一种低密度团状模塑料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种低密度团状模塑料及其制备方法。所述BMC材料由基体树脂、增强纤维、空心陶瓷微珠、无机矿物填料、固化剂、增稠剂、脱模剂等组成。制备步骤如下：空心陶瓷微珠的表面处理；树脂糊的制备；捏合；得到低密度低压BMC预混料；制品模压成型。本发明采用空心陶瓷微球作为填充材料制备低密度、高强度的BMC材料。可广泛的应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。
【专利说明】一种低密度团状模塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低密度团状模塑料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]团状模塑料(Bulk molding compounds,简称BMC)是由不饱和聚酯树脂、有机添加剂、引发剂、粉状填料、增稠剂和短切玻璃纤维等组分混合而成的热固性复合材料。其成型压力和成型温度均较低，可减少对设备和模具的投资成本，适合加工构型复杂的大型构件。因其具有优良的电气性能、机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性可满足各种产品对性能的要求，应用范围相对广泛。目前BMC主要的增长点在汽车制造业上，但是常规的BMC的密度约为(1.8-1.9) X103Kg/m3。随着能源的日益紧张、材料应用要求随之提高，对BMC的轻量化、制品稳定性提出了更高的要求，因此低密度BMC成为现今研究的一大热点 。
[0003]空心陶瓷微珠作为一种新型无机填料，它的物理性能和化学性能都比较优异，它的加入不仅可以降低制品的密度，还可以提高材料的绝缘性、耐火性、刚度、硬度等性能，在加工工艺性上也有很大的优势。由于他独特的球状表面，加工时球面的滚轴功能，使模塑料的流动性分散性大大提高。目前发展起来的有空心陶瓷微珠和空心玻璃微珠。空心玻璃微珠作为一种新型的无机非金属填料，虽已经在很多领域大量应用，但是由于目前对空心玻璃微珠本体特征探索很少，对其成分的控制合成技术不成熟，无法无法投入规模生产，而且考虑到空心玻璃微珠承受的压力范围小、易脆等特点，不适用于模压工艺。
【发明内容】
[0004]为了解决空心玻璃微珠承受压力范围小、易脆，且不适用于模压工艺的缺点。本发明的目的是提供一种低密度团状模塑料及其制备方法，该方法选用能耐更高压力的空心陶瓷微球作为填充材料制备低密度、高强度的BMC材料。得到的BMC材料既减轻重量又保持强度。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种低密度团状模塑料，其特征在于该团状模塑料由如下重量份的原料经聚合反应得到，其中:
不饱和树脂60-80
低收缩剂10-40
固化剂1-2
脱模剂2-5
空心陶瓷微珠4-30
晶须30-80
偶联剂2-5
填料100-250
玻璃纤维50-150本发明中，所述不饱和树脂为间苯树脂、联苯树脂或乙烯基树脂中的ー种。所述低收缩剂为PVAc、PSt、PMMA、PE、PVC中的ー种或几种。所述固化剂为TBPB与TBPO复合引发体系。所述脱模剂采用硬脂酸锌或硬脂酸钙。所述晶须采用碳酸钙晶须。所述偶联剂为苯乙烯基氨基官能团硅烷偶联剂。所述填料采用氢氧化铝或碳酸钙。所述玻璃纤维采用3-24mm的无碱玻璃纤维。
[0006]ー种低密度团状模塑料的制备方法，其特征在于:制备步骤如下:
1)空心陶瓷微珠的表面处理:按1:1的重量比将偶联剂配成水溶液，搅拌均匀；将溶液滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，搅拌40— 60分钟，使处理剂充分包覆微珠；然后将处理后的微珠放入烘箱中，烘箱温度保持在110°C，恒温3小时后，取出放入密封容器内备用；
2)树脂糊的制备:先把不饱和树脂、低收缩剂分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至1200转/分钟，搅拌两分钟；加入若干份的TBPB和TBP0，在1200转/分钟的转速中转8分钟，然后加入氧化镁继续搅拌I分钟；
3)捏合:1)在捏合机中加入碳酸钙、硬脂酸锌、碳酸钙晶须，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5分钟后倒入步骤2混合好的树脂糊，在快速转速中捏合6分钟，然后加入玻璃纤维,捏合机转速打至慢速，捏合9分钟；
II)将混有玻璃纤维的树脂糊与处理好的空心陶瓷微珠进行捏合；
4)将浸溃纤维的料团进ー步用 挤出机挤成小圆柱条料或丸状块，并用易剥离的聚乙烯薄膜密封包装，于32°C干燥的环境下存放24小时即得到低密度低压BMC预混料；
5)制品模压成型使用IOOt压机,模具为IOOmmXIOOmmX4mm带控温装置的平板模具；模压エ艺为模具升温110°C加料，合模加压2.5MPa，合模速度为30mm/min ;经保压90s后开模取出成型板材，自然冷却室温，得到低密度团状模塑料。
[0007]本发明通过利用空心陶瓷微珠添加到SMC材料的制备过程中，起到了降低密度，且保持较高强度的目的。得到的BMC材料重量轻、強度高。本发明可广泛的应用于汽车、建筑、电子、电器等领域。
【具体实施方式】
[0008]实施例1
ー种低密度团状模塑料(BMC)，该团状模塑料由如下重量份的原料经聚合反应得到，其
中:
间苯树脂65
PVAc/ PSt 共聚物30
TBPB1.0
TBPO0.5
硬脂酸锌4
空心陶瓷微珠30
碳酸钙晶须40
苯乙烯基氨基官能团硅烷2.5
碳酸钙200氧化镁0.2
9mm玻璃纤维50
制备步骤如下:
1、空心陶瓷微珠的表面处理:按1:1的比例(重量比)将硅烷偶联剂h-151配成水溶液，搅拌均匀。将溶液滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，搅拌40— 60分钟，使处理剂充分包覆微珠。然后将处理后的微珠放入烘箱中，烘箱温度保持在110°C，恒温3小时后，取出放入密封容器内备用。
[0009]2、树脂糊的制备:先把间苯树脂、PVAc/ PSt共聚物分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至1200转/分钟，搅拌两分钟；加入若干份的TBPB和ΤΒΡ0，在1200转/分钟的转速中转8分钟，然后加入氧化镁继续搅拌I分钟。
[0010]3、捏合:
I在捏合机中加入碳酸钙、硬脂酸锌、碳酸钙晶须，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5分钟后倒入步骤2混合好的树脂糊，在快速转速中捏合6分钟，然后加入玻璃纤维，捏合机转速打至慢速，捏合9分钟。
[0011]I1.将混有玻璃纤维的树脂糊与处理好的空心陶瓷微珠进行捏合。
[0012]4、将浸溃纤维的 料团进一步用挤出机挤成小圆柱条料或丸状块，并用易剥离的聚乙烯(PE)薄膜密封包装，于32°C干燥的环境下存放24小时即得到低密度低压BMC预混料。
[0013]5、制品模压成型使用IOOt压机,模具为IOOmmX IOOmmX 4mm带控温装置的平板模具。模压工艺为模具升温110°C加料，合模加压2.5MPa，合模速度为30mm/min。经保压90s后开模取出成型板材，自然冷却室温。
[0014]压制的板材密度为1.5g/cm3。压制标准试条进行力学性能测试:拉伸强度34.4MPa、冲击强度 36.3 KJ/ m2。
[0015]对比例I
一种团状模塑料(BMC)，该团状模塑料由如下重量份的原料经聚合反应得到，其中:
间苯树脂65
PVAc/ PSt 共聚物30
TBPB1.0
TBPO0.5
硬脂酸锌4
碳酸钙晶须40
苯乙烯基氨基官能团硅烷 2.5 碳酸钙200
氧化镁0.2
9mm玻璃纤维50
聚合反应具体如下:将称取好的间苯树脂、PVAc/ PSt共聚物、ΤΒΡΒ、ΤΒΡ0、硬脂酸锌加入到高速分散机搅拌分散，高速搅拌机转速1200转/分，搅拌分散时间从材料加入到结束7分钟；然后加入氧化镁继续搅拌I分钟；把碳酸钙与碳酸钙晶须导入BMC捏合机中，再把分散好的树脂糊倒入BMC捏合机中，捏合10分钟，称好玻璃纤维分两次倒入，捏合8分钟，出料包装即可。[0016]压制标准试条进行力学性能测试:密度为1.85g/cm3,拉伸强度55.6MPa、冲击强度48.7KJ/ m2
通过与对比实施例比较可知:本发明通过利用空心陶瓷微珠添加到SMC材料的制备过程中，起到了降低密度，且保持 较高强度的目的。
【权利要求】
1.一种低密度团状模塑料，其特征在于:该团状模塑料由如下重量份的原料经聚合反应得到，其中: 不饱和树脂60-80 低收缩剂10-40固化剂1-2脱模剂2-5 陶瓷微珠4-30 晶须30-80偶联剂2-5 无机填料100-250 玻璃纤维50-150。
2.根据权利要求1所述的低密度团状模塑料，其特征在于:所述不饱和树脂为间苯树月旨、联苯树脂或乙烯基树脂中的一种。
3.根据权利要求1所述的低密度团状模塑料，其特征在于:所述低收缩剂为PVAc、PSt、PMMA、PE、PVC中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的低密度团状模塑料，其特征在于:所述固化剂为TBPB与TBPO复合引发体系。
5.根据权利要求1所述的低密度团状模塑料，其特征在于:所述脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙；所述晶须是碳酸钙晶须；所述偶联剂为苯乙烯基氨基官能团硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的低密度团状模塑料，其特征在于:所述陶瓷微珠采用空心陶瓷微珠作为填充材料降低BMC材料的密度。
7.根据权利要求1所述的低密度团状模塑料，其特征在于:所述填无机料是氢氧化铝或碳酸钙；所述玻璃纤维是3-24mm的无碱玻璃纤维。
8.—种权利要求1所述的低密度团状模塑料的制备方法，其特征在于:制备步骤如下: 1)空心陶瓷微珠的表面处理:按1:1的重量比将偶联剂配成水溶液，搅拌均匀；将溶液滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，搅拌40— 60分钟，使处理剂充分包覆微珠；然后将处理后的微珠放入烘箱中，烘箱温度保持在110°C，恒温3小时后，取出放入密封容器内备用； 2)树脂糊的制备:先把不饱和树脂、低收缩剂分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至1200转/分钟，搅拌两分钟；加入若干份的TBPB和TBPO，在1200转/分钟的转速中转8分钟，然后加入氧化镁继续搅拌I分钟； 3)捏合:1)在捏合机中加入碳酸钙、硬脂酸锌、碳酸钙晶须，合上捏合机盖，捏合辊转速打至快速，捏合5分钟后倒入步骤2混合好的树脂糊，在快速转速中捏合6分钟，然后加入玻璃纤维，捏合机转速打至慢速，捏合9分钟； Π)将混有玻璃纤维的树脂糊与处理好的空心陶瓷微珠进行捏合； 4)将浸溃纤维的料团进一步用挤出机挤成小圆柱条料或丸状块，并用易剥离的聚乙烯薄膜密封包装，于32°C干燥的环境下存放24小时即得到低密度低压BMC预混料；5) 制品模压成型使用IOOt压机,模具为IOOmmX IOOmmX4mm带控温装置的平板模具；模压エ艺为模具升温110°C加料，合模加压2.5MPa，合模速度为30mm/min ;经保压90s后开模取出成型板材，自然冷却室温，得到低密度团状模塑料。
【文档编号】C08K3/22GK103525115SQ201310501960
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】鲁平才, 焦自保, 赵钎 申请人:江苏兆鋆新材料科技有限公司