【复材资讯】开发用于户外应用的BMC和SMC

来源：中国复合材料学会

众所周知，块状模塑料（BMC）和片状模塑料（SMC）具有轻巧的特性，可产生持久的产品。正在进行的研究正在将这些材料用于更苛刻的环境和应用中。现在可以配制模塑料，用于低密度应用，汽车外饰和户外应用。传统上，这些材料在暴露于室外环境时需要进行涂层或喷漆。但是如今，配方设计方面的考虑因素可以最小化甚至消除对涂层的需求。这使得化合物的物理性质和固有颜色可用于产品中，而无需额外的步骤和涂覆成本。

户外降解

模塑料容易受到许多外部因素的影响，包括热，冻结/融化，湿气和紫外线。这些元素在化妆品和物理上都会降解该化合物。外观变化包括粉化，褪色和玻璃纤维起霜。这些变化虽然仅仅是外观，但会使产品在人行道上的触觉面板或电气箱盖等应用中表现不佳。物理变化会影响产品的拉伸，弯曲和冲击性能。为了克服这些问题，在选择原材料和BMC / SMC的过程中，必须将耐室外暴露性纳入选择范围。

配方设计

在配制用于户外暴露的模塑料时，第一步是选择正确的组件。但是，重要的是不要只看每个组件，而要看它们如何整体相互作用。BMC / SMC中的每种组分都可以显示出不同的耐候性，尤其是树脂，填料，增稠剂，玻璃纤维和颜料。

树脂化学是一个开始考虑您的成型模塑料在户外性能如何的好地方。间苯二甲酸和马来酸酯基树脂通常在耐候性方面比邻苯二甲酸基不饱和聚酯树脂更好。乙烯基酯和芳族环氧树脂通常因其耐候性而闻名，但稳定剂包装可以改善它们。与芳族环氧树脂相比，脂肪族环氧树脂的耐候性非常好，是户外应用的理想选择。树脂生产商还生产具有定制化学的特种树脂，这些树脂具有出色的抗紫外线性。填料的选择还有助于或降低模塑料的耐候性。例如，三水合铝优于碳酸钙。

另外，玻璃纤维的选择还很大程度上影响了BMC / SMC在外部的表现，这是因为玻璃纤维上的胶料，该胶料是化合物与玻璃之间的粘结界面。如果尺寸在耐候性上降低，则该接口将受到损害，从而导致性能下降。双酚A上浆剂的化学性质表现出较差的耐候性，并且可能导致BMC / SMC在室外应用中的性能下降。

现在，在某些SMC配方中发现了碳纤维，并且碳纤维在风化条件下会显示出降解的迹象。碳纤维可用糊剂中的颜料和稳定剂稳定，这将使其在耐候性方面表现良好。

颜料在风化中的性能通常是人们首先想到的，因为产品颜色的变化是如此明显。炭黑通常比其他类型的颜料更容易掩盖风化失效。其他颜色（尤其是红色和黄色）通常显示较差的性能。应该注意的是，高质量颜料通常在风化过程中表现出更好的抗色移性。如果树脂选择不佳并开始粉化或变色，则可能浪费此优势。

BMC / SMC配方中的其他成分，例如低调添加剂，抑制剂和单体，也会影响耐候性，尤其是吸湿性和抗紫外线性。这些中任何一个的性能差都会改变最终化合物的性能。

通过向模塑料中添加特殊化学物质（包括抗氧化剂，紫外线吸收剂和自由基清除剂）可以增强耐候性。每种化学品都有不同的机制来增强化合物的耐候性，尽管添加这些化学品可能会对化合物中基础材料的耐候性产生正面或负面的影响。BMC / SMC原材料供应商通常会在产品本身中定制特殊化学品的混合物，以增强产品的耐候性能。

复合成型会影响产品在户外气候下的表现。最常见的故障之一是随着树脂顶层的降解，玻璃暴露出来。这不仅在外观上是不可接受的，而且还会影响产品的物理性能。玻璃必须充分润湿，以保持与化合物的良好粘合。使用正确的增稠剂和适当的成型粘度对于在玻璃上形成坚固的富含树脂的层并确保耐候性至关重要。

最后，成型零件的质地常常被忽略。质地会影响化合物暴露于天气中的量，污垢/盐如何堆积以及水如何冻结和融化，从而改变化合物的降解。

测试耐候性

修改配方和造型以制造出更加户外稳定的产品需要进行测试以确认。我们不想等待来自不同位置的5、10甚至20年的暴风雨来获取反馈。许多行业使用加速风化方法来预测和关联直接的室外暴露结果。加速老化测试主要由荧光灯或氙弧灯（一种专用的气体放电灯）光源定义。氙弧灯可紧密模拟太阳光，并可以设置不同的波长滤光片和暴露于水。

ASTM G155是Xenon-Arc常用的标准化测试。汽车行业依靠SAE J2527进行标准化测试来预测结果。荧光灯测试使用更小，更便宜的设备，但不模拟太阳光谱。有时会使用诸如ASTM G154之类的方法，但已知所产生的结果并不代表室外暴露于阳光下。

总而言之，该行业拥有许多工具来配制，模制和测试用于户外应用的产品。耐候性化合物是使用BMC / SMC寻找新的和创新的解决方案的努力的一部分，可以帮助它们在市场上长寿。

文章来源：复合材料网

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