增效填料组合物及其低密度片状模塑料制造技术

本公开内容主要涉及用于片状模塑料的树脂配制物。具体地，但非以限制方式，本公开内容涉及低密度热固性片状模塑料（ＳＭＣ），其包含处理过的无机粘土、热固性树脂、低收缩添加剂、增强剂、低密度填料、并基本上不含碳酸钙。该热固性ＳＭＣ用于制备具有Ａ级表面质量（的外部和结构热固性制品，例如汽车部件和面板等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及用于片状模塑料(molding compound)的树脂配制物。 特别地而非限制地，本专利技术涉及低密度热固性片状模塑料(SMC),其包含有 机改性粘土、无机粘土、热固性树脂、低收縮剂(lowprofile agent)、增强剂、 低密度填料、并且基本上不含碳酸钙。该热固性SMC用于制备具有A级表 面质量(Class A Surface Quality)的外部和结构热固性制品例如机动车部件、 面板等。
技术介绍
以下给出的信息并非本专利技术确认无疑的现有技术，而是仅仅为帮助读者 理解而给出。运输业广泛采用由片状模塑料(SMC)形成的标准化复合部件。包含不饱 和聚酯玻璃丝增强塑料(FRP)的片状模塑料由于其抗腐蚀性、强度和抗毁坏性 而广泛用于外部物体面板的应用。汽车行业对这些物体面板的表面外观有非 常严格的要求。 一般把合乎需要的光滑表面称作"A级"表面。用激光光学 反射图像分析似LORIA)测量，表面质量(SQ)由三种测量值决定——阿什兰 (Ashland)指数(AI)、图像清晰度(DOI)和桔皮面(OP)。具有A级SQ的SMC — 般定义为AK80， DOI^70(数值范围0-100)，并且OP》7.0(数值范围0-10)。模塑复合制品为加工成形的固体材料，是由把两种或更多种具有各自独 有特性的不同材料结合而形成的新材料，其结合性能在预期用途中优于单独 的起始材料的性能。 一般地，模塑复合物品通过固化包含包埋于聚合物基质 的纤维材料例如玻璃纤维的成形片状模塑料(SMC)形成。纤维束的机械性能较低，但作为粘合剂的聚合物基质把纤维粘合在一起，增强了单根纤维的强度。粘合的纤维提供刚性，并且赋予模塑复合制品结构强度，当模塑复合制 品受到环境应力时，聚合物基质也防止了纤维的分离。模塑复合制品的聚合物基质由热固性树脂形成，其与用于制备SMC的 纤维混合。热固性聚合物由固化反应不可逆地"凝固"，并且在加热时不软化 或熔化，因为其固化后发生了化学交联。热固性树脂的实例包括酚醛树脂、 不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚氨基甲酸酯-形成树脂和环氧树脂。尽管由基于热固性聚合物的SMC制得的模塑复合制品一般具有良好的 机械性能和表面光洁度，这是通过在SMC中加载高含量填料实现的。然而， 这些填料增加了SMC重量，这是不合乎需要的，特别是当它们用于制造汽车 或其他使用昂贵燃料的交通工具的部件时。因此，为了改善燃料效率，存在 开发这样的SMC的兴趣，该SMC能提供模塑复合制品良好的机械性能并具 有较低的密度。另外，当使用高活性不饱和聚酯作为制造复合材料的热固性聚合物时， 高含量填料的使用尤其成为一个问题。由使用高活性不饱和聚酯树脂的SMC 配制物制成的模塑复合制品常常在固化过程收缩。收縮由低收縮添加剂(LPA's)和大量的填料例如碳酸钙和高岭土得以控制。尽管所得到的模塑复合制品具 有优良的强度和表面外观，但是复合材料的密度高， 一般1.9-2.0g/cm3。因此， 当用于如汽车车身部分，附加的重量降低了燃料效率。美国专利6，287，992涉及了一种热固性聚合物复合材料，其包含环氧乙烯 基酯树脂或不饱和聚酯基质，具有分散于其中的衍生自多层无机材料的粒子， 其中的粒子具有亲有机物质的性能。具有亲有机物质的性能的多层无机材料 在聚合物基质中的分散使得层状无机材料的平均层间距显著增大，形成纳米 复合材料。尽管该专利公开了此聚合物复合材料，但未公开模塑复合材料制 品及其机械性能，例如抗拉强度(psi)、模量(ksi)、伸长率CKO和热变形温度CC)， 也没有公开包含增强剂、LPA和填料的SMC的制备，使用6，287，992专利的 SMC的问题在于用SMC制备的模塑品会明显收縮并受至IJ显著的内部应力， 导致在模塑品中形成裂缝。 美国专利5,585,439公开了由不饱和聚酯树脂制得的SMC，并教导了若 在SMC中加入低收缩添加剂(LPA)， SMC的机械性能可得以改善。然而，此 专利未教导或建议在SMC中使用纳米复合材料。5，585,439专利中公开的SMC 的问题在于，当单独使用LPA's时，没有大量的填料(例如碳酸钙和高岭土)， 由此制得的模塑品具有微观的和宏观的空隙，这导致模塑品强度很低。因此， 除LPA's夕卜，需要大量的常规填料以获得模塑品优良的强度和表面外观。不饱和聚酯树脂固化吋一般收缩基于体积的5-8%。在FRP中，这导致 非常粗糙表面，因为玻璃纤维在当它们周围的树脂收缩时产生峰值和谷值。 已开发了热塑性低收缩添加剂(LPA)以促进这些材料满足严格的A级表面的 表面光滑度要求。典型地，LPA是能通过在固化树脂中产生广泛的微孔而补 偿固化收缩的热塑性聚合物。现在可以配帝i坏饱和聚酯树脂以满足或超过广 泛用于这些应用的金属部件的光滑度。除LPA's之外，酉己帝,包含大量无机填料如碳酸钙(CaC03)。这些填料以两种关键的方式影响这些组合物的表面光滑度。第一，填料稀释了树脂混合 物。典型地，以重量计，在配制物中可能有两倍于填料的树脂。这减小了整 个组合物的收缩，只是因为有较少的材料发生收缩。填料的第二功能在于协 助产生固化树脂中LPA相中的微孔。近年来，为了改善里程油耗，汽车制造商有降低汽车重量的压力。因为 比重较低，FRP，s与竞争性材料相比具有优势，先前提到的填料导致部件比必 需的更重。大部分无机填料密度相当高。最常使用的填料碳酸钙具有大约 2.71g/cc的密度，而固化不饱和聚酯的密度大约1.2g/cc。平常的在物体面板中 应用的FRP材料密度大约1.9g/cc。如果保持不饱和聚酯FRP's的其他优良性 能的同时，密度减少10到20%，就能实现显著地减轻重量。然而，当密度降低时，保持A级SQ变得困难。工业上需要具有A级SQ 的低密度SMC。工业上需要这样的SMC配制物的需求，即能保持机械性能 和基质硬度并不增加糊状粘度到高于SMC片材制备要求的范围。其他目标及优点在下文中将更明显
技术实现思路
本专利技术针对现有技术未满足的需要，提供了能固化为具有A级表面质量 的结构的低密度片状模塑料。本专利技术的一方面提供包含SMC糊状配制物和纤维增强粗纱的低密度 SMC。更进一步的方面，SMC糊包含包括分散的纳米粘土、硅藻土 (diatomacious earth)和高岭土的填料组合物。将填料置于热固性树脂和活性 单体的混合物内中。更进一方面，SMC糊包含添加剂以调节多方面的性能。 一方面提供了本专利技术的SMC糊，该SMC糊包含显著降低含量的碳酸钙(包 括完全不使用)或具有相似密度的填料。进一方面，SMC糊的密度不超过约 1.25g/cm3。本专利技术的一方面提供包含本专利技术的SMC糊和纤维增强材料如纤维粗纱 的低密度SMC。 一方面提供密度小于约1.6g/cm3的本专利技术的SMC。进一方面 提供本专利技术的SMC可任选包含添加剂，以保持韧度和A级SQ，如"橡胶冲 击改性剂"增韧UPE树脂、选择性的交联剂、和域改善热塑性的低收缩(low profiling)添加剂(LPA's)效率的增强添力B剂。进一方面提供，本专利技术的SMC 可任选包含云母、硅灰石(CaSi03)、高岭土、石墨、磨碎的碳纤维、纤维素基 填料、以及类似原料。本专利技术提供由热塑性低本文档来自技高网...

【技术保护点】
片状模塑料糊（ＳＭＣ－糊）配制物，包含：热固性树脂；烯键式不饱和单体；低收缩添加剂；和纳米粘土填料组合物；其中所述的ＳＭＣ－糊密度低于１．２５ｇ／ｃｍ↑［３］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H特瓦尔多斯卡巴克斯特，MJ萨姆纳尔，DH费希尔，
申请(专利权)人：亚什兰许可和知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]