SMC内着色技术研究

      目前人们对SMC制品的外观装饰要求越来越多样化，越来越严格。着色是美化装饰制品的主要方法。如何生产出色彩丰富、色泽持久的SMC制品已成为当前SMC研究的主要方向之一。

      SMC的着色方法有2种，①外着色技术，即对SMC成型制品采用不同的方法进行上面喷涂，从而得到所要求的外观色调与装饰效果。通常采用传统的涂装工艺方法，其过程大致为：SMC制品→打磨→刮腻子→底画调整→底涂→研磨→中涂→面涂。当然也可以采用模内涂饰(1MC)技木、丝网印刷技术、化学电镀技术等来实现。②内着色技术，即在SMC树脂糊配方K中加入各种有效的着色剂，从而得到内外均—的色调与装饰。按相关颜色标准内着色是SMC的一个优点。随着SMC技术的发展与应用领域的扩大，采用诸如钢粉、聚酯、石英、玻璃微珠及着色聚合物颗粒等结构填料，加入到SMC配方中可得到奇佳的外观着色与装饰效果。SMC内着色制品的典型应用包括座椅、桌面、厨房洗涤池，浴缸、淋浴间、电话外壳、化拄，以及冰箱、洗衣机、电熨斗、加湿器、空气清新器等壳体和水箱、天棚扳、外墙板等建筑材料。至今，国外对SMC制品的内着色已经有了较为系统的研究，但国内仅有零散的研究报道。

      传统上，着色剂包括染料和颜料两大类。染料是具有强烈着色能力的有机化合物，能济于树脂或

溶剂中，由于其耐热性、耐光性、耐化学性、耐迁移性差，所以—般不用于SMC内着色；用于SMC内着色的主要是颜料，它可分为无机颜料和有机颜料两种，其对比如表1所示。

表1 无机颜料与有机颜料的对比

项目	无机颜料	有机颜料
遮盖力	很好	一般
着色强度（光泽与亮度）	低	高
耐温性（热稳定性）	达500℃	150~200℃
光稳定性	好	好
价格	便宜	较贵

       具体选用何种着色剂进行SMC内着色，在很大程度上取决于SMC成型加工温度与时间、SMC其它组份的存在以及SMC制品的最终用途。但首先需考虑的是该颜料的热稳定性能否承受其加工温度与时间。表2列出了常用SMC内着色剂及其性能，可根据具体要求选择。着色剂的具体选择原则为①有良好热稳定性，其分解温度高于SMC模压成型温度；②有良好的光稳定性，在光的作用下不退色划或变色太快；③在树脂糊中易分散，不迁移；④色彩鲜艳着色力大；⑤对SMC的加工性(包括储存性、增稠性、流动性、固化特性等)与使用性能(如物理机械性能、老化性能，电性能等)无影响；⑥无毒，不污染产品；⑦来源丰富，价格适中。

                表2 常用着色剂及其性能

 

		着色剂	色泽	耐热性	耐光性	耐迁移性
无 机 颜 料		钛白（TiO2）	白	良	优	优
		氧化铁系	红/黄/蓝/黑	良	良	优
		镉系	红/黄	良	良	优
		钴蓝	蓝	良	良	优
		碳黑	黑	良	良	优
有机颜料	偶氮系	单偶氮类	紫/红/棕	一般	一般	一般
		双偶氮类	红/橙/黄	尚可	良	良
		缩合偶氮类	红/橙/黄/棕	尚可	良	优
	多环系	酞菁系列	蓝/绿	良	优	优
		异吲哚满系	红/黄	良	优	优
		喹吖啶系	红/紫	良	优	优
		二口恶嗪系	紫	尚可	优	优

       由于颜料的分散性对其着色力有很大影响，同时为便了带多个分支混合系统的SMC机组着色剂走泵的需要。通常需将着色剂做成色糊，现在常见的大多为预混的色糊。这此色糊常用无电体的聚脂树指为载体。经三辊研磨机等设备粉碎碾细，制成浆料。颜料在色糊中的比例一般为：有机颜料10~30％，无机颜料50~70％。根据工艺要求，色糊的粘度可以不同。如果单纯的着色剂不能满足色调与装饰要求，则可以进行拼色、配色。配色有人工配色与电脑配色，配色的准确与否通常以标准色板为对

       比依据，采用目测法和仪器检测法予以判定。色糊的制造与配色是SMC内着色研究中不可或缺的技术。市场上色糊有现成混合糊和单一颜色糊。现成混合色糊易于使用，不需要配色工作，但缺点是只能提供一个颜色。若使用者购买单一色糊，则可以通过多种单一色糊的调配得到多种颜色。对于储存时间较长的色糊，使用前最好搅拌均匀。为有效防止配制好的色糊在行放过程中出现沉降和微差分离现象，常有选择性地加入某些特殊的添加剂或助剂，可取得满意的效果。

      采用常规的着色剂是为厂实现均匀的着色效果。但在特殊情况下，需要实现表现颜色不一的装饰效果，如均匀的表面彩色斑点或无规则的多彩效果等，这就需要在SMC配方中加入特殊的结构填料。SMC装饰用结构填料具有不同的种类，包括铝片、聚酯、石英、玻璃微珠和着色聚合物颗粒等。结构铝填料与环氧树脂一起喷涂，并在高温下加热。颗粒尺寸接近0.2×0.2mm，呈矩形或六角形，厚度约为11μm。该填料具有良好的抗紫外线能力，耐温达230℃。聚酯填料采用饱和倒聚酯，可以象铝填料一样用环氧树脂进行涂覆，其颗粒结构与铝填料相近。耐温170℃，具有极好的亮度和抗紫外线能力。云母电是合适的着色用结构填料，其选用的颗粒尺寸约为40~900μm，莫氏硬度为2~3。由于它表面光滑，对SMC成型模具表面磨损小，模具表面可不镀铬。装饰用石英采用外覆饱和聚酯树脂的晶体砂，选用粒径为0.1—0.6mm和3.6—6.Omm，单独使用或混合使用。石英耐化学性、耐刻划、耐压、耐磨(莫氏硬度为7) 由于其(硬度较高，SMC成型模具须耐磨性好，玻璃微珠的使用已有很长时间。它是涂覆了特殊粘接剂的玻璃珠，对SMC的流动性具有重要影响。它与着色树脂体系配合使用。可产生有趣的装饰效果，并具有极佳的耐磨性。结构填料可在传统SMC机组没备中使用，但是需要特殊的混合与配料技术。采用上述结构填料制得的SMC除了可以达到某些特殊的表面装饰效果外，还具有极佳的物理与电性能，以及非常好的耐候性与颜色牢固性。

       SMC生产中着色剂一般为树脂的0.5～5.0％，不会对SMC的工艺性能与制品性能产生显著的影响。但是，无机与有机颜料等着色剂的介入还是会对SMC的某些性能产生影响，例如在过氧化物介质中的稳定性、与其它组分的反应性、对流动—固化行为和机械性能等。

       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。表3列出了一此颜料对使则不同引发剂的SMC储存期的影响情况

表 3 着色剂对SMC储存期的影响

着色剂	1，1一二（叔丁基过氧） 环已烷/h	1，1一二（叔丁基过氧）-3,3,5一三甲基环已烷/h	过氧化苯甲酸叔丁酯/h
未加	29	36	16
碳黑	31	32	3
铁黑	21	30	3
铁红	17	23	5
金黄糊	20	29	7
二氧化钛	29	35	15

注：着色剂加入量为树脂的5%，引发剂加入量为树脂1%；温度为40℃

着色剂通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，加入树脂中即与强氧化剂的引发剂发乍作用，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。其它多种颜料也能降低引发剂的引发活性，对SMC固化起阻碍作用。

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4列出了一些着色剂的影响情况。

表4 着色剂对SMC制品机械性能的影响

着色剂	SMC弯曲强度/ Mpa	SMC lzod冲击强度/J·cm-2
钴蓝	182	45.0
钛白	172	38.1
锌钡白	199	60.3
酞菁蓝	204	68.6
汉沙黄	226	62.1
未加	218	74.9

      注：着色剂加入量为树脂的3%；玻纤含量为27~29%；加料面积为40%；成型压力为700Mpa,保温时间为3min；试板厚度为3mm。

      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。

       SMC是一个多组分体系，其着色性是具备组分综合作用的体现。由于颜料对SMC各组分大多是不溶的，主要在SMC十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。

       前面已提到，着色型的遮盖力、着色强度、热稳定件、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、着色剂须能均匀分散在SMC中，才能得到色泽均匀的SMC制品；反之，会导致制件颜色不均，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，形成的大颗粒难分散，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，着色型不应有硬的粒子。质地要柔软。为了改善分散效果，还通常在色糊，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。

       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舄着色；如PVAc、EVAC、PMMA等对着色剂的亲合力小而堆于着色；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，既可溶性浸润剂和不可溶性浸润剂用不溶性浸润剂制得的玻纤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等呈白色。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。上述提到，为得到一种不均匀的色彩，常故意加入—些结构填料，获得特殊的装饰效果。

另外，不同的树脂、助剂等也可能会对SMC着色性产生一定的影响。在正式投入生产前，进行必要的试验验证和确认。

      色糊的研磨细度与SMC生产过程中的混合均匀性对着色性有很大的影响，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，由SMC树脂糊增稠程度控制。SMC增稠的好坏，不仅影响成型工艺性，而且直接影响到着色均匀性。如增稠粘度不够，则容易出现表面纤维花纹丑不均匀着色。

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。甚至造成产品表面泛黄。同时由于加压时间过长、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。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。

      内着色是实现SMC制品表面装饰的主要方法之一，通常采用有机与无机颜料作为着色剂而获得色彩鲜艳的均匀着色，也可采用结构填料作专用色剂而获得特殊的装饰奇效。着色剂的使用在一定程度上会影响SMC的工艺性能与制品性能，在选用时加以注意，必要时预先应进行试验验证。内着色