一种阻燃低密度片状模塑料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种阻燃低密度片状模塑料及其制备方法 (Flame-retardant low-density sheet molding compound and preparation method thereof ) 是由 周立新 徐贵红 彭新龙 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阻燃低密度片状模塑料材料,其按重量计包括以下组分：50-65份树脂基体,35-50份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.6份阻聚剂、1.5份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、50-70份氢氧化铝、30-40份有机填料、5份色浆、3份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和33-36％的无碱玻璃纤维。本发明的SMC材料具有更低的密度、较高的强度和表面光泽度。(The invention discloses a flame-retardant low-density sheet molding compound material which comprises the following components in parts by weight: 50-65 parts of resin matrix, 35-50 parts of low-shrinkage additive, 1.2 parts of initiator, 0.6 part of polymerization inhibitor, 1.5 parts of PE powder, 4 parts of release agent, 1 part of BYK auxiliary agent, 50-70 parts of aluminum hydroxide, 30-40 parts of organic filler, 5 parts of color paste, 3 parts of thickening agent and alkali-free glass fiber accounting for 33-36% of the total weight of all the components. The SMC material has lower density, higher strength and surface gloss.)
技术领域
本发明属于模塑料领域，具体涉及一种阻燃低密度片状模塑料及其制备方法。
背景技术
片状模塑料，即SMC(Sheet Molding Compounds)，常称作不饱和聚酯树脂片状模塑料，是以不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、脱模剂、填料、色浆等先混合成树脂糊，然后浸渍短切玻璃纤维纱或者玻璃短切毡，并在两面用聚乙烯或者聚丙烯薄膜包覆起来形成的“三明治”型模塑料，然后通过熟化一定时间后得到的产品。SMC成型工艺是在高温高压条件下在闭合的模具内成型。与其他材料及成型工艺相比，SMC制品具有优良的力学性能、电气性能、耐热性能及耐化学腐蚀性，且产品尺寸稳定，成型周期短，轻量化，可实现阻燃要求，因此，高性能SMC复合材料，尤其是在新能源电池盖上具有极大的应用价值。
一般SMC产品主要以不饱和聚酯树脂和聚苯乙烯PS为低收缩添加剂的体系，填料一般为无机填料，或者采用中空玻璃微珠减轻密度，其主要优点是着色性好，但拉伸强度小于50MPa，弯曲强度小于120MPa；采用中空玻璃微珠的SMC，压制的产品表面由于空心玻璃微珠在模压过程中的破裂，产品表面光泽差、不耐污染。
发明内容
本发明的一个目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种同时具有较高强度和较低密度的阻燃低密度片状模塑料。
本发明的另一个目的是提供上述阻燃低密度片状模塑料的制备方法。
为了实现以上发明目的，本发明提供了一种阻燃低密度片状模塑料，其按重量计包括以下组分：50-65份树脂基体，35-50份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.6份阻聚剂、1.5份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、50-70份氢氧化铝、30-40份有机填料、5份色浆、6份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和33％-36％的无碱玻璃纤维。
优选地，所述阻燃低密度片状模塑料按重量计包括以下组分：60份树脂基体，40份低收缩添加剂、1.2份引发剂、0.6份阻聚剂、1.5份PE粉、4份脱模剂、1份BYK助剂、60份氢氧化铝、40份有机填料、5份色浆、6份增稠剂、以及占前述全部组分重量之和35％的无碱玻璃纤维。
优选地，所述树脂基体为高粘度间苯型不饱和聚酯树脂。更优选地，所述树脂基体是粘度为4500cp-5000cp的间苯型不饱和聚酯树脂。
优选地，所述低收缩添加剂为聚苯乙烯型低收缩添加剂，更优选为高粘度高抗冲聚苯乙烯，最优选所述聚苯乙烯型低收缩添加剂是断裂伸长率为至少0.63％，冲击韧性为至少28.9KJ/m2的聚苯乙烯。
优选地，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
优选地，所述阻聚剂为BHT(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、二叔丁基对甲酚、苯醌的一种或多种。
优选地，所述氢氧化铝的平均粒径为5-10微米。
优选地，所述有机填料为三聚氰胺。
优选地，所述增稠剂为SMC模压通用增稠剂，优选活性氧化镁RA-150，更优选其以35重量％(基于载体树脂的重量)分散于载体树脂中。
另一方面，本发明还提供了所述阻燃低密度片状模塑料的制备方法，其包括以下步骤：
1)将树脂基体、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、PE粉、脱模剂、BYK助剂、氢氧化铝分散成均匀的树脂糊；
2)将有机填料加入树脂糊，混合均匀；
3)将步骤2)中分散好的树脂糊、色浆和增稠剂导入片状模塑料生产设备，同时加入玻璃纤维，保证玻璃纤维浸渍良好；
4)熟化，达到设定粘度后得到所述阻燃低密度片状模塑料。
本发明的阻燃低密度片状模塑料引入了有机填料三聚氰胺，由于三聚氰胺具有比无机填料低的密度(1.66g/cm3)同时具有一定的阻燃效果，适用三聚氰胺替代部分无机填料氢氧化铝(2.4g/cm3)，能有效降低产品密度，同时，三聚氰胺在模压时参与反应，产品具有更高强度；拉伸强度大于80MPa，弯曲强度大于150MPa。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
若未特别说明，实施例中所用仪器或试剂均为本领域常规试剂或仪器，是可通过市场购买获得的常规产品。若未特别说明，文中涉及的具体实验操作均为本领域普通技术人员根据其掌握的公知常识或常规技术手段所能理解或知晓的，对此不再一一赘述。为简便起见，部分操作未详述操作的参数、步骤及所使用的仪器，应当理解，这些都是本领域技术人员所熟知并可重复再现的。
以下实施例1-4中使用的高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯的制备方法如下：
向一个2L的烧瓶中加入300g苯乙烯、1g质量浓度为10％的对苯醌溶液，边搅拌边加入巴斯夫2710PS粒子160g、158K PS粒子40g，温度控制在40-45℃，搅拌30min，最终得到性能如下的高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯。
实施例1
阻燃低密度片状模塑料的制造原材料配方如下：
60kg通用高粘度(4500cp-5000cp)间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业公司，产品型号28803-1)，40kg高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯、1.2kg引发剂、0.6kg阻聚剂BHT、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、70kg氢氧化铝、30kg三聚氰胺、5kg色浆、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，73.35kg无碱玻璃纤维。
该阻燃低密度片状模塑料的制备方法包括以下步骤：
1、树脂糊制备工艺：
将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；随后添加PE粉、脱模剂，继续搅拌3min；添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；生产准备好后，加入三聚氰胺，混合均匀；得树脂糊；测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格。
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；设备走机速度8/min。
3、包装及熟成工艺：
熟成温度45℃；熟成时间24小时。
实施例2
阻燃低密度片状模塑料的制造原材料配方如下：
50kg通用高粘度(4500cp-5000cp)间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业公司，产品型号28803-1)，50kg高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯、1.2kg引发剂、0.6kg阻聚剂BHT、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、65kg氢氧化铝、35kg三聚氰胺、5kg色浆、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，78.35kg无碱玻璃纤维。
该阻燃低密度片状模塑料的制备方法包括以下步骤：
1、树脂糊制备工艺：
高粘度间苯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；随后添加PE粉、脱模剂，继续搅拌3min；添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；生产准备好后，加入三聚氰胺，混合均匀；得树脂糊；测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格。
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；设备走机速度12m/min。
3、包装及熟成工艺
熟成温度45℃；熟成时间48小时。
实施例3
阻燃低密度片状模塑料的制造原材料配方如下：
60kg通用高粘度(4500cp-5000cp)间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业公司，产品型号28803-1)，40kg高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯、1.2kg引发剂、0.6kg苯醌、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、60kg氢氧化铝、40kg三聚氰胺、5kg色浆、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150，35重量％分散于载体树脂中)，75.78kg无碱玻璃纤维。
该阻燃低密度片状模塑料的制备方法包括以下步骤：
1、树脂糊制备工艺：
将高粘度间苯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；随后添加PE粉、脱模剂，继续搅拌3min；添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；生产准备好后，加入三聚氰胺，混合均匀；得树脂糊；测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格。
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；设备走机速度10m/min。
3、包装及熟成工艺
熟成温度48℃；熟成时间24小时。
实施例4
阻燃低密度片状模塑料的制造原材料配方如下：
65kg通用高粘度(4500cp-5000cp)间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业有限公司，产品型号28803-1)，35kg高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯、1.2kg引发剂、0.6kg二叔丁基对甲酚、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、50kg氢氧化铝(平均粒径5-10微米)、40kg三聚氰胺、5kg色浆、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150)，69.80kg无碱玻璃纤维。
该新能源汽车电池盖用SMC的制备方法包括以下步骤：
1、树脂糊制备工艺：
将间苯型不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；随后添加PE粉、脱模剂，继续搅拌3min；添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；生产准备好后，加入三聚氰胺，混合均匀；得树脂糊；测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格；
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；设备走机速度10m/min。
3、包装及熟成工艺
熟成温度48℃；熟成时间24小时。
对比例1
阻燃低密度片状模塑料的制造原材料配方如下：
65kg通用间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业有限公司，产品型号28803)，35kg低收缩添加剂(35％聚苯乙烯PS-1)、1.2kg引发剂、0.6kg二叔丁基对甲酚、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kgBYKW972助剂、130kg氢氧化铝(平均粒径5-10微米)、2kg空心玻璃微珠、5kg色浆、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150)，69.80kg无碱玻璃纤维。
该阻燃低密度片状模塑料的制备方法包括以下步骤：
1、树脂糊制备工艺：
将间苯型不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK W972助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；随后添加PE粉、脱模剂、空心玻璃微珠，继续搅拌3min；添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格。
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；设备走机速度10m/min。
3、包装及熟成工艺
熟成温度48℃；熟成时间24小时。
对比例2
阻燃低密度片状模塑料的制造原材料配方如下：
65kg通用高粘度(4500cp-5000cp)间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业有限公司，产品型号28803-1)，35kg高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯、1.2kg引发剂、0.6kg二叔丁基对甲酚、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、60kg氢氧化铝(平均粒径5-10微米)、20kg三聚氰胺、5kg色浆、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150)，69.80kg无碱玻璃纤维。
该阻燃低密度片状模塑料的制备方法包括以下步骤：
1、树脂糊制备工艺：
将间苯型不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK W972助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；随后添加PE粉、脱模剂，继续搅拌3min；添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；生产准备好后，加入三聚氰胺，混合均匀；得树脂糊；测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格。
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；设备走机速度10m/min。
3、包装及熟成工艺
熟成温度48℃；熟成时间24小时。
对比例3
阻燃低密度片状模塑料的制造原材料配方如下：
65kg通用高粘度(4500cp-5000cp)间苯型不饱和聚酯树脂(购自肇庆福田化学工业有限公司，产品型号28803-1)，35kg高断裂伸长率高抗冲聚苯乙烯、1.2kg引发剂、0.6kg二叔丁基对甲酚、1.5kgPE粉、4kg脱模剂、1kg BYK W972助剂、30kg氢氧化铝(平均粒径5-10微米)、50kg三聚氰胺、5kg色浆、6kg增稠剂(活性氧化镁RA-150)，69.80kg无碱玻璃纤维。
该阻燃低密度片状模塑料的制备方法包括以下步骤：
1、树脂糊制备工艺：
将间苯型不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、BYK W972助剂准确称重后加入搅拌罐，开启搅拌机，转速为800转/min，搅拌8min；随后添加PE粉、脱模剂，继续搅拌3min；添加氢氧化铝，一边加料一边搅拌，速度600转/min，加完后速度800转/min，继续搅拌10min；生产准备好后，加入三聚氰胺，混合均匀；得树脂糊；测试树脂糊粘度在12000-15000cp(38℃)范围内，转入储存罐，粘度异常时用BYK助剂调整至合格。
2、生产线涂覆工艺：
测树脂糊、增稠剂、色浆流量，按比例输入系统；同时加入无碱玻璃纤维；设置压实机前气瓤压力在0.3-0.34MPa范围内，后气瓤压力在0.35-0.38MPa范围内；生产中注意树脂糊槽内树脂糊的量，占1/3-1/2的高度，避免由于高度差造成的树脂糊单位面积的量不稳定；设备走机速度10m/min。
3、包装及熟成工艺
熟成温度48℃；熟成时间24小时。
SMC性能测试
将实施例1-4和对比例1-3的SMC按通用行业标准进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：SMC性能测试结果
由以上测试结果可见，与现有产品相比，本发明实施例1-4采用适当的三聚氰胺替代氢氧化铝，产品具有较低的密度，采用适当的玻纤含量，而且组分配方比例更合理，SMC成品具有更低的密度、表面光泽和较高强度，加入20份三聚氰胺的对比例2，密度较高、冲击强度低，加入50份三聚氰胺的对比例3，树脂糊粘度高了，SMC玻纤浸渍不良，模量和表面光泽偏低。
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