低密度低压片状模塑料及其制备方法与流程

本发明涉及片状模塑料技术领域，特别涉及一种低密度低压片状模塑料及其制备方法。

背景技术：

片状模塑料(smc)由于具有比强度高、机械化程度高、成本低等诸多优点，其应用已经遍布汽车、电力、军工、化工以及轨道交通等领域。

一方面，smc一般是在高压下(5-15mpa)成型的，对模具和设备的要求苛刻，生产时需要大吨位的能够产生和抵抗高压的平板压机，而大吨位且运行高效的压机价格昂贵且占地面积大，这无疑大大增加了对设备的投资和厂房的使用面积，增加了成本，且传统smc在模压过程中模具需要用优质的工具钢来承受很高的压力，这大大增加了模具的成本。

另一方面，随着工业社会的发展，材料轻量化已经成为当今科研的研究热点，其能够降低复合材料密度，从而降低制品的重量，减少能源消耗，进而拓宽复合材料在其他领域的应用，带动其他产业的发展，尤其是汽车工业，对排放、油耗、整车性能的提高具有至关重要的作用。

公开号为cn1594432a的中国发明专利公开了一种低压smc增稠剂及其制备方法，其提供了一种低压增稠剂配方，为低压成型的实现奠定了基础；公开号为cn1760267a的中国发明专利公开了一种低压成型片状模塑料片材及其生产工艺和设备，其结合增稠剂特性，提供了一套生产设备，从而高效地生产低压片状模塑料片材，但没有体现材料轻量化的理念；公开号为cn108219414a的中国发明专利公开了一种高强低密度smc模塑料及其制备方法，其通过加入抗压强度大于50mpa的空心玻璃微球，降低了复合材料的密度，解决了材料轻量化的问题，但是还需大吨位的压机来完成。

通过以上现有技术可知，现如今，尚未出现兼顾低压低密度的片状模塑料，因此，开发一种低压低密度片状模塑料具有十分重要的意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种低密度低压片状模塑料，以解决现有片状模塑料无法兼顾低压低密度特性的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种低密度低压片状模塑料，按重量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂：55-65份，低收缩添加剂：30-40份，苯乙烯：6-8份，增稠剂：3.5-4.5份，过氧化苯甲酰叔丁酯：1-2份，轻质硬脂酸锌：4-6份，碳酸钙：70-80份，空心玻璃微珠：20-30份，短切玻璃纤维：45-55份。

可选地，所述增稠剂为碱金属氧化物和结晶树脂的混合物。

可选地，所述碱金属氧化物和结晶树脂的质量比为3∶4-5∶6。

可选地，所述碱金属氧化物为氧化镁糊，所述结晶树脂的粒度为200-400目。

可选地，所述空心玻璃微珠的密度小于0.45g/cm³。

可选地，所述短切玻璃纤维的长度为3-5cm。

本发明的第二目的在于提供一种制备上述低密度低压片状模塑料的方法，该制备方法包括以下步骤：

1)将所述过氧化苯甲酰叔丁酯分散于所述苯乙烯单体中，然后，加入所述不饱和聚酯树脂、所述低收缩添加剂、所述轻质硬脂酸锌、所述碳酸钙和所述空心玻璃微珠，搅拌混合，得到不饱和聚酯树脂糊；

2)将所述增稠剂加入至所述不饱和聚酯树脂糊中，搅拌，然后，加入所述短切玻璃纤维，充分混合后，辊压、收卷，收卷中加热，待所述增稠剂充分熔融后，冷却，得到模压料片材；

3)将所述模压料片材进行熟化处理后，撕去薄膜，叠层放入模具中，模压成型，得到低密度低压片状模塑料。

可选地，所述步骤3)中所述熟化处理包括：将所述模压料片材常温下放置12-24h。

可选地，所述步骤3)中所述模压成型的成型温度为120-130℃，成型压力为2-4mpa，成型时间为5-6min。

相对于现有技术，本发明所述的低密度低压片状模塑料具有以下优势：

1、本发明运用低压片状模塑料(lpmc)技术，各组分相互配合，使本发明制得的片状模塑料具有较低密度的同时，可大大降低其成型压力，与传统的smc工艺相比，由于lpmc是在低压下成型的，对设备和模具的要求比传统smc低，小吨位的压机即可实现制品的成型，模具也没有必要采用优质工具钢，铸铁、铸铝，甚至环氧材质的模具足以满足要求，大大节省了对设备和模具的投资。本发明的低密度低压片状模塑料的密度为1.216-1.330g/cm³，导热系数为0.288-0.347w/m·k，弯曲强度为59.15-82.39mpa。

2、本发明以氧化镁糊和结晶树脂为增稠体系，其把化学增稠和物理增稠结合起来，从而达到适当的增稠速度，使树脂与纤维充分浸透，大大改善模内粘度，从而进一步降低了成型压力，且有利于解决高强度、大面积、形状复杂构件生产困难的问题，且本发明中空心玻璃微珠的加入可大大降低材料强度损失，从而有利于进一步提高本发明片状模塑料的强度，进而提高材料的综合性能，其一定程度上降低了生产成本，具有较高的经济效益。

3、本发明具有较低的成型压力，可大大缩短制品的成型周期，一般10min以内即可脱模成制品，从而大大提高了制品的生产效率，且模压工作面上可放置多个模具，进而进一步提高了制品的生产效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例3的低密度低压片状模塑料的sem图片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图和实施例来详细说明本发明。

实施例1

一种低密度低压片状模塑料，按重量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂：55份，低收缩添加剂：33份，苯乙烯：6.5份，氧化镁糊：2份，结晶树脂：2.5份，过氧化苯甲酰叔丁酯：1.4份，轻质硬脂酸锌：4份，碳酸钙：80份，空心玻璃微珠：30份，短切玻璃纤维：50份。其中，空心玻璃微珠的密度为0.38-0.42g/cm³；氧化镁糊的密度为1.65g/ml，粘度为17000mpa·s；结晶树脂的熔点为55℃左右，粒度为200-400目；短切玻璃纤维是由玻璃纤维切割得到，其长度为3-5cm。

上述低密度低压片状模塑料具体通过以下方法制得：

1)按照上述组分配方，称取各原料，将过氧化苯甲酰叔丁酯分散于苯乙烯单体中，搅拌至分散均匀，然后，加入不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、轻质硬脂酸锌、碳酸钙和空心玻璃微珠，搅拌混合，得到均匀的不饱和聚酯树脂糊；

2)将氧化镁糊和结晶树脂加入至不饱和聚酯树脂糊中，搅拌15-20min，然后，加入短切玻璃纤维，充分混合，使短切玻璃纤维浸透后，辊压、收卷，收卷中加热，待增稠剂充分熔融后，冷却，得到模压料片材；

3)将模压料片材在常温下放置12-24h，进行熟化处理，以达到模压状态后，撕去薄膜，叠层放入120℃模具中，保温5min，在2.5mpa的成型压力下模压成型，得到低密度低压片状模塑料。

实施例2

一种低密度低压片状模塑料，按重量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂：64份，低收缩添加剂：38份，苯乙烯：7.5份，氧化镁糊：1.5份，结晶树脂：2份，过氧化苯甲酰叔丁酯：1.7份，轻质硬脂酸锌：6份，碳酸钙：70份，空心玻璃微珠：30份，短切玻璃纤维：55份。其中，空心玻璃微珠的密度为0.38-0.42g/cm³；氧化镁糊的密度为1.65g/ml，粘度为17000mpa·s；结晶树脂的熔点为55℃左右，粒度为200-400目；短切玻璃纤维是由玻璃纤维切割得到，其长度为3-5cm。

上述低密度低压片状模塑料具体通过以下方法制得：

1)按照上述组分配方，称取各原料，将过氧化苯甲酰叔丁酯分散于苯乙烯单体中，搅拌至分散均匀，然后，加入不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、轻质硬脂酸锌、碳酸钙和空心玻璃微珠，搅拌混合，得到均匀的不饱和聚酯树脂糊；

2)将氧化镁糊和结晶树脂加入至不饱和聚酯树脂糊中，搅拌15-20min，然后，加入短切玻璃纤维，充分混合，使短切玻璃纤维浸透后，辊压、收卷，收卷中加热，待增稠剂充分熔融后，冷却，得到模压料片材；

3)将模压料片材在常温下放置12-24h，进行熟化处理，以达到模压状态后，撕去薄膜，叠层放入130℃模具中，保温5min，在2.5mpa的成型压力下模压成型，得到低密度低压片状模塑料。

实施例3

一种低密度低压片状模塑料，按重量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂：60份，低收缩添加剂：35份，苯乙烯：7份，氧化镁糊：1.5份，结晶树脂：2份，过氧化苯甲酰叔丁酯：1.5份，轻质硬脂酸锌：5份，碳酸钙：75份，空心玻璃微珠：25份，短切玻璃纤维：52份。其中，空心玻璃微珠的密度为0.38-0.42g/cm³；氧化镁糊的密度为1.65g/ml，粘度为17000mpa·s；结晶树脂的熔点为55℃左右，粒度为200-400目；短切玻璃纤维是由玻璃纤维切割得到，其长度为3-5cm。

上述低密度低压片状模塑料具体通过以下方法制得：

1)按照上述组分配方，称取各原料，将过氧化苯甲酰叔丁酯分散于苯乙烯单体中，搅拌至分散均匀，然后，加入不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、轻质硬脂酸锌、碳酸钙和空心玻璃微珠，搅拌混合，得到均匀的不饱和聚酯树脂糊；

2)将氧化镁糊和结晶树脂加入至不饱和聚酯树脂糊中，搅拌15-20min，然后，加入短切玻璃纤维，充分混合，使短切玻璃纤维浸透后，辊压、收卷，收卷中加热，待增稠剂充分熔融后，冷却，得到模压料片材；

3)将模压料片材在常温下放置12-24h，进行熟化处理，以达到模压状态后，撕去薄膜，叠层放入125℃模具中，保温5.5min，在3mpa的成型压力下模压成型，得到低密度低压片状模塑料。

实施例4

一种低密度低压片状模塑料，按重量份计，包括以下组分：不饱和聚酯树脂：63份，低收缩添加剂：37份，苯乙烯：7.3份，氧化镁糊：1.8份，结晶树脂：2.2份，过氧化苯甲酰叔丁酯：1.6份，轻质硬脂酸锌：5份，碳酸钙：70份，空心玻璃微珠：20份，短切玻璃纤维：52份。其中，空心玻璃微珠的密度为0.38-0.42g/cm³；氧化镁糊的密度为1.65g/ml，粘度为17000mpa·s；结晶树脂的熔点为55℃左右，粒度为200-400目；短切玻璃纤维是由玻璃纤维切割得到，其长度为3-5cm。

上述低密度低压片状模塑料具体通过以下方法制得：

1)按照上述组分配方，称取各原料，将过氧化苯甲酰叔丁酯分散于苯乙烯单体中，搅拌至分散均匀，然后，加入不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、轻质硬脂酸锌、碳酸钙和空心玻璃微珠，搅拌混合，得到均匀的不饱和聚酯树脂糊；

2)将氧化镁糊和结晶树脂加入至不饱和聚酯树脂糊中，搅拌15-20min，然后，加入短切玻璃纤维，充分混合，使短切玻璃纤维浸透后，辊压、收卷，收卷中加热，待增稠剂充分熔融后，冷却，得到模压料片材；

3)将模压料片材在常温下放置12-24h，进行熟化处理，以达到模压状态后，撕去薄膜，叠层放入125℃模具中，保温6min，在3.5mpa的成型压力下模压成型，得到低密度低压片状模塑料。

对本发明实施例1-4的低密度低压片状模塑料的物理力学性能进行测试，测试结果如表1所示。

表1

由表1可知，本发明实施例1-4的低密度低压片状模塑料具有较低的密度，较高的弯曲强度和较好的隔热性能。

对本发明实施例3的低密度低压片状模塑料进行sem测试，测试结果如图1所示。

由图1可知，本发明实施例3的低密度低压片状模塑料中空心玻璃微珠完整性较好，微珠与基体之间的界面没有明显的孔隙，相容性好，界面结合强度高，同时，对纤维的浸渍良好，纤维与树脂糊基体之间的界面结合状况好，因而界面的双重作用能够使裂纹向各个方向发展，并吸收额外的能量，从而限制裂纹的扩展，减少和防止应力集中的产生，使材料具有一定的弯曲强度，材料的综合性能得到了提升。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。