BMC模塑料配方组成及生产工艺.ppt

xingyuvehiclelamp 技术开发部2007 08 10 bmc模塑料配方组成及生产工艺 xingyuvehiclelamp bmc是bulkmoldingcompound的简称 按化学物质名称叙述 它的全名应是玻纤增强不饱和聚酯团状模塑料 也有简称dmc doughmoldingcompound 的 实际上两者的组份是一致的 现今已经通称 只是行业不同而叫法不一 简称为团状模塑料 bmc是由液态树脂 固体粉料 短切玻纤片料等近十种组份经物理混合而成的复合物 只有在加温加压条件下 不饱和聚酯和苯乙烯交联 发生加聚反应而固化 bmc概述 xingyuvehiclelamp 目录 1 bmc简易配方组成 2 bmc原料生产工艺流程 xingyuvehiclelamp 1 车灯反射镜用bmc配方 由于bmc配方针对不同制品形状 成型方式具有多样性 而且考虑到对车灯后道成型及镀铝工艺可能造成的影响 其配方中各项原材料的选择和添加量就十分重要 下面我们就对车灯bmc的原材料部分进行简要的介绍和讨论 xingyuvehiclelamp 图一 bmc的基本组份 常规的bmc组成 xingyuvehiclelamp 1 1 不饱和聚酯树脂 up 不饱和聚酯树脂是由不饱和二元酸 饱和二元酸 二元醇等缩聚而成 然后溶解于交联单体中所得 根据在不饱和聚酯合成过程中的缩聚反应机理和分子链结构 有邻苯 间苯型 双酚a型 新戊二醇型等具有不同性能类型的树脂 xingyuvehiclelamp 车灯bmc用不饱和聚酯树脂一般选用具有高反应性 粘度适中利于对玻纤的添加和浸润的树脂 同时应具有较好的力学性能 浇铸体的热变形温度较高 而且成型制品表面应达到 a 级 利于后道的镀铝工艺 我们的bmc原料中up选用邻苯型 而一般我们配制smc不饱和聚酯时我们就采用间苯型 1 1 不饱和聚酯树脂 up xingyuvehiclelamp 1 2 矿物填料 矿物填料的种类很多 目前常用的是碳酸钙caco3和水合氧化铝 ath aluminatrihydrate 即含三个结晶水的氧化铝 分子式为al2o3 3h2o 矿物填料在bmc组份中的单价最低 是降低成本的主要贡献者 同时矿物填料可以采用不同颗粒直径的级配 对提高制品的密实度和表观质量有很大好处 故配方设计中贯彻尽可能高的填料含量是配方设计长期追求的目标 xingyuvehiclelamp 1 2 矿物填料 填料加入量的多少主要取决于能否在后序混料中将要加入的短切玻纤被完全分散并充分浸渍 又不露白纤 而为了取得足够的强度 又必须要加入足量的玻纤时 故预混料 树脂 粉料 的粘度是关键影响因子 一定要寻求填料加入量与bmc强度要求的平衡点 xingyuvehiclelamp 1 2 矿物填料 车灯用bmc配方中一般选用碳酸钙微粉作为充填材料 它的使用可以减少制品的收缩率 提高表面光洁度 同时有利于改善制品的机械性能 降低材料的成本 氢氧化铝微粉虽然具有难燃性 但它的价格相比而言较为昂贵 而且氢氧化铝微粉的添加将对制品的机械强度会带来影响 故在一般要求的车灯中基本上不考虑使用 xingyuvehiclelamp 但是充填材料碳酸钙的用量不能太多 也不能太少 太多的话容易造成树脂和填料的浸润性不好 制品强度变低 流动性变差 成型表面有较明显的流动纹 影响上底漆 太少的话bmc料团粘度过小 注射成型时有自动流胶现象 成型品表面不均一 而且不利于材料成本的控制 当填料的添加量在50 65 之间时 可以保证注射成型的顺利进行 1 2 矿物填料 xingyuvehiclelamp 车灯配方中使用碳酸钙的粒径分布范围大约在200目到800目之间 通常使用粗粒子和细粒子的混合来保持平均粒径分布 如果总体粒径太粗的话 材料较散成型过程当中容易产生裂纹 且制品表面有可视粒状物 镀铝时会有点状凸起等不良产生 如果粒径太细材料变硬 成型流动纹明显 对上底漆有不良影响 1 2 矿物填料 xingyuvehiclelamp 1 2 矿物填料 我们在制配bmc原料时采用重钙和轻钙相结合 一起使用 轻钙颗粒小 可以填充到重钙的颗粒中间 可以解决气孔问题 使得材料更为密实 xingyuvehiclelamp 1 3 引发剂 在bmc模塑料的树脂糊系统中 不饱和聚酯树脂需加入引发剂 加入引发剂的作用是能分解产生游离基以引发交联固化过程 从而使bmc成型时能固化成型 对引发剂的要求是 贮存稳定性好 反应速度高 操作方便且安全 xingyuvehiclelamp 1 3 引发剂 目前 以不饱和聚酯树脂为基体的bmc模塑料常用的引发剂 主要是以过氧化物为主 根据成型时所需要的固化温度 又可以把引发剂分为高温 146 157 如tbic lps118和tbpb 中温 127 138 如tbpo bpo 低温 104 116 如lps256 lps259等几种 xingyuvehiclelamp 1 3 引发剂 为了提高成型速率 现已较多地采用复合型引发剂 寻找固化速率和模塑料存放寿命之间的相对合理 我们公司是选择tbpb 过氧化苯甲酸叔丁酯 高温 和tbpo 过氧化 2 乙基 己酸叔丁酯 中温 混用 总添加量保持一定 两者的分配可按 tbpb0 75phr tbpo0 25phr 这时侯的固化速率可达到1min 2 5mm 而完全用高温引发剂tbpb 其固化速率在1min mm xingyuvehiclelamp 1 4 增稠剂 bmc的增稠机理与smc的增稠机理是完全一致的 只是增稠行为没有像smc那样严格 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 xingyuvehiclelamp 1 4 增稠剂 bmc选用的增稠剂一般可以为氢氧化钙ca oh 2或氧化镁mgo 我们公司选用的为mgo 典型的增稠曲线如下 粘度注射粘度初始粘度时间浸渍阶段增稠阶段贮存阶段 xingyuvehiclelamp 1 4 增稠剂 mgo的用量以适中为宜 0 05 0 1 太多则增稠速度过快 在浸渍阶段粘度就显著上升严重影响树脂与玻纤填料的混合浸润 成型时物料流动性差 制品表面质量及强度下降 太少则起不到增稠的效果 达到适宜注射成型的粘度所需时间变长 xingyuvehiclelamp 1 5 低收缩剂 lpa 由于up树脂固化后有较大的收缩率 因而在bmc配方中需要添加低收缩剂来保证制品的尺寸稳定性 表面光洁和平整度等 常用的lpa有pe pmma pvac ps及其共聚物 pvc及其共聚物等 xingyuvehiclelamp 1 5 低收缩剂 lpa 大部分lpa的收缩控制机理是在升温时通过lpa的膨胀来抵消up树脂的部分固化收缩 而在降温时up相的收缩率 指up达到玻璃化温度之后的收缩 比lpa的收缩小得多 lpa的收缩在时间上滞后于up树脂的固化定型速度 因而只能在热塑相附近产生收缩而不至于使整个树脂连续相收缩 冷却后从而在系统中留下微孔 xingyuvehiclelamp 1 5 低收缩剂 lpa pe pvc类共聚物分子链的柔顺性较好 但与up的相容性较差 会造成制品性能的下降 pmma pvac ps及其共聚物与up的相容性较好 其中pvac的玻璃化温度较之pmma ps等为低 低收缩效果也更好一些 从着色性能上来看 ps pe的着色性良好 pvac的着色性略差 pmma则最差 xingyuvehiclelamp 1 5 低收缩剂 lpa 车灯用bmc低收缩剂的选择 也要结合lpa与树脂固化体系的相容性 lpa的热膨胀性能 与bmc中其他组分的相互作用以及制品的成型温度等因素来综合考虑 而且lpa的使用应不至于影响制品的力学 机械 耐热及表面涂装性能等 我们公司的lpa使用的是ps树脂 来控制bmc的收缩率 xingyuvehiclelamp 1 6 脱模剂 bmc脱模剂通常使用硬脂酸锌或硬脂酸钙 我们公司是使用的znst 脱模剂的用量也与成型制品的复杂程度有关 形状比较简单脱模容易的制品可以少加一些 一般原则是能少加尽量少一些 成型时硬脂酸锌在120 即开始熔融并迁移到制品表面引成第二相 隔离模具 它是不应该残存在固化后的制品内部的 然而它会粘留在制品表面 对于要进行涂装等二次处理时 这层粘膜需要化相当的功夫方能去尽 xingyuvehiclelamp 1 7 增强材料 短切无碱玻璃纤维是常用的增强材料 车灯注射用bmc常用的玻纤通常选用6毫米的玻纤 玻纤太长的话在混料过程中容易折断挤碎 且在注射成型过程中受到较大的剪切摩擦力 受损产生弯曲取向 反而导致平均长度的下降 使制品强度降低 xingyuvehiclelamp 1 7 增强材料 玻纤的使用虽然能够提高制品的强度但是玻纤的添加量也不是越多越好 太多的话会使树脂不容易浸透纤维 反而易造成相分离 导致制品性能的下降和表面缺陷的产生 一般来说 玻纤的含量在20 40 之间较为合适 低于20 时 很难控制玻纤的分布 制品性能不稳定 xingyuvehiclelamp 2 bmc原料生产工艺流程 树脂体系固化体系经充分混合内脱模剂树脂糊混炼捏合低收缩剂填料体系bmc材料其他助剂玻璃纤维后加入典型bmc生产过程 xingyuvehiclelamp 2 1vmu溶解工序 原料名称 1 苯乙烯2 vmu树脂工艺过程 1 将两种材料按配方分别计量2 将计量好的材料投入容器中3 开启高速分散机操作时间 4h 2h xingyuvehiclelamp 终点控制 1 液体清澈透明2 不得有块状vmu树脂或其它杂质3 物料黏度 2000温度控制 40度 2 1vmu溶解工序 xingyuvehiclelamp 2 2vmu树脂与up树脂混合工序 原料名称 1 vmu树脂2 up树脂3 脱模剂4 引发剂工艺过程 1 按配方要求将原料1 2 3 4 分别计量2 将计量好的材料投入容器中3 开启高速分散机 xingyuvehiclelamp 操作时间 30min终点控制 1 控制树脂粘度 20002 混合树脂中不得有固体粉状物温度控制 30度 2 2vmu树脂与up树脂混合工序 xingyuvehiclelamp 2 3树脂糊混合工序 原料名称 1 混合好的vmu up树脂2 coca3 水分控制 0 1 工艺过程 1 将混合好的树脂按每一配方量为一批投入捏合机2 开启捏合机 30r min 3 将投入计量好的coca3 重钙 轻钙 xingyuvehiclelamp 操作时间 20min终点控制 1 树脂与coca3充分混和成糊状2 糊状中不得带有粉状coca3温度控制 30度 2 3树脂糊混合工序 xingyuvehiclelamp 2 4捏合工序 原料名称 1 树脂糊2 玻纤 规格6mm 水份 0 1 工艺过程 1 按配方要求将玻纤计量2