一、概論
    1.   BMC(Bulk Molding Compound)又叫團狀模塑料，是由不飽和聚酯樹脂和其他充填材料、增強材料、固化劑、脫模劑、低收縮劑等經充分混煉捏合后而得到的團狀予混物。其生產工藝見圖１：
                  
樹脂體系
填料體系
固化體系    經充分混合
內脫模劑                     樹脂糊          混煉捏合
低收縮劑                                                     BMC材料
顏料色漿                     玻璃纖維     后加入
其他助劑  
圖１　BMC生產工藝
    作為熱固性塑料的一種，BMC具有良好的尺寸精度、良好的耐熱性和優異的絕緣性能，從而被廣泛的應用于馬達塑封、汽車部品、斷路器及精密部件成型當中。國外自八十年代以來，汽車部品中轎車前大燈反光罩使用BMC材料成型占了相當大的比重，主要是由于BMC相比金屬或熱塑性材料來說具有以下特點：
    ①     BMC制車燈反光罩可以達到理想的光滑平整表面，反光光型穩定；
    ②     BMC制品本身具備良好的尺寸穩定性，線膨脹系數較小而且耐熱變形溫度較高；
    ③     BMC流動性較好，可以低壓成型，可以適應形狀比較復雜的模具；
    ④     BMC有良好的機械性能和絕緣性能。
    2. 
    車燈注射成型具有自動化程度高，成型周期短，復雜制件的成型工藝性良好等特點，隨著國內汽車工業的發展，該成型工藝也越來越多的被車燈生產企業所采用。
    BMC的注射成型過程是：將已予混好的BMC料團加入具有一定溫度的料筒中受熱軟化，材料隨螺桿的旋轉而不斷受到剪切、摩擦而繼續升溫，使BMC繼續軟化呈粘流狀態，然后在壓力下經噴嘴和流道注射進入高溫模具中，受熱進入固化過程，此時材料的粘度急劇增加，反應形成玻纖增強、填料填充的網狀體型結構。經過適當時間的保溫固化過程后，開模后可取出具有一定光澤表面和機械性能的BMC制品。[4]

    3. 常用車燈鍍鋁工藝[-page-] 
    注射成型后的車燈表面須經過處理,才能進行鍍鋁。國內各車燈廠家由于自身的資金設備技術力量等因素所限，車燈鍍鋁工藝也盡不相同，大致為：

  
                  圖3    常用車燈鍍鋁工藝
    清洗過程主要是為了除去成型好后車燈表面的油污及雜質等，可以使用專門的水溶性清洗劑，也有使用清水的，洗完后的高溫干燥（180℃~200℃，約1小時左右）是為了除去表面水分及影響鍍鋁的在表面游離的離型劑等。上底漆是為了鍍鋁后的反射表面能與車燈基體更好的結合，防止受熱后鍍鋁表面脫落或剝離。接下來的鍍鋁過程中基本上采用的是真空工藝，使鋁片或鋁絲電加熱熔化后的蒸汽能夠均勻吸附在車燈反射表面，然后上面漆保護鍍鋁表面層。在這整個工藝中，BMC成型材料對車燈鍍鋁表面好壞的影響可以說是相當重要，常見的鍍鋁缺陷例如油污、斑點、鍍膜厚薄不均等都和材料選材及成型有著或多或少的關系。
    二、車燈反光罩用BMC配方
    由于BMC配方針對不同制品形狀、成型方式具有多樣性，而且考慮到對車燈后道成型及鍍鋁工藝可能造成的影響，其配方中各項原材料的選擇和添加量就十分重要，下面我們就對車燈BMC的原材料部分進行簡要的介紹和討論。
    1．不飽和聚酯樹脂
    不飽和聚酯樹脂是由不飽和二元酸、飽和二元酸、二元醇等縮聚而成，然后溶解于交聯單體中所得。根據在不飽和聚酯合成過程中的縮聚反應機理和分子鏈結構，有鄰苯、間苯型、雙酚A型、新戊二醇型等具有不同性能類型的樹脂。典型的不飽和聚酯樹脂的分子鏈結構如下[1]：
     R1、R2、R3分別代表二元醇、不飽和酸和飽和酸中除活性端基以外的基團。
    車燈BMC用不飽和聚酯樹脂一般選用具有高反應性，粘度適中利于對玻纖的添加和浸潤的樹脂，同時應具有較好的力學性能，澆鑄體的熱變形溫度較高，而且成型制品表面應達到“A”級，利于后道的鍍鋁工藝。鄰苯型是較為通用的不飽和聚酯樹脂，但在要求較高的車燈鍍鋁中，表面性能稍顯遜色；雙酚A型樹脂成型品表面有較好的光澤，但是制品機械性能有所下降；間苯型樹脂具有較高的耐熱、耐腐蝕和機械性能，但是成本又較高；新戊二醇型樹脂制品表面平整度好，耐水性優異，但一般來說光澤比雙酚A型稍差，成本也高。
    總之，UP的選擇，要從樹脂的綜合性能、制備材料的穩定性成型性及性價比等多方面來考慮，有時為了使制品具有更好的性能，也可以將兩種甚至更多的樹脂并用以達到好的力學性能和鍍鋁效果。象國內較大的樹脂生產廠商有金陵帝斯曼、常州華日、江蘇富菱等企業，BMC/SMC專用樹脂種類相當豐富，推薦使用的樹脂是P18-902(金陵帝斯曼)、 PS-520（常州華日）等，均有不錯的運用實績。
    2．填料微粉（充填材料）
    車燈用BMC配方中一般選用碳酸鈣微粉作為充填材料，它的使用可以減少制品的收縮率，提高表面光潔度，同時有利于改善制品的機械性能，降低材料的成本。在馬達塑封中常用的氫氧化鋁微粉雖然具有難燃性，但它的價格相比而言較為昂貴，特別是隨著國內電力的緊張有逐步上揚的趨勢，而且氫氧化鋁微粉的添加將對制品的機械強度會帶來影響，故在一般要求的車燈中基本上不考慮使用。
    但是充填材料碳酸鈣的用量不能太多，也不能太少。太多的話容易造成樹脂和填料的浸潤性不好，制品強度變低流動性變差，成型表面有較明顯的流動紋，影響上底漆；太少的話BMC料團粘度過小，注射成型時有自動流膠現象，成型品表面不均一，而且不利于材料成本的控制，當填料的添加量在50%~65%之間時，可以保證注射成型的順利進行。
    同時，車燈配方中使用碳酸鈣的粒徑分布范圍大約在200目到800目之間，通常使用粗粒子和細粒子的混合來保持平均粒徑分布。如果總體粒徑太粗的話，材料較散成型過程當中容易產生裂紋，且制品表面有可視粒狀物，鍍鋁時會有點狀凸起等不良產生；如果粒徑太細材料變硬，成型流動紋明顯，對上底漆有不良影響，這些都是配方設計中需要考慮到的問題。
    3. 增強材料[-page-] 
    短切無堿玻璃纖維是常用的增強材料，BMC常用的玻纖根據其短切長度有3~12毫米，但在車燈成型中為了使制品具有較高的強度，通常選用6~12毫米的玻纖，玻纖太長的話在混料過程中容易折斷擠碎，且在注射成型過程中受到較大的剪切摩擦力，受損產生彎曲取向，反而導致平均長度的下降，使制品強度降低。玻纖的使用雖然能夠提高制品的強度但是玻纖的添加量也不是越多越好，太多的話會使樹脂不容易浸透纖維，反而易造成相分離，導致制品性能的下降和表面缺陷的產生。一般來說，玻纖的含量在15%~25%之間較為合適。
    4．固化體系的選擇
    一般來說，BMC中固化劑的選擇應考慮滿足以下條件：
    ①固化劑儲存，操作的安全性；
    ②室溫下保持穩定不分解，所制BMC的貯存期要長；
    ③在反應溫度下，制品可迅速固化，制品中單體苯乙烯的殘留量要低，制品的固化度要高。
    按照不同廠家的制品要求，成型溫度的不同，需要選擇不同的固化體系。國內大部分的廠家一般成型溫度控制在140~165℃之間，根據實際情況一般可采用TBPB和TBPO的聯合引發體系。（有些情況下可添加延遲劑來控制BMC的固化速度，在這里不做詳細敘述）使用聯合引發劑的機理是可以在降低成型溫度的情況下，高溫固化劑自身分解速度下降，但與此同時低溫固化劑受熱后本身快速分解并放出能量，從而激活體系中的高溫固化劑，使整個固化過程可以在較低溫度下即可加快進行。這樣的話在注射成型中成型溫度可以下降10~20℃，但固化時間卻可縮短10~30秒，同時可獲得較高的制品表面。使用聯合引發劑在保持一定的生產效率的同時，能夠延長模具的使用壽命縮短升溫時間，同時也有利于保持物料中填料、玻纖的性能。
    5.低收縮劑LPA的選擇
    由于UP樹脂固化后有較大的收縮率，因而在BMC配方中需要添加低收縮劑來保證制品的尺寸穩定性、表面光潔和平整度等。常用的LPA有PE 、PMMA、PVAc、PS及其共聚物、PVC及其共聚物等。大部分LPA的收縮控制機理是在升溫時通過LPA的膨脹來抵消UP樹脂的部分固化收縮，而在降溫時UP相的收縮率（指UP達到玻璃化溫度之后的收縮）比LPA的收縮小得多，LPA的收縮在時間上滯后于UP樹脂的固化定型速度，因而只能在熱塑相附近產生收縮而不至于使整個樹脂連續相收縮，冷卻后從而在系統中留下微孔[5]。 PE 、PVC類共聚物分子鏈的柔順性較好，但與UP的相容性較差；PMMA、PVAc、 PS及其共聚物與UP的相容性較好，其中PVAc的玻璃化溫度較之PMMA、PS等為低，低收縮效果也更好一些。從著色性能上來看，PS、PE的著色性良好，PVAc的著色性略差，PMMA則差。需要說明的是，PE 、PVC類低收縮劑等由于和UP的相容性較差，會造成制品性能的下降。
    車燈用BMC低收縮劑的選擇，也要結合LPA與樹脂固化體系的相容性、LPA的熱膨脹性能、與BMC中其他組分的相互作用以及制品的成型溫度等因素來綜合考慮，而且LPA的使用應不至于影響制品的力學、機械、耐熱及表面涂裝性能等，通常來說PVAc、 PS及其改性共聚物的使用較為多一些。
    6.其他離型劑、增稠劑、增韌劑的選擇
    ① 離型劑常用的是硬脂酸類的，有硬脂酸鈣和硬脂酸鋅兩種，從脫模和鍍鋁的效果上來說，兩者的使用并沒有很大的差別。值得一提的是離型劑的使用量過多會影響制品表面，將造成車燈表面的缺陷如凸起、難以上漆或鍍鋁后起泡等，而且會造成制品強度下降。在不影響注射成型時制品離型性的前提下，使用量應盡量減少，控制在1%左右。（壓縮成形時離型劑用量需有所增加）
    近年來，由于在終客戶處發生“霧鏡”現象（指車前燈由于長時間使用產生高熱，離型劑逐漸析出呈霧狀付著于車燈前透明PC罩上，影響照明效果），歐美車燈企業也開始使用BYK-W9050助劑來全部或部分取代硬脂酸離型劑，但不管從脫模效果、制品表面光潔度及成本上來說，硬脂酸類離型劑仍然有著很廣的應用范圍。[-page-] 
    ②     在BMC的制備中，廣泛采用MgO作為增稠劑，典型的增稠曲線見下圖：

                         粘度
                  注射粘度
                  
                  
                  
                  

                  初始粘度                            時間
                  

                             浸漬階段  增稠階段   貯存階段
    影響樹脂糊增稠曲線的因素很多，包括微量水分、樹脂酸價、碳酸鈣的用量、MgO的活性及用量、增稠溫度等，單考慮MgO的用量來說，以適中為宜（0.05%~0.1%），太多則增稠速度過快，在浸漬階段粘度就顯著上升嚴重影響樹脂與玻纖填料的混合浸潤，成型時物料流動性差，制品表面質量及強度下降；太少則起不到增稠的效果，達到適宜注射成型的粘度所需時間變長。
    ③ UP樹脂可用橡膠進行增韌，常用的增韌劑有端乙烯基丁氰橡膠（VTBN）等，需要注意的是，橡膠的增韌效果與其種類、用量、分子量、反應活性等有密切關系，在這里就不做討論了。Pritchard和Gibson曾采用PET纖維和玻璃纖維混雜以改善SMC/BMC的耐沖擊性能[6]，其結果顯示，PET纖維與玻纖混合使用，可以使BMC注射制品的沖擊強度明顯提高，但使用混雜纖維制品表面質量會有一定程度的下降，而且飛邊脫模不易難以去除，關鍵是PET纖維加入過多，也會導致制品熱變形溫度大幅降低。因此，BMC用PET玻纖增韌時應選擇合適的添加量。另外，在大理石色BMC制品中加入的尼龍短玻纖也對提高制品的沖擊強度有一定效果，但在車燈BMC配合當中，較少進行增韌處理。
    三、典型的車燈反光罩用BMC配方

     根據上表所列配方，對其制得的BMC制品進行一系列性能測試，具體數值見下表：
    
    運用車燈BMC 配方設計知識，按上面配方所制的BMC材料在日本NIGATA 350噸BMC射出成型機上，生產國內某公司暢銷車型的前車燈反光罩，其實際量產時車燈成型及鍍鋁的合格率均在90%以上，制品表面質量、力學性能優良，完全滿足車燈反光罩的生產要求，獲得了客戶良好的評價，也證實了本文所述BMC選材及配方設計在實際運用中具有一定的參考價值和指導意義。