BMC模塑料配方設计原理.doc

BMC模塑料配方设计原理 匡伯铭 前言：本稿是笔者多年在BMC制备和BMC成型工厂主持技术工作期间,对员工进行技术辅导的讲稿之一，完全是从实践中来，再回到实践中去，对BMC的生产具有非常现实的指导意义。 BMC是Bulk Molding Compound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(Dough Molding Compound)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。 常规的BMC组成见图一 图一：BMC的基本组份 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。 液体组份的配比 国际上流行的BMC配方表中大多是以BMC组份中的液体树脂(UP+LSA)总量的百分之一为计算单位，，用PHR(Parts per hundred resin)即每百份树脂的份数作为单位。例如常规的配方表中液体组份的配比是： UP 60phr 两者相加即100phr LSA 40phr 根据低收缩剂在成型中形成微空穴的理论来抵消UP收缩的机理，通常低收缩剂LSA的加入量，是以低收缩剂的实际固含量来控制： A=LSA*B/(UP+LSA) phr [1] 式中：A—低收缩剂在BMC组份中的固含量 phr 一般控制在14～18phr B—配制低收缩剂时，热塑性树脂粒料在单体苯乙烯中的浓度 ％ 常规配制时一般控制在35～45％浓度 UP—UP树脂的加入量 LSA—LSA低收缩剂的加入量，本稿省略了LPA，不分别列出了 LSA一般都采取定向采购，也可以自配，在配方设计时一定要先摸清LSA中热塑性树脂的浓度，浓度的高低直接影响LSA的粘度，粘度过高会影响随后加入粉料时的浸润，有些初入门者往往觉得粘度高时，就认为加些单体苯乙烯St来降粘，用来改善混料时对粉体的湿润，但这不是一个好办法，过量的苯乙烯的加入，在固化时用不完，残留的St会引起许多弊病，诸如强度下降、耐热性变差，甚至在成型中拔高放热峰温度，致使部品表面微裂。一般在配方设计时要校核苯乙烯的含量，控制在45～50phr。 St在BMC中的含量用下式计算： St=LSA*(1-B)+UP*(1-C) [2] 式中：C—UP树脂中不饱和聚酯的固含量％ 一般为65～68％ 见供应商的品质保证书 一般的标准配方，UP的固含量是65％,LSA的固含量是40％，当按照UP:LSA=60phr:40phr时： A=40*0.4/(60+40)=16 phr St=40*(1-0.4)+60*(1-0.65)=45 phr 矿物填料的添加量 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—alumina trihydrate)即含三个结晶水的氧化铝，分子式为Al2O3.3H2O。也可称谓氢氧化铝Al(OH)3主要是利用着火时，结晶水被炽热而释放出水蒸汽能阻隔火焰而起到阻燃作用。 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。通常矿物填料的加入量，取 F=180 ～250 phr [3] 当然根据填料的吸油值、液体树脂糊的基础粘度和是否添加降粘助剂等因素，F的数值可以大大超出上述水平，达到300phr,欧洲更有推出400phr填料加入量的BMC配方。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，故予混料(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。 3.其它辅料的添加量 根椐大量的工厂实践，其它辅料的配比如下： 脱模剂(硬脂酸锌ZnSt,硬脂酸钙CaSt): 4phr左右 增稠剂(氢氧化钙Ca(OH)2,氧化镁MgO): 1～1.2phr 引发剂(过氧化苯甲酸叔丁酯TBPB, 过氧化(2-乙基)己酸叔丁酯TB