一种高性能SMC模塑料及其制备方法与流程

本发明属于smc模塑料领域，具体的讲涉及一种高性能smc模塑料及其制备方法。

背景技术：

片状模塑料，简称smc，是一种新型的纤维增强热固性塑料，由不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、填料、增稠剂、纤维及各种辅料组成的模压材料。它具有优异的机械性能、电气性能、热稳定性以及耐腐蚀性能，尤其是其机械性能甚至可以与部分金属材料相媲美，并且其成品具有收缩低、尺寸精确好、比强度高、轻量化易涂装等优点，被广泛应用到汽车工业领域，尤其是商用车行业。

随着smc模塑料行业的不断发展，配套厂商对材料性能提出了更高的要求，尤其是高品质a级表面smc片材的需求更加迫切，普通smc产品由于成品率低，表面平整光亮度差，产品缺陷较多，比如，针孔较多，物料流动均匀性差，产品表面质量不佳，在油漆喷涂前需要大量的加工、修补、打磨等工序，伴随劳动力成本和环保要求日益提高，smc制品后加工处理已经成为各配套厂家的难点。

专利号为cn201711382171.5的发明公开了一种a级表面smc模塑料及其制造方法，按照重量比，其包括高活性不饱和树脂110-130份、低收缩添加剂90-100份、增韧树脂10-20份、内脱模剂10-15份、润湿分散助剂2-5份、超细颗粒聚乙烯粉末10-30份、碳酸钙填料350-400份、防止相分离助剂2-5份、交联剂1-1.5份、阻聚剂1-3份、增稠剂2-5份和无碱玻璃纤维。该smc模塑料虽然实现了a级表面特性，但是片材的综合性能不理想，内部片层粘合度不佳，模压制品结构柔韧性差，界面强度不高，成品略显脆性，使此种a级表面smc模塑料的使用范围受到很大限制，不适用于商用车行业。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种特别适用于商用车部件的高性能smc模塑料，具有尺寸稳定和收缩性能好，a级表面平整光亮度、结构强度高，成品柔韧性强、综合性能稳定，免处理直接涂装等特点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高性能smc模塑料，其特征在于，包括以下重量份原料：高活性不饱和聚酯树脂50-60份，低收缩添加剂40-50份，聚乙烯微粉2-6份，交联剂3-5份，润湿分散助剂1-3份，防止相分离助剂1-3份，偶联剂1-3份，引发剂1-2份，阻聚剂0.3-0.8份，脱模剂5-8份，超细颗粒碳酸钙150-180份，增稠剂3-5份，增强材料100-150份。

构成上述一种高性能smc模塑料的附加技术特征还包括：

——所述低收缩添加剂为改性饱和聚酯树脂、改性聚醋酸乙烯酯树脂或两者混合。

——所述改性饱和聚酯树脂为异氰酸酯官能化反应改性的饱和聚酯树脂；所述改性聚醋酸乙烯酯树脂为马来酸酐接枝改性的聚醋酸乙烯酯共聚物。

——所述润湿分散助剂为含有酸性基团的高分子型嵌段聚合物；所述防止相分离助剂为改性聚丙烯酸酯溶液；所述偶联剂为硅烷类偶联剂。

——所述润湿分散助剂为efka-fa4609、efka-fa4611或两者混合；所述防止相分离助剂为efka-pa4401；所述偶联剂为kh-570。

——所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯；所述阻聚剂为8%对苯醌苯乙烯溶液。

——所述高活性不饱和聚酯树脂为马来酸酐-丙二醇型树脂；所述聚乙烯微粉为高密度聚乙烯粉末，粒径为300-400目。

——所述交联剂为苯乙烯；所述脱模剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或两者混合；所述超细颗粒碳酸钙包括800目和1500目两种，且其重量比为1：（3-5）。

——所述增稠剂为氧化镁；所述增强材料为无碱短切玻璃纤维，长度为1英寸或者长度为0.5英寸和1英寸的混合。

本发明还提供了一种用于制备上述smc模塑料的制备方法，其特征在于：主要过程如下，

步骤一，按照重量比，获取高活性不饱和聚酯树脂，低收缩添加剂，聚乙烯微粉，交联剂，润湿分散助剂，防止相分离助剂，偶联剂，引发剂，阻聚剂，脱模剂，超细颗粒碳酸钙，增稠剂以及增强材料；

步骤二，将上述不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、交联剂投入到搅拌釜内，搅拌速度控制在800-1000rpm，搅拌3-5分钟；

再向搅拌釜内依次投入润湿分散助剂、防止相分离助剂、偶联剂、引发剂和阻聚剂，搅拌速度控制在800-1000rpm，搅拌3-5分钟；

再向搅拌釜内依次投入脱模剂、超细颗粒碳酸钙，搅拌速度调整到1300-1500rpm，搅拌15-20分钟，得到smc树脂糊；

步骤三，将上述smc树脂糊倒入smc片材生产线的树脂糊贮缸中，在线加入增稠剂、增强材料，在smc片材成型机组中生产片状模塑料，密封包装后在40-45℃的温度下稠化20-24h。

本发明所提供的一种高性能smc模塑料及其制备方法同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该smc模塑料的组分中高活性不饱和聚酯树脂选择马来酸酐—丙二醇型树脂，为a级表面专用树脂，低收缩添加剂为改性饱和聚酯树脂和改性聚醋酸乙烯酯树脂，在制备过程中，通过与其他助剂的优级匹配，并添加适量聚乙烯微粉和不同粒径组合调制的超细颗粒碳酸钙，具有优良的物料流动均匀性和尺寸稳定性，光亮平整度好，使模压制品达到a级表面水平，可以替代现有金属材料用于商用车部件的制造，并到达免表面处理的效果，即使用环保试剂擦拭后可直接涂装，油漆附着力良好；其二，由于改性饱和聚酯树脂为异氰酸酯官能化反应改性的饱和聚酯树脂，异氰酸酯通过化学反应连接到饱和聚酯树脂的oh-或cooh-基团上，可以提高饱和聚酯树脂的抗收缩效果，有效降低材料的收缩率，同时也能较大幅度提高材料的韧性；其三，改性聚醋酸乙烯酯树脂为马来酸酐接枝改性的聚醋酸乙烯酯共聚物，碳链上带有酸酐基团的官能化聚合物，可以提高与极性材料的粘结性能，可以实现高分子共混物的增容效果，马来酸酐单体在接枝条件下不会形成长的接枝链，既能避免聚醋酸乙烯酯的整体性能下降，又能保持良好的粘接能力，力学性能得到改善，使聚合物获得良好的粘弹性和界面间的粘合性能；其四，通过添加特定配比的润湿分散助剂和偶联剂，降低了共混体系的粘度，增强了树脂/填料、树脂/玻璃纤维的界面强度，从而提高了smc模塑料的整体力学性能，制成品的结构强度能提高10%以上，同时获得优良的柔韧性能。

附图说明

图1：为实施例的smc模塑料制品的测试的性能参数。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明一种高性能smc模塑料及其制备方法进行详细说明

实施例一

按照重量份计，获取以下原料：高活性不饱和聚酯树脂60份，低收缩添加剂（改性饱和聚酯树脂40份），聚乙烯微粉6份，交联剂4份，润湿分散助剂1.5份，防止相分离助剂1份，偶联剂1份，引发剂1.2份，阻聚剂0.45份，脱模剂5份，超细颗粒碳酸钙160份，增稠剂3.5份，无碱短切玻璃纤维130份。

其中，高活性不饱和聚酯树脂为马来酸酐-丙二醇型树脂、改性饱和聚酯树脂为异氰酸酯官能化反应改性的饱和聚酯树脂、聚乙烯微粉的粒径为325目、交联剂为苯乙烯、润湿分散助剂选择市售的efka-fa4609、防止相分离助剂选择市售的efka-pa4401、偶联剂选择市售的kh-570、引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、阻聚剂为8%对苯醌苯乙烯溶液、脱模剂为硬脂酸锌、增稠剂为35%氧化镁糊状物、超细颗粒碳酸钙选择800目超细碳酸钙30份和1500目超细碳酸钙130份、无碱短切玻璃纤维长度为1英寸；

需要说明的是，异氰酸酯官能化反应改性的饱和聚酯树脂的制备方法如下，比如将100g饱和聚酯树脂与5g异氰酸酯、0.1g二月桂酸丁基锡和0.06g8%的对苯醌苯乙烯溶液混合均匀，然后在80±2℃下加热30分钟，得到改性饱和聚酯树脂。

将上述高活性不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、交联剂投入到搅拌釜内，搅拌速度控制在800rpm，均匀搅拌3分钟；

再向搅拌釜内依次投入润湿分散助剂、防止相分离助剂、偶联剂、引发剂和阻聚剂，搅拌速度控制在800rpm，均匀搅拌4分钟；

再向搅拌釜内依次投入脱模剂、超细颗粒碳酸钙，搅拌速度调整到1300rpm，均匀搅拌15分钟，得到smc树脂糊；

将上述smc树脂糊倒入smc片材机组的树脂糊贮缸中，在线加入增稠剂、无碱短切玻璃纤维，在smc片材成型机组中生产片状模塑料，密封包装后在40℃的温度下稠化24h，获得制成品。

实施例二

按照重量份计，获取以下原料：高活性不饱和聚酯树脂55份，低收缩添加剂45份，聚乙烯微粉4份，交联剂3份，润湿分散助剂2份，防止相分离助剂1.5份，偶联剂1.5份，固化剂1.3份，阻聚剂0.6份，脱模剂6份，超细颗粒碳酸钙165份，增稠剂3.2份，无碱短切玻璃纤维135份。

其中，高活性不饱和聚酯树脂为马来酸酐-丙二醇型树脂、低收缩添加剂选择40份由异氰酸酯官能化反应改性的饱和聚酯树脂和5份马来酸酐接枝改性的聚醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯微粉的粒径为325目、交联剂为苯乙烯、润湿分散助剂选择市售的efka-fa4611、防止相分离助剂选择市售的efka-pa4401、偶联剂选择市售的kh570、引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、阻聚剂为8%对苯醌苯乙烯溶液、脱模剂为硬脂酸锌、增稠剂为35%氧化镁糊状物、超细颗粒碳酸钙选择800目超细碳酸钙30份和1500目超细碳酸钙135份、无碱短切玻璃纤维选择长度为0.5英寸15份和1英寸120份；

将高活性不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、交联剂投入到搅拌釜内，搅拌速度控制在900rpm，均匀搅拌4分钟；

再向搅拌釜内依次投入润湿分散助剂、防止相分离助剂、偶联剂、引发剂和阻聚剂，搅拌速度控制在900rpm，均匀搅拌4分钟；

再向搅拌釜内依次投入脱模剂、超细颗粒碳酸钙，搅拌速度调整到1400rpm，均匀搅拌17分钟，得到smc树脂糊；

将上述smc树脂糊倒入smc片材机组的树脂糊贮缸中，在线加入增稠剂、无碱短切玻璃纤维，在smc片材成型机组中生产片状模塑料，密封包装后在40℃的温度下稠化20h，获得制成品。

实施例三

按照重量份计，获取以下原料：高活性不饱和聚酯树脂50份，低收缩添加剂（改性饱和聚酯树脂50份），聚乙烯微粉2份，交联剂3份，润湿分散助剂2份，防止相分离助剂2份，偶联剂2份，引发剂1.4份，阻聚剂0.75份，脱模剂6份，超细颗粒碳酸钙180份，增稠剂4份，无碱短切玻璃纤维150份。

其中，高活性不饱和聚酯树脂为马来酸酐-丙二醇型树脂、改性饱和聚酯树脂为异氰酸酯官能化反应改性的饱和聚酯树脂、聚乙烯微粉的粒径为325目、交联剂为苯乙烯、润湿分散助剂选择市售的1份efka-fa4609和1份efka-fa4611构成的混合物、防止相分离助剂选择市售的efka-pa4401、偶联剂选择市售的kh-570、引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、阻聚剂为8%对苯醌苯乙烯溶液、脱模剂为5份硬脂酸锌和1份硬脂酸钙构成的混合物，增稠剂为35%氧化镁糊状物、超细颗粒碳酸钙选择800目超细碳酸钙30份和1500目超细碳酸钙150份、无碱短切玻璃纤维选择长度为0.5英寸20份和1英寸130份；

将高活性不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、交联剂投入到搅拌釜内，搅拌速度控制在800rpm，均匀搅拌5分钟；

再向搅拌釜内依次投入润湿分散助剂、防止相分离助剂、偶联剂、引发剂和阻聚剂，搅拌速度控制在800rpm，均匀搅拌5分钟；

再向搅拌釜内依次投入脱模剂、超细颗粒碳酸钙，搅拌速度调整到1500rpm，均匀搅拌20分钟，得到smc树脂糊；

将上述smc树脂糊倒入smc片材机组的树脂糊贮缸中，在线加入增稠剂、无碱短切玻璃纤维，在smc片材成型机组中生产片状模塑料，密封包装后在45℃的温度下稠化24h，获得制成品。

实施例四

按照重量份计，获取以下原料：高活性不饱和聚酯树脂50份，低收缩添加剂50份，聚乙烯微粉4份，交联剂5份，润湿分散助剂2.5份，防止相分离助剂1.5份，偶联剂1.5份，引发剂1.5份，阻聚剂0.8份，脱模剂8份，超细颗粒碳酸钙175份，增稠剂3.0份，无碱短切玻璃纤维150份。

其中，高活性不饱和聚酯树脂为马来酸酐-丙二醇型树脂、低收缩添加剂选择42份由异氰酸酯官能化反应改性的饱和聚酯树脂和8份马来酸酐接枝改性的聚醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯微粉的粒径为325目、交联剂为苯乙烯、润湿分散助剂选择市售的1份efka-fa4609和1.5份efka-fa4611构成的混合物、防止相分离助剂选择市售的efka-pa4401、偶联剂选择市售的kh-570、引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、阻聚剂为8%对苯醌苯乙烯溶液、脱模剂为5.5份硬脂酸锌和2.5硬脂酸钙份构成的混合物、增稠剂为35%氧化镁糊状物、超细颗粒碳酸钙选择800目超细碳酸钙30份和1500目超细碳酸钙145份、无碱短切玻璃纤维选择长度为0.5英寸20份和1英寸130份；

将上述高活性不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、交联剂投入到搅拌釜内，搅拌速度控制在900rpm，均匀搅拌5分钟；

再向搅拌釜内依次投入上述润湿分散助剂、防止相分离助剂、偶联剂、引发剂和阻聚剂，搅拌速度控制在900rpm，均匀搅拌5分钟；

再向搅拌釜内依次投入上述脱模剂、超细颗粒碳酸钙，搅拌速度调整到1500rpm，均匀搅拌20分钟，得到smc树脂糊；

将上述smc树脂糊倒入smc片材机组的树脂糊贮缸中，在线加入增稠剂、无碱短切玻璃纤维，在smc片材成型机组中生产片状模塑料，密封包装后在42℃的温度下稠化20h，获得制成品。

经过按照以上步骤制备成功的smc模塑料制品进行了标准测试，实验数据如图1所示，其中，对比例1的组分为，不饱和聚酯树脂55份，饱和聚酯树脂45份，交联剂3份，润湿分散助剂2份，防止相分离助剂1.2份，引发剂1.3份，阻聚剂0.6份，脱模剂6份，1250目超细碳酸钙175份，增稠剂3.2份，无碱短切纤维145份。