Priprema i karakteristike poliuretanske polukrute pjene za visokoperformansne automobilske rukohvate.
Naslon za ruke u unutrašnjosti automobila je važan dio kabine, koji igra ulogu guranja i povlačenja vrata i postavljanja ruke osobe u automobil. U slučaju nužde, kada se automobil sudari sa rukohvatom, mekani poliuretanski rukohvat i modificirani PP (polipropilen), ABS (poliakrilonitril-butadien-stiren) i drugi tvrdi plastični rukohvati mogu pružiti dobru elastičnost i amortizer, čime se smanjuju povrede. Rukohvati od meke poliuretanske pjene mogu pružiti dobar osjećaj u ruci i lijepu teksturu površine, čime se poboljšava udobnost i ljepota kabine. Stoga, s razvojem automobilske industrije i poboljšanjem zahtjeva ljudi za materijalima za unutrašnjost, prednosti meke poliuretanske pjene u automobilskim rukohvatima postaju sve očiglednije.
Postoje tri vrste mekih poliuretanskih rukohvata: visoko elastična pjena, samoplastična pjena i polukruta pjena. Vanjska površina visoko elastičnih rukohvata prekrivena je PVC (polivinil hlorid) oblogom, a unutrašnjost je od poliuretanske visoko elastične pjene. Potpora pjene je relativno slaba, čvrstoća je relativno niska, a prianjanje između pjene i obloge je relativno nedovoljno. Samoplastični rukohvat ima jezgro od pjene, nisku cijenu, visok stepen integracije i široko se koristi u komercijalnim vozilima, ali je teško uzeti u obzir čvrstoću površine i ukupnu udobnost. Polukruti naslon za ruke prekriven je PVC oblogom, obloga pruža dobar dodir i izgled, a unutrašnja polukruta pjena ima odličan osjećaj, otpornost na udarce, apsorpciju energije i otpornost na starenje, pa se sve više koristi u unutrašnjosti putničkih automobila.
U ovom radu je osmišljena osnovna formula poliuretanske polukrute pjene za automobilske rukohvate, te se na toj osnovi proučava njeno poboljšanje.
Eksperimentalni dio
Glavna sirovina
Polieter poliol A (hidroksilna vrijednost 30 ~ 40 mg/g), polimer poliol B (hidroksilna vrijednost 25 ~ 30 mg/g) : Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modificirani MDI [difenilmetan diizocijanat, w (NCO) je 25%~30%], kompozitni katalizator, disperzantno sredstvo za vlaženje (Agens 3), antioksidans A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, itd.; Disperzantno sredstvo za vlaženje (Agens 1), disperzantno sredstvo za vlaženje (Agens 2) : Byke Chemical. Gore navedene sirovine su industrijske kvalitete. PVC obloga: Changshu Ruihua.
Glavna oprema i instrumenti
Brzi mikser tipa Sdf-400, elektronska vaga tipa AR3202CN, aluminijski kalup (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), električna pećnica s ventilatorom tipa 101-4AB, univerzalna elektronska mašina za zatezanje tipa KJ-1065, super termostat tipa 501A.
Priprema osnovne formule i uzorka
Osnovna formulacija polukrute poliuretanske pjene prikazana je u Tabeli 1.
Priprema uzorka za ispitivanje mehaničkih svojstava: kompozitni polieter (materijal A) pripremljen je prema dizajnerskoj formuli, pomiješan s modificiranim MDI-jem u određenom omjeru, miješan brzim miješalicom (3000 o/min) 3~5 sekundi, zatim izliven u odgovarajući kalup za pjenjenje, te otvoren kalup unutar određenog vremena kako bi se dobio polukruti poliuretanski pjenasti kalup.
Priprema uzorka za ispitivanje performansi lijepljenja: sloj PVC obloge se postavlja u donji kalup kalupa, a kombinovani polieter i modifikovani MDI se mešaju u proporciji, mešaju se brzim mešalicom (3000 o/min) tokom 3~5 sekundi, zatim se izlivaju na površinu obloge, kalup se zatvara i poliuretanska pjena sa oblogom se oblikuje u određenom vremenu.
Test performansi
Mehanička svojstva: 40%CLD (tvrdoća na pritisak) prema standardnom ispitivanju ISO-3386; Zatezna čvrstoća i izduženje pri kidanju testiraju se prema standardu ISO-1798; Čvrstoća na kidanje testira se prema standardu ISO-8067. Performanse lijepljenja: Elektronska univerzalna mašina za zatezanje koristi se za ljuštenje kože i pjene za 180° prema standardu proizvođača originalne opreme (OEM).
Performanse starenja: Testirajte gubitak mehaničkih svojstava i svojstava lijepljenja nakon 24 sata starenja na 120℃ prema standardnoj temperaturi proizvođača originalne opreme (OEM).
Rezultati i diskusija
Mehanička svojstva
Promjenom odnosa polieter poliola A i polimer poliola B u osnovnoj formuli, istražen je utjecaj različitih doza polietera na mehanička svojstva polukrute poliuretanske pjene, kao što je prikazano u Tabeli 2.
Iz rezultata u Tabeli 2 može se vidjeti da odnos polieter poliola A i polimer poliola B ima značajan utjecaj na mehanička svojstva poliuretanske pjene. Kada se odnos polieter poliola A i polimer poliola B poveća, raste izduženje pri prekidu, tvrdoća na pritisak se smanjuje do određene mjere, a zatezna čvrstoća i čvrstoća na kidanje se malo mijenjaju. Molekularni lanac poliuretana uglavnom se sastoji od mekog i tvrdog segmenta, mekog segmenta od poliola, a tvrdog segmenta od karbamatne veze. S jedne strane, relativna molekularna težina i hidroksilna vrijednost dva poliola su različite, s druge strane, polimer poliol B je polieter poliol modificiran akrilonitrilom i stirenom, a krutost segmenta lanca je poboljšana zbog postojanja benzenskog prstena, dok polimer poliol B sadrži male molekularne supstance, što povećava krhkost pjene. Kada je polieter poliol A 80 dijelova, a polimer poliol B 10 dijelova, sveobuhvatna mehanička svojstva pjene su bolja.
Obvezujuća imovina
Kao proizvod s visokom frekvencijom pritiska, rukohvat će značajno smanjiti udobnost dijelova ako se pjena i obloga odvoje, tako da su potrebne performanse lijepljenja poliuretanske pjene i obloge. Na osnovu gore navedenog istraživanja, dodani su različiti disperzanti za kvašenje kako bi se testirala svojstva prianjanja pjene i obloge. Rezultati su prikazani u Tabeli 3.
Iz Tabele 3 se može vidjeti da različiti disperzanti za kvašenje imaju očigledan utjecaj na silu ljuštenja između pjene i kože: Do urušavanja pjene dolazi nakon upotrebe aditiva 2, što može biti uzrokovano prekomjernim otvaranjem pjene nakon dodavanja aditiva 2; Nakon upotrebe aditiva 1 i 3, čvrstoća ljuštenja slijepog uzorka se donekle povećava, a čvrstoća ljuštenja aditiva 1 je oko 17% veća od čvrstoće slijepog uzorka, a čvrstoća ljuštenja aditiva 3 je oko 25% veća od čvrstoće slijepog uzorka. Razlika između aditiva 1 i aditiva 3 uglavnom je uzrokovana razlikom u kvašenju kompozitnog materijala na površini. Općenito, za procjenu kvašenja tekućine na čvrstoj tvari, kontaktni kut je važan parametar za mjerenje kvašenja površine. Stoga je testiran kontaktni kut između kompozitnog materijala i kože nakon dodavanja gore navedena dva disperzanta za kvašenje, a rezultati su prikazani na Slici 1.
Iz Slike 1 se može vidjeti da je kontaktni ugao slijepog uzorka najveći i iznosi 27°, a kontaktni ugao pomoćnog sredstva 3 najmanji i iznosi samo 12°. To pokazuje da upotreba aditiva 3 može u većoj mjeri poboljšati kvašenje kompozitnog materijala i kože, te da se lakše nanosi na površinu kože, tako da upotreba aditiva 3 ima najveću silu ljuštenja.
Starenje imovine
Proizvodi za rukohvate se presuju u kabini, učestalost izlaganja sunčevoj svjetlosti je visoka, a starenje je još jedna važna karakteristika koju poliuretanska polukruta pjena za rukohvate mora uzeti u obzir. Stoga je testirana otpornost na starenje osnovne formule i provedena je studija poboljšanja, a rezultati su prikazani u Tabeli 4.
Upoređivanjem podataka u Tabeli 4, može se vidjeti da su mehanička svojstva i svojstva vezivanja osnovne formule značajno smanjena nakon termičkog starenja na 120℃: nakon starenja od 12 sati, gubitak raznih svojstava osim gustine (isto ispod) iznosi 13%~16%; Gubitak performansi nakon 24 sata starenja iznosi 23%~26%. To ukazuje na to da svojstvo starenja na toplinu osnovne formule nije dobro i da se svojstvo starenja na toplinu originalne formule može očigledno poboljšati dodavanjem antioksidansa A klase A u formulu. Pod istim eksperimentalnim uslovima, nakon dodavanja antioksidansa A, gubitak raznih svojstava nakon 12 sati iznosio je 7%~8%, a gubitak raznih svojstava nakon 24 sata iznosio je 13%~16%. Smanjenje mehaničkih svojstava uglavnom je posljedica niza lančanih reakcija izazvanih kidanjem hemijskih veza i aktivnim slobodnim radikalima tokom procesa termičkog starenja, što rezultira fundamentalnim promjenama u strukturi ili svojstvima originalne supstance. S jedne strane, pad performansi lijepljenja posljedica je smanjenja mehaničkih svojstava same pjene, a s druge strane, zato što PVC omotač sadrži veliki broj plastifikatora, a plastifikator migrira na površinu tokom procesa termičkog starenja kisikom. Dodavanje antioksidansa može poboljšati njegova svojstva termičkog starenja, uglavnom zato što antioksidansi mogu eliminirati novostvorene slobodne radikale, odgoditi ili inhibirati proces oksidacije polimera, kako bi se održala originalna svojstva polimera.
Sveobuhvatne performanse
Na osnovu gore navedenih rezultata, dizajnirana je optimalna formula i procijenjena su njena različita svojstva. Performanse formule su upoređene sa performansama opšte poliuretanske pjene za rukohvate sa visokim odskokom. Rezultati su prikazani u Tabeli 5.
Kao što se može vidjeti iz Tabele 5, performanse optimalne formule polukrute poliuretanske pjene imaju određene prednosti u odnosu na osnovne i opće formule, te je praktičnija i pogodnija za primjenu visokoučinkovitih rukohvata.
Zaključak
Podešavanje količine polietera i odabir kvalifikovanog disperzanta za kvašenje i antioksidansa može dati polukrutoj poliuretanskoj pjeni dobra mehanička svojstva, odlična svojstva starenja usljed toplote i tako dalje. Na osnovu odličnih performansi pjene, ovaj visokoperformansni poliuretanski polukruti pjenasti proizvod može se primijeniti na automobilske materijale za odbijanje toplote kao što su rukohvati i instrument stolovi.
Vrijeme objave: 25. jula 2024.