改性低密度团状模塑料研究

摘要

BMC(Bulk Molding Compound)称为团状模塑料预混料，它是不饱和聚酯树脂类热固性树脂基体和纤维增强材料及各种填料结合的复合材料。具有代表性的BMC模塑料是由加入了低收缩添加剂的不饱和聚酯树脂与短切玻璃纤维、无机填料、内脱模剂、引发剂、增稠剂及其他成分所组成。和一般的热塑性工程塑料相比，BMC具有良好的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度以及抗蠕变和疲劳性能、较高的耐热性等，其成型制品具有良好的尺寸精度及稳定性，同时还可以根据需要，调节各组分的类型和含量，以获得具有特殊性能要求的产品。随着能源的日益紧张，BMC模塑料的应用范围相当广泛，它的应用要求随之提高，对BMC的轻量化、制品的低收缩性等性能提出了更高的要求，BMC的改性研究成为现今复合材料研究领域热点之一。
　　 本文首先通过研究模压工艺过程中的流变性、制品的力学性能及表面质量确定最优的成型工艺参数，通过研究不饱和聚酯树脂的粘度、玻纤长度及和填料组分配比，以及填料、添加剂的用量确定最优配方。结果表明，工艺参数为成型温度150℃、成型压力7MPa、成型时间为60min时BMC性能较好，玻璃纤维的长度为6mm、玻纤填料质量比为35/35，综合性能较好，为了获得满足某些应用领域要求的轻质高强度BMC产品，我们加入空心陶瓷微珠来改善其性能，本文选用等静压强度17-21MPa、粒子密度为0.7-0.95g/cm3、堆积密度为0.4-0.5g/cm3、粒度范围为45-355μm的微珠进行试验。通过SEM分析微珠分布情况，实验证明，加入相对填料含量40％微珠的时候，制品的密度可以降至1.19，为了保证改性后的BMC具有良好的力学性能，通过选择合适的配比、温度、压力后制成BMC样品测试力学性能和密度，初步选定空心微珠含量在20-30％时可以保证良好的力学性能前提下获得较低密度的制品，同时研究了BMC的阻燃性能及阻燃剂含量对性能的影响因素。
　　 本文采用正交化法确定最佳成型工艺参数，并通过烧失减量法测定玻璃纤维的质量分数，通过转矩流变仪讨论玻璃纤维长度、增稠剂对体系粘度的影响。通过大量的实验数据分析BMC材料的性能影响因素，通过扫描电镜观察BMC材料断面微观形貌，探讨玻璃纤维和填料在BMC材料中的分布情况。