[发明专利]模制SMC制品用的含有机聚合物填料的涂料

说明书

技术领域

本发明提供施加到模制的片状模塑料（sheet molding compound）（SMC）制品的表面上的颗粒填充的聚合涂料组合物以便粉末底漆能静电施加到该表面上。该聚合涂料组合物含有用于静电用途的导电颗粒和可透湿的（moisture-permeable）有机聚合材料颗粒。在加热SMC制品以固化粉末底漆时，该有机聚合材料颗粒允许从加热的SMC制品中逐出的水分扩散透过该聚合涂层。

发明背景

在汽车工业中使用纤维增强的聚合材料制造各种模制的内部和外部部件。聚合材料是合意的，因为与金属片相比，它们具有更高的强度重量比，更好地耐受由风化造成的腐蚀和劣化，并具有更大的设计灵活性。

片状模塑料（SMC）是常用的备模制的纤维增强的聚酯材料。通过将一定量的短纤维分配到负载在薄膜（通常尼龙或聚乙烯）上的热固性树脂前体组合物上，制备SMC。纤维随后分散到该树脂组合物中并穿入其中，在该纤维-树脂混合物上放置另一片薄膜以将它们夹在一起并形成SMC材料包夹层（或封装体）。将这些封装体盘绕在卷绕辊上并储存以老化或熟化适合使该复合材料的粘度达到足以供模制的程度的时间，通常2至5天。当SMC准备模制时，选择或从已老化的封装体上切下模制装料，并置于相对的、互补的加热钢模之间。热和压力作用于各装料以将其成形和固化——激活热固性树脂的聚合——导致聚合材料的固化和模制SMC制品的形成。

代表性的SMC树脂前体组合物由大约（按无纤维计）16.9重量%热固性树脂、2.6重量%苯乙烯单体、13重量%低分布添加剂（low profile additive）、65重量%填料，例如碳酸钙、1.5重量%增稠剂、0.7重量%脱模剂和0.3重量%聚合引发剂构成。增强纤维占最终SMC复合材料的大约27重量%。

要求车身外板（exterior vehicle body panels）具有不含可视缺陷的光滑表面。但是，SMC复合材料中的增强纤维倾向于在模制SMC制品的表面上造成波纹、起泡（blistering）和孔隙形式的美观问题。因此，通常用适当厚的底漆层涂布模制SMC制品以填充和修平这些缺陷，接着涂布一个或多个漆层和光泽层。

静电粉末涂布，而非溶剂基涂布，是所需的涂布模制SMC制品的方法，因为其减少挥发性有机化合物（VOC）排放物和消除材料浪费。静电粉末涂布通过对涂料颗粒和对制品表面施加静电荷以使颗粒朝表面加速来工作。这种有效技术降低过度喷涂并提高涂料颗粒的包裹，由此降低涂料浪费量。静电粉末涂布要求SMC制品表面留住电荷，但SMC复合材料并非固有导电。因此，可以将导电涂料组合物施加到SMC制品表面上以使该表面可接收和留住电荷，并随后静电粉末涂布。

尽管模制SMC制品的粉末涂布是期望和有效的方法，但在SMC制品上静电施加粉末底漆层（其随后加热以熔融、流化和固化底漆颗粒）时，这种技术产生被称作“爆孔（popping）”的表面缺陷。爆孔被认为由粉末底漆层的高温（大约350o F）烘烤过程中SCM复合材料的水分的释气（out-gassing）造成。释气通常涉及固化粉末底漆层内和层表面上的气泡或空隙形成。这些气泡和空隙造成SMC制品上的不适用于汽车工业的涂布表面。另外，爆孔通过造成使复合材料芯暴露在环境条件下的路径而降低SMC制品的寿命。

已经观察到，SMC复合材料内所含的水分越多，爆孔程度越大。因此，传统上认为，通过降低SMC复合材料吸收的水分量或通过密封模制SMC制品的表面以防止加热制品时水分的释气，可以消除这样的爆孔。因此，已配制和使用导电组合物以产生不透湿的导电涂层，例如通过添加无机板状填料。但是，这些组合物不能消除粉末涂布的SMC复合材料表面上的爆孔，并可能实际加剧爆孔，特别是在将粉末涂布的SMC加热至350oF以上时。

如今，粉末涂布的SMC制品表面上的爆孔仍然限制SMC的实际应用，尤其是在汽车工业中。整个工业中需要消除或降低这种爆孔程度的实用方法。

发明概述

根据本发明的实践，在模制SMC制品的表面上施加聚合涂膜。在大多数用途中，这是施加到模制品上的第一涂膜。配制该聚合涂层的组合物以便能随后静电施加适当厚的粉末底漆层并在烘烤粉末底漆层时允许水分逸出SMC制品。

因此，该聚合涂层包含合适量的导电颗粒（如碳颗粒）以便能静电施加粉末底漆层，并含有合适量的可透湿有机聚合填料颗粒。这种聚合涂层的粘合剂树脂可以是例如双组分聚氨酯体系或聚酯和三聚氰胺树脂。