Przygotowanie i charakterystyka półsztywnej pianki poliuretanowej na poręcze samochodowe o wysokich parametrach użytkowych.
Podłokietnik we wnętrzu samochodu to ważny element kabiny, który pełni funkcję pchania i ciągnięcia drzwi oraz umieszczania ramienia osoby w samochodzie. W sytuacji awaryjnej, gdy samochód zderza się z poręczą, miękka poręcz z poliuretanu i modyfikowany PP (polipropylen), ABS (poliakrylonitryl - butadien - styren) i inna poręcz z twardego tworzywa sztucznego mogą zapewnić dobrą elastyczność i bufor, zmniejszając w ten sposób obrażenia. Poręcze z miękkiej pianki poliuretanowej zapewniają dobre wyczucie dłoni i piękną teksturę powierzchni, poprawiając w ten sposób komfort i piękno kokpitu. Dlatego wraz z rozwojem przemysłu motoryzacyjnego i wzrostem wymagań ludzi dotyczących materiałów stosowanych we wnętrzach, zalety miękkiej pianki poliuretanowej w poręczach samochodowych stają się coraz bardziej oczywiste.
Występują trzy rodzaje miękkich poręczy poliuretanowych: pianka wysokoelastyczna, pianka samoskorupowa i pianka półsztywna. Zewnętrzna powierzchnia poręczy o wysokiej sprężystości pokryta jest powłoką z PCV (polichlorku winylu), a wnętrze stanowi pianka poliuretanowa o wysokiej sprężystości. Podparcie pianki jest stosunkowo słabe, wytrzymałość jest stosunkowo niska, a przyczepność pomiędzy pianką a skórą jest stosunkowo niewystarczająca. Poręcz nieocieplana ma piankową warstwę rdzenia, 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 skórą PCV, skóra 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 w użytkowaniu wnętrze samochodu osobowego.
W artykule opracowano podstawową recepturę półsztywnej pianki poliuretanowej do poręczy samochodowych i na tej podstawie zbadano jej udoskonalanie.
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. Zmodyfikowany MDI [diizocyjanian difenylometanu, w (NCO) wynosi 25% ~ 30%], katalizator kompozytowy, środek zwilżający (środek 3), przeciwutleniacz A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou itp.; Zwilżający środek dyspergujący (Środek 1), zwilżający środek dyspergujący (Środek 2): Byke Chemical. Powyższe surowce są klasy przemysłowej. Skóra podszewki z PCV: Changshu Ruihua.
Główny sprzęt i instrumenty
Mikser szybkoobrotowy typu Sdf-400, waga elektroniczna typu AR3202CN, forma aluminiowa (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), piekarnik elektryczny typu 101-4AB, elektroniczna uniwersalna maszyna napinająca typu KJ-1065, super typ 501A termostat.
Przygotowanie receptury podstawowej i próbki
Podstawowy skład półsztywnej pianki poliuretanowej przedstawiono w tabeli 1.
Przygotowanie próbki do badania właściwości mechanicznych: kompozytowy polieter (materiał A) przygotowano według wzoru projektowego, zmieszano z modyfikowanym MDI w określonej proporcji, mieszano szybkoobrotowym urządzeniem mieszającym (3000 obr/min) przez 3~5 s , następnie wlewa się do odpowiedniej formy w celu spieniania i otwiera formę w określonym czasie, aby uzyskać półsztywną próbkę uformowaną z pianki poliuretanowej.
Przygotowanie próbki do badania przyczepności: w dolnej matrycy formy umieszcza się warstwę powłoki PCV, a połączony polieter i modyfikowany MDI miesza się w odpowiednich proporcjach i miesza za pomocą wysokoobrotowego urządzenia mieszającego (3 000 obr/min) ) przez 3~5 s, następnie wylewa się na powierzchnię naskórka, formę zamyka się i w określonym czasie formuje się piankę poliuretanową wraz z naskórkiem.
Test wydajności
Właściwości mechaniczne: 40%CLD (twardość na ściskanie) zgodnie ze standardowym testem ISO-3386; Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu badane są zgodnie z normą ISO-1798; Wytrzymałość na rozdarcie jest testowana zgodnie z normą ISO-8067. Wydajność wiązania: Elektroniczna uniwersalna maszyna napinająca służy do odrywania skóry i pianki pod kątem 180° zgodnie ze standardem OEM.
Efekt starzenia: Zbadaj utratę właściwości mechanicznych i właściwości wiązania po 24 godzinach starzenia w temperaturze 120 ℃ zgodnie ze standardową temperaturą producenta OEM.
Wyniki i dyskusja
Własność mechaniczna
Zmieniając stosunek polieteropoliolu A i polimeropoliolu B w recepturze podstawowej, zbadano wpływ różnej dawki polieteru na właściwości mechaniczne półsztywnej pianki poliuretanowej, co przedstawiono w tabeli 2.
Z wyników przedstawionych w tabeli 2 wynika, że stosunek polieteropoliolu A do polimeropoliolu B ma istotny wpływ na właściwości mechaniczne pianki poliuretanowej. Gdy wzrasta stosunek polieteropoliolu A do polimeropoliolu B, zwiększa się wydłużenie przy zerwaniu, twardość na ściskanie w pewnym stopniu maleje, a wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość na rozdzieranie niewiele się zmieniają. Łańcuch molekularny poliuretanu składa się głównie z segmentu miękkiego i segmentu twardego, segmentu miękkiego z poliolu i segmentu twardego z wiązania karbaminianowego. Z jednej strony względna masa cząsteczkowa i liczba hydroksylowa obu polioli są różne, z drugiej strony polimeropoliol B jest polieteropoliolem modyfikowanym akrylonitrylem i styrenem, a sztywność odcinka łańcucha jest poprawiona dzięki istnienie pierścienia benzenowego, natomiast polimeropoliol B zawiera substancje drobnocząsteczkowe, co zwiększa kruchość pianki. Gdy polieteropoliol A wynosi 80 części, a polimeropoliol B wynosi 10 części, kompleksowe właściwości mechaniczne pianki są lepsze.
Właściwość klejenia
Jako produkt o dużej częstotliwości prasowania, poręcz znacznie obniży komfort części, jeśli pianka i skóra złuszczają się, dlatego wymagane jest połączenie pianki poliuretanowej ze skórą. Na podstawie powyższych badań dodano różne zwilżające dyspergatory w celu zbadania właściwości adhezyjnych pianki i naskórka. Wyniki przedstawiono w tabeli 3.
Z tabeli 3 wynika, że różne zwilżające dyspergatory mają oczywisty wpływ na siłę odrywania pomiędzy pianką a naskórkiem: Po zastosowaniu dodatku 2 następuje zapadnięcie się piany, co może być spowodowane nadmiernym otwarciem piany po dodaniu dodatku 2; Po zastosowaniu dodatków 1 i 3 wytrzymałość na odpędzanie próbki ślepej ulega pewnemu wzrostowi, a siła odpędzania dodatku 1 jest o około 17% większa niż w przypadku próbki ślepej, a wytrzymałość dodatku 3 na odpędzanie wynosi około 25% większa niż w przypadku próbki ślepej. Różnica pomiędzy dodatkiem 1 i dodatkiem 3 wynika głównie z różnicy w zwilżalności materiału kompozytowego na powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc, aby ocenić zwilżalność cieczy na ciele stałym, kąt zwilżania jest ważnym parametrem mierzącym zwilżalność powierzchni. W związku z tym zbadano kąt zwilżania materiału kompozytowego z naskórkiem po dodaniu dwóch powyższych zwilżających dyspergatorów, a wyniki przedstawiono na rysunku 1.
Z rysunku 1 wynika, że kąt zwilżania ślepej próbki jest największy i wynosi 27°, a kąt zwilżania środka pomocniczego 3 jest najmniejszy i wynosi tylko 12°. Pokazuje to, że zastosowanie dodatku 3 może w większym stopniu poprawić zwilżalność materiału kompozytowego i naskórka oraz łatwiej jest go rozprowadzić na powierzchni naskórka, dlatego zastosowanie dodatku 3 ma największą siłę zdzierania.
Starzenie się majątku
Produkty do poręczy są prasowane w samochodzie, częstotliwość ekspozycji na światło słoneczne jest wysoka, a odporność na starzenie to kolejna ważna cecha, którą musi wziąć pod uwagę półsztywna pianka poliuretanowa do poręczy. W związku z tym zbadano odporność preparatu podstawowego na starzenie i przeprowadzono badanie poprawy, a wyniki przedstawiono w tabeli 4.
Porównując dane w Tabeli 4 można stwierdzić, że właściwości mechaniczne i właściwości wiążące preparatu podstawowego ulegają znacznemu pogorszeniu po starzeniu termicznym w temperaturze 120℃: po starzeniu przez 12h następuje utrata różnych właściwości z wyjątkiem gęstości (to samo poniżej) wynosi 13% ~ 16%; Spadek wydajności w wyniku 24-godzinnego starzenia wynosi 23% ~ 26%. Wskazuje się, że właściwości starzenia pod wpływem ciepła podstawowej formuły nie są dobre, a właściwości starzenia pod wpływem ciepła pierwotnej formuły można oczywiście poprawić przez dodanie do receptury przeciwutleniacza klasy A. W tych samych warunkach eksperymentalnych po dodaniu przeciwutleniacza A utrata różnych właściwości po 12 godzinach wynosiła 7% ~ 8%, a utrata różnych właściwości po 24 godzinach wynosiła 13% ~ 16%. Spadek właściwości mechanicznych wynika głównie z szeregu reakcji łańcuchowych wywołanych zerwaniem wiązań chemicznych i działaniem wolnych rodników w procesie starzenia termicznego, w wyniku czego następuje zasadnicza zmiana struktury lub właściwości substancji pierwotnej. Z jednej strony spadek przyczepności wynika z pogorszenia się właściwości mechanicznych samej pianki, z drugiej strony dlatego, że powłoka PVC zawiera dużą ilość plastyfikatorów, a plastyfikator w trakcie procesu migruje na powierzchnię termicznego starzenia tlenowego. Dodatek przeciwutleniaczy może poprawić jego właściwości starzenia termicznego, głównie dlatego, że przeciwutleniacze mogą eliminować nowo powstałe wolne rodniki, opóźniać lub hamować proces utleniania polimeru, tak aby zachować pierwotne właściwości polimeru.
Kompleksowe wykonanie
Na podstawie powyższych wyników zaprojektowano optymalną recepturę i oceniono jej różne właściwości. Działanie preparatu porównano z działaniem ogólnej pianki poliuretanowej do poręczy o wysokim odbiciu. Wyniki przedstawiono w tabeli 5.
Jak widać z tabeli 5, wydajność optymalnej półsztywnej pianki poliuretanowej ma pewne zalety w porównaniu z formułami podstawowymi i ogólnymi, jest bardziej praktyczna i bardziej odpowiednia do stosowania poręczy o wysokich parametrach.
Wniosek
Dostosowanie ilości polieteru i wybór odpowiedniego środka zwilżającego i przeciwutleniacza może zapewnić półsztywnej piance poliuretanowej dobre właściwości mechaniczne, doskonałe właściwości starzenia cieplnego i tak dalej. Dzięki doskonałym właściwościom pianki, ten wysokowydajny, półsztywny produkt z pianki poliuretanowej może być nakładany na materiały buforowe w samochodach, takie jak poręcze i stoły na instrumenty.
Czas publikacji: 25 lipca 2024 r