Przygotowanie i charakterystyka półsztywnej pianki poliuretanowej przeznaczonej na poręcze samochodowe o wysokiej wytrzymałości.
Podłokietnik we wnętrzu samochodu jest ważną częścią kabiny, która pełni rolę pchania i ciągnięcia drzwi oraz umieszczania ramienia osoby w samochodzie. W przypadku awarii, gdy samochód zderzy się z poręczą, miękka poliuretanowa poręcz i modyfikowany PP (polipropylen), ABS (poliakrylonitryl - butadien - styren) i inne twarde plastikowe poręcze, mogą zapewnić dobrą elastyczność i amortyzację, zmniejszając w ten sposób obrażenia. Miękkie poliuretanowe poręcze z pianki mogą zapewnić dobre wyczucie dłoni i piękną fakturę powierzchni, poprawiając w ten sposób komfort i piękno kokpitu. Dlatego wraz z rozwojem przemysłu motoryzacyjnego i poprawą wymagań ludzi dotyczących materiałów wewnętrznych, zalety miękkiej pianki poliuretanowej w samochodowych poręczach stają się coraz bardziej oczywiste.
Istnieją trzy rodzaje miękkich poręczy poliuretanowych: pianka o wysokiej sprężystości, pianka samoprzylepna i pianka półsztywna. Zewnętrzna powierzchnia poręczy o wysokiej sprężystości pokryta jest powłoką z PVC (polichlorku winylu), a wnętrze to pianka poliuretanowa o wysokiej sprężystości. Podparcie pianki jest stosunkowo słabe, wytrzymałość stosunkowo niska, a przyczepność między pianką a powłoką stosunkowo niewystarczająca. Samoprzylepna poręcz ma warstwę rdzenia piankowego powłoki, jest tania, ma wysoki stopień integracji i jest szeroko stosowana w pojazdach użytkowych, ale trudno jest wziąć pod uwagę wytrzymałość powierzchni i ogólny komfort. Półsztywny podłokietnik pokryty jest powłoką z PVC, która zapewnia dobry dotyk i wygląd, a wewnętrzna półsztywna pianka ma doskonałe wyczucie, odporność na uderzenia, pochłanianie energii i odporność na starzenie, dlatego jest coraz szerzej stosowana we wnętrzach samochodów osobowych.
W artykule tym zaprojektowano podstawową formułę pianki poliuretanowej półsztywnej przeznaczonej na poręcze samochodowe i na tej podstawie zbadano jej udoskonalenie.
Sekcja eksperymentalna
Główny surowiec
Polieteropoliol A (liczba hydroksylowa 30 ~ 40 mg/g), polimeropoliol B (liczba hydroksylowa 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modyfikowany MDI [diizocyjanian difenylometanu, w (NCO) wynosi 25%~30%], katalizator kompozytowy, dyspergator zwilżający (środek 3), przeciwutleniacz A: Wanhua Chemical (Pekin) Co., LTD., Maitou, itp.; Dyspergator zwilżający (środek 1), dyspergator zwilżający (środek 2): Byke Chemical. Powyższe surowce są klasy przemysłowej. Powłoka z PVC: Changshu Ruihua.
Główny sprzęt i instrumenty
Mikser wysokoobrotowy typu Sdf-400, waga elektroniczna typu AR3202CN, forma aluminiowa (10 cm x 10 cm x 1 cm, 10 cm x 10 cm x 5 cm), elektryczny piec dmuchawowy typu 101-4AB, elektroniczna uniwersalna maszyna napinająca typu KJ-1065, super termostat typu 501A.
Przygotowanie formuły bazowej i próbki
Podstawową formułę pianki poliuretanowej półsztywnej przedstawiono w tabeli 1.
Przygotowanie próbki do badania właściwości mechanicznych: kompozytowy polieter (materiał A) przygotowano zgodnie ze wzorem projektowym, zmieszano z modyfikowanym MDI w określonej proporcji, mieszano za pomocą mieszadła wysokoobrotowego (3000 obr./min) przez 3~5 s, a następnie wlano do odpowiedniej formy w celu spieniania i otwarto formę po upływie określonego czasu, aby uzyskać półsztywną uformowaną próbkę pianki poliuretanowej.
Przygotowanie próbki do testu wytrzymałości wiązania: warstwę powłoki PVC umieszcza się w dolnej części formy, a połączony polieter i modyfikowany MDI miesza się proporcjonalnie za pomocą mieszadła wysokoobrotowego (3000 obr./min) przez 3~5 s, a następnie wylewa na powierzchnię powłoki, po czym formę zamyka się, a piankę poliuretanową z powłoką formuje się w określonym czasie.
Test wydajności
Właściwości mechaniczne: 40%CLD (twardość przy ściskaniu) zgodnie z testem standardowym ISO-3386; Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu są testowane zgodnie z normą ISO-1798; Wytrzymałość na rozdarcie jest testowana zgodnie z normą ISO-8067. Wydajność wiązania: Elektroniczna uniwersalna maszyna napinająca jest używana do odklejania skóry i pianki o 180° zgodnie z normą OEM.
Odporność na starzenie: badanie utraty właściwości mechanicznych i właściwości wiązania po 24 godzinach starzenia w temperaturze 120℃ zgodnie ze standardową temperaturą producenta OEM.
Wyniki i dyskusja
Właściwość mechaniczna
Zmieniając stosunek polieteropoliolu A do polimeropoliolu B w podstawowej formule, zbadano wpływ różnego dawkowania polieteru na właściwości mechaniczne półsztywnej pianki poliuretanowej, jak pokazano w tabeli 2.
Z wyników w tabeli 2 wynika, że stosunek polieteropoliolu A do polimeropoliolu B ma znaczący wpływ na właściwości mechaniczne pianki poliuretanowej. Gdy stosunek polieteropoliolu A do polimeropoliolu B wzrasta, wydłużenie przy zerwaniu wzrasta, twardość przy ściskaniu zmniejsza się do pewnego stopnia, a wytrzymałość na rozciąganie i rozdzieranie zmieniają się nieznacznie. Łańcuch cząsteczkowy poliuretanu składa się głównie z miękkiego segmentu i twardego segmentu, miękkiego segmentu z poliolu i twardego segmentu z wiązania karbaminianowego. Z jednej strony względna masa cząsteczkowa i wartość hydroksylowa obu polioli są różne, z drugiej strony polimeropoliol B jest polieteropoliolem modyfikowanym akrylonitrylem i styrenem, a sztywność segmentu łańcucha jest poprawiona ze względu na obecność pierścienia benzenowego, podczas gdy polimeropoliol B zawiera małe substancje cząsteczkowe, co zwiększa kruchość pianki. Gdy poliol polieterowy A stanowi 80 części, a poliol polimerowy B 10 części, kompleksowe właściwości mechaniczne pianki są lepsze.
Nieruchomość obligacyjna
Jako produkt o wysokiej częstotliwości nacisku, poręcz znacznie obniży komfort części, jeśli pianka i skóra się odkleją, dlatego wymagana jest wydajność wiązania pianki poliuretanowej i skóry. Na podstawie powyższych badań dodano różne środki dyspergujące zwilżające, aby przetestować właściwości adhezyjne pianki i skóry. Wyniki przedstawiono w tabeli 3.
Z Tabeli 3 wynika, że różne dyspergatory zwilżające mają oczywisty wpływ na siłę odrywania między pianką a skórą: Zapadnięcie się pianki następuje po zastosowaniu dodatku 2, co może być spowodowane nadmiernym otwarciem pianki po dodaniu dodatku 2; Po zastosowaniu dodatków 1 i 3 wytrzymałość na odrywanie próbki kontrolnej ulega pewnemu wzrostowi, a wytrzymałość na odrywanie dodatku 1 jest o około 17% wyższa niż próbki kontrolnej, a wytrzymałość na odrywanie dodatku 3 jest o około 25% wyższa niż próbki kontrolnej. Różnica między dodatkiem 1 a dodatkiem 3 jest spowodowana głównie różnicą zwilżalności materiału kompozytowego na powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc, aby ocenić zwilżalność cieczy na ciele stałym, kąt kontaktu jest ważnym parametrem do pomiaru zwilżalności powierzchni. Dlatego też przetestowano kąt kontaktu między materiałem kompozytowym a skórą po dodaniu dwóch powyższych dyspergatorów zwilżających, a wyniki przedstawiono na Rysunku 1.
Z Rysunku 1 wynika, że kąt kontaktu próbki kontrolnej jest największy i wynosi 27°, a kąt kontaktu środka pomocniczego 3 jest najmniejszy i wynosi zaledwie 12°. Pokazuje to, że użycie dodatku 3 może poprawić zwilżalność materiału kompozytowego i skóry w większym stopniu, a także łatwiej rozprowadza się na powierzchni skóry, więc użycie dodatku 3 ma największą siłę złuszczającą.
Nieruchomość starzejąca się
Produkty poręczy są prasowane w wagonie, częstotliwość ekspozycji na światło słoneczne jest wysoka, a wydajność starzenia się jest kolejną ważną wydajnością, którą poliuretanowa półsztywna pianka poręczy musi wziąć pod uwagę. Dlatego przetestowano wydajność starzenia się podstawowej formuły i przeprowadzono badanie ulepszeń, a wyniki przedstawiono w Tabeli 4.
Porównując dane w Tabeli 4, można stwierdzić, że właściwości mechaniczne i właściwości wiążące podstawowej formuły są znacząco zmniejszone po starzeniu cieplnym w temperaturze 120℃: po starzeniu przez 12h utrata różnych właściwości, z wyjątkiem gęstości (to samo poniżej) wynosi 13%~16%; utrata wydajności po starzeniu 24h wynosi 23%~26%. Wskazano, że właściwości starzenia cieplnego podstawowej formuły nie są dobre, a właściwości starzenia cieplnego oryginalnej formuły można wyraźnie poprawić, dodając do formuły klasę A przeciwutleniacza A. W tych samych warunkach eksperymentalnych po dodaniu przeciwutleniacza A utrata różnych właściwości po 12h wynosiła 7%~8%, a utrata różnych właściwości po 24h wynosiła 13%~16%. Spadek właściwości mechanicznych jest spowodowany głównie serią reakcji łańcuchowych wywołanych przez pękanie wiązań chemicznych i aktywne wolne rodniki podczas procesu starzenia cieplnego, co powoduje fundamentalne zmiany w strukturze lub właściwościach oryginalnej substancji. Z jednej strony spadek wydajności wiązania wynika ze spadku właściwości mechanicznych samej pianki, z drugiej strony, ponieważ powłoka z PVC zawiera dużą liczbę plastyfikatorów, a plastyfikator migruje na powierzchnię podczas procesu termicznego starzenia tlenowego. Dodanie przeciwutleniaczy może poprawić właściwości termicznego starzenia, głównie dlatego, że przeciwutleniacze mogą eliminować nowo wytworzone wolne rodniki, opóźniać lub hamować proces utleniania polimeru, aby zachować pierwotne właściwości polimeru.
Kompleksowa wydajność
Na podstawie powyższych wyników zaprojektowano optymalną formułę i oceniono jej różne właściwości. Wydajność formuły porównano z ogólną pianką poliuretanową o wysokiej sprężystości do poręczy. Wyniki przedstawiono w tabeli 5.
Jak widać z tabeli 5, wydajność optymalnej formuły półsztywnej pianki poliuretanowej ma pewne zalety w porównaniu do formuł podstawowych i ogólnych, a także jest bardziej praktyczna i lepiej nadaje się do stosowania w poręczach o wysokiej wytrzymałości.
Wniosek
Dostosowanie ilości polieteru i wybranie odpowiedniego środka dyspergującego zwilżającego i przeciwutleniacza może nadać półsztywnej piance poliuretanowej dobre właściwości mechaniczne, doskonałe właściwości starzenia cieplnego itd. Na podstawie doskonałych właściwości pianki, ten produkt z wysokowydajnej półsztywnej pianki poliuretanowej można stosować do materiałów zderzakowych w pojazdach, takich jak poręcze i stoły przyrządowe.
Czas publikacji: 25-07-2024