随着SMC的发展,人们对SMC制品的外观色彩装饰要求越来越多样化,越来越严格。着色是美化与装饰制品的主要方法。

    着色剂对SMC工艺与产品性能的影响

    SMC生产过程中的着色剂一般为树脂的0.5~5.0%,通常不会对SMC的工艺性能与制品性能产生显著的或根本性的影响。但是,研究发现,由于无机与有机颜料等着色剂的介入,或多或少还是可能会对SMC的某些性能产生影响,包括在过氧化物介质中的稳定性、与其它组分的反应性、对流动-固化行为的影响、对机械性能等的影响。

    1、对SMC糊储存期的影响

    研究表明,许多颜料会加速引发剂的分解,缩短SMC树脂糊的储存期,并可能达到不能压制的程度。如表一,列出了一些颜料对使用不同引发剂的SMC储存期的影响情况。

表一 着色剂对SMC储存期的影响

 
    注:
    ①着色剂加入量为树脂的5%,引发剂加入量为树脂的1%;
    ②温度为400摄氏度。

    2、对SMC固化特性的影响

    着色剂对SMC固化特性的影响常常会起到促进或抑制固化的作用。例如镉系颜料,其主要成分CdS是强还原剂,当加入树脂中即与强氧化剂的引发剂发生作用,不仅使颜料退色,而且严重降低引发剂的引发固化作用;研究已表明,某些类型的碳黑对SMC的后期增稠及固化反应有明显抑制作用;同样其它多种颜料都能降低引发剂的引发活性,而对SMC固化其阻碍作用,参见表一。

    3、对SMC制品机械性能的影响

    研究表明,着色剂的加入会对SMC制品的机械性能产生一定的影响,如表二列出了一些着色剂的影响情况。

表二 着色剂对SMC制品机械性能的影响

    注:
    ①着色剂加入量为树脂的3%;
    ②玻纤含量为27~29%;
    ③加料面积:40%;
    ④成型压力:700MPa,保温时间:3min;
    ⑤试板厚度:3mm。

    4、对SMC老化性能的影响

    通常,如碳黑、锌白(ZnO)等无机颜料对紫外线有遮蔽保护作用;而大多有机颜料对紫外线老化却有促进作用,因为它能吸收光能且把这部分能量转移给聚合物。

    影响SMC着色性的一些因素

    SMC是一个多组分体系,其着色性是其各组分综合作用的体现。由于颜料对SMC各组分大多是不溶的,它靠在SMC中分散成微粒状由表面遮盖作用而实现着色。影响SMC着色性的因素很多,除了着色剂本身性能之外,还有SMC组分材料及成型工艺等地。在同一SMC配方中使用不同的着色剂,其着色性可能不一样;成功用于一SMC配方的着色剂,在另一SMC配方中不一定成功。

    1、着色剂分散性

    前面已提到,着色剂的遮盖力、着色强度、热稳定性、耐迁移性以及色糊的研磨细度等直接影响到SMC的着色效果。在进行着色剂选择时,预先需要加以充分关注。

    着色剂的分散性对SMC的着色性的影响是比较大的。着色剂必须在SMC成型过程中,能均匀分散在SMC中,才能得到色泽均匀的SMC制品;反之,会导致塑料制件的颜色不均,产生“色点”、“色斑”或泛花。如采用酞菁系列作着色剂时,由于颜料颗粒的聚合作用,形成的大颗粒难再分散,从引起着色不匀。着色剂在SMC中的分散均匀性主要取决于其本身的性能。要达到理想的分散效果,着色剂不应有硬的粒子,质地要柔软。为改善分散效果,还常常在色糊中,混入一定量的特定处理剂。

    着色的均匀性还与色糊制造设备、SMC混合设备的功效有关,与着色剂在SMC配方中其它组分材料的混溶性有关。

    2、其它组分材料

    研究业已表明,低收缩添加剂的种类对SMC着色性起到重要作用。如PS、SBS等对着色剂的亲合力大而很容易着色;如PVAC、EVAC、PMMA等对着色剂的亲合力小而难于着色;PE虽可以着色,但由于本身难于分散而使表面质量变差。

    SMC用玻璃纤维粗纱的浸润剂有两类:即可溶性浸润剂和不可溶性浸润剂。由于用不可溶性浸润剂制得的玻纤本身表面光洁度与外观较差,因此纤维易外露,且难以均匀着色,从而使SMC外观着色性差。对于内着色SMC,一般要求选用可溶性浸润剂处理的玻纤。

    用作填料的CaCO3、Al(OH)3等,本身呈现白色,由于它们的大量加入,会降低颜料的遮盖力。填料越多,遮盖力越低,所显示的色度越浅。上述已提到,为得到一种不均匀的色彩,常故意加入一些结构填料,获得表观颜色不一但又花到恰到好处的装饰效果。

    另外,选用不同的树脂、助剂等,也可能会对SMC着色性产生一定的影响。需要在正式投入生产之前,进行必要的试验验证、确认。

    3、工艺方面

    3.1 制造工艺的影响

    前面已提到,色糊的研磨细度与SMC生产过程中的混合均匀性对SMC的着色性有很大的影响。需提及的是,对于一些着色剂,升温加热增稠可能造成颜色的迁移。SMC的模压粘度是一个非常重要的工艺参数,它由SMC树脂糊增稠程度而得到控制。SMC增稠的好坏,不仅影响其成型工艺性,而且直接影响到其着色均匀性,如增稠粘度不够,则容易出现表面纤维花纹及不均匀着色。

    3.2 模压工艺的影响

    一般来说,随着SMC成型温度的提高,成型时间的延长,会使SMC制品色调变浅。但无休止延长保温时间,则易造成产品表面泛黄。当然,由于加压时机过长、模具温度过高,易形成表面预固化斑,加料面积或加料方式不当,会形成表面流痕,从而表面发花。模具温度过低,保温时间不足,易造成产品表面发乌,失去光泽;模具温度过高,还可能出现退色现象。因此,为保证SMC制品着色的均匀性与一致性,严格控制模压工艺参数至关重要。