ 滑石粉滑石粉是天然滑石经粉碎、 筛选而得的白色粉末滑石粉具有高龄土类似的性质，流动性好，并赋予模塑料有更好的色泽另外，用滑石粉作填料，可使模塑制品具有一些特性的性质，例如可提高耐水性、电器强度，对耐电弧、耐漏 电的起痕指数有明显的提高，并能改善模塑后制品的加工（如砂磨、钻孔等）强度但滑石粉的不足之处是吸油值较高滑石粉的加入量一般为 5%-7%，如果过量的加入，对制品的冲击强度和弯曲强度会有所影响。

⑸ 石棉用石棉作填料可防止在模塑料成型期间物料中各组分的分离石棉具有良好的填充模腔的能力，即使是在用于 BMC 的情况下也是如此在低收 缩系统中，石棉也能消除收缩系统中早期的凝胶和结斑现象，但它的缺点时带有灰绿色颜色，对着色有影响⑹ 粉状聚乙烯粉状聚乙烯可用于改善模塑制品的表面质量，并且还有助于制品的脱模用低密度聚乙烯作填料可提高制品的弯曲和冲击性能，而不会改变其电性能和热老化性能⑺ 其他类型的填料常用的阻燃型填料有：粉状或糊状三氧化二锑、氯化石蜡或溴化石蜡等；典型的导电填料是炭黑、碳纤维等，这些填料的添加量一般都很少弹性冲击改性剂，如丙烯腈一丁二烯共聚物和苯乙烯一丁二烯共聚物，它们能提高制品的冲击吸收能，冲击韧性和抗破坏性，它们通常是以液体的形态加入到树脂中，在固化的模塑制品中，它们以橡胶粒子的形式存在，粒径 5~25μm 之间，增韧机制与高抗冲 PS 的相似6、增稠剂BMC 的增稠机理与 SMC 的增稠机理完全一致，只是增稠行 为没有像 SMC 那样严格有些情况下，BMC 不必增稠也可以成型出好的制品BMC 配料中添加增稠 剂，同样是希望 经捏合机充分混和已经均相的粘弹体能基本保持其均质、均相的状态，不发生相分离，更不希望有液态树脂析出，而且希望在成型流动其间予混料还能带着玻纤一起流动，充满型腔的各个部位。

故增稠不良、或达不到相当高的粘度都是造成制品多种表观缺陷的重要原因7、增强材料短切玻璃纤维是常用的增强材料，模压用 BMC 常用的玻璃纤维长度在 3—25mm 之间 ，玻纤太长，在混料过 程中容易折断挤碎，且在加工过程中影响预混料的流动性，有时还会产生强烈取向玻纤的使用虽然能够提高制品的强度，但是玻纤的添加量并非越多越好，太多，不易被树脂浸透可能造成相分离，导致制品性能下降和表面缺陷，一般将纤维含量在 20% 至 40%之间，低于 20%时，很难控制玻璃纤维的分布，制品性能不稳定8、着色剂BMC 的着色最直接的就是使用色粉，如黑色，则直接选用炭黑投入，一般控制在 3.0phr 左右即可，如白色 则直接选用钛白粉，用量在 4.5phr 左右选择与样品较接近的色粉，但要保 证其分解温度高于成型温度，遮盖力强，易于分散均可选用，但其用量都只能在试验捏合机中小量试验后确定有的样品的颜色无市场可采购的色粉，则必需外购颜料糊，或自己用三辊研磨机配混颜料糊，这时侯的颜料糊的添加量更要通过试验捏合机混练后来确定。