Priprema i karakteristike poliuretanske polukrute pjene za visokoučinkovite automobilske rukohvate.
Naslon za ruke u unutrašnjosti automobila važan je dio kabine, koji igra ulogu guranja i povlačenja vrata i postavljanja ruke osobe u automobil. U slučaju nužde, kada se automobil sudari s 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 ozljede. Rukohvati od mekane poliuretanske pjene mogu pružiti dobar osjećaj u ruci i lijepu teksturu površine, čime se poboljšava udobnost i ljepota kokpita. Stoga, s razvojem automobilske industrije i poboljšanjem zahtjeva ljudi za materijalima za interijer, prednosti mekane poliuretanske pjene u automobilskim rukohvatima postaju sve očitije.
Postoje tri vrste mekih poliuretanskih rukohvata: visokootporna pjena, samootporna pjena i polukruta pjena. Vanjska površina visokootpornih rukohvata prekrivena je PVC (polivinilklorid) oblogom, a unutrašnjost je od poliuretanske visokootporne pjene. Potpora pjene je relativno slaba, čvrstoća je relativno niska, a prianjanje između pjene i obloge je relativno nedovoljno. Samootporni rukohvat ima jezgru od pjene, nisku cijenu, visok stupanj 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 unutarnja polukruta pjena ima izvrstan osjećaj, otpornost na udarce, apsorpciju energije i otpornost na starenje, pa se sve više koristi u unutrašnjosti osobnih automobila.
U ovom radu osmišljena je osnovna formula poliuretanske polukrute pjene za automobilske rukohvate te se na toj osnovi proučava njezino poboljšanje.
Eksperimentalni dio
Glavna sirovina
Polieterski poliol A (hidroksilna vrijednost 30 ~ 40 mg/g), polimerni 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 (sredstvo 3), antioksidans A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, itd.; Disperzantno sredstvo za vlaženje (sredstvo 1), disperzantno sredstvo za vlaženje (sredstvo 2): Byke Chemical. Gore navedene sirovine su industrijske kvalitete. PVC obloga: Changshu Ruihua.
Glavna oprema i instrumenti
Brzi mikser tipa Sdf-400, elektronička vaga tipa AR3202CN, aluminijski kalup (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), električna pećnica s puhalom tipa 101-4AB, elektronički univerzalni stroj za zatezanje tipa KJ-1065, super termostat tipa 501A.
Priprema osnovne formule i uzorka
Osnovna formulacija polukrute poliuretanske pjene prikazana je u Tablici 1.
Priprema uzorka za ispitivanje mehaničkih svojstava: kompozitni polieter (materijal A) pripremljen je prema projektnoj formuli, pomiješan s modificiranim MDI-jem u određenom omjeru, miješan brzim miješalicom (3000 o/min) tijekom 3~5 sekundi, zatim uliven u odgovarajući kalup za pjenjenje i otvoren kalup unutar određenog vremena kako bi se dobio polukruti poliuretanski pjenasti uzorak oblikovan u kalupu.
Priprema uzorka za ispitivanje performansi lijepljenja: sloj PVC obloge postavlja se u donji kalup kalupa, a kombinirani polieter i modificirani MDI miješaju se u omjeru, miješaju se brzim miješalicom (3000 o/min) tijekom 3~5 s, zatim se izlije na površinu obloge, kalup se zatvara i poliuretanska pjena s oblogom se oblikuje unutar određenog vremena.
Test performansi
Mehanička svojstva: 40%CLD (tlačna tvrdoća) prema standardnom ispitivanju ISO-3386; Vlačna čvrstoća i istezanje pri kidanju testiraju se prema standardu ISO-1798; Čvrstoća na kidanje testira se prema standardu ISO-8067. Performanse lijepljenja: Elektronički univerzalni stroj za zatezanje koristi se za ljuštenje kože i pjene za 180° prema standardu proizvođača originalne opreme (OEM).
Učinkovitost starenja: Ispitati gubitak mehaničkih svojstava i svojstava lijepljenja nakon 24 sata starenja na 120 ℃ prema standardnoj temperaturi proizvođača originalne opreme (OEM).
Rezultati i rasprava
Mehanička svojstva
Promjenom omjera polieterskog poliola A i polimernog poliola B u osnovnoj formuli istražen je utjecaj različitih doza polietera na mehanička svojstva polukrute poliuretanske pjene, kao što je prikazano u Tablici 2.
Iz rezultata u Tablici 2 može se vidjeti da omjer polieterskog poliola A i polimernog poliola B ima značajan utjecaj na mehanička svojstva poliuretanske pjene. Kada se omjer polieterskog poliola A i polimernog poliola B poveća, raste prekidno istezanje, tlačna tvrdoća se do određene mjere smanjuje, a vlačna 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 dvaju poliola su različite, s druge strane, polimerni poliol B je polieterski poliol modificiran akrilonitrilom i stirenom, a krutost lančanog segmenta je poboljšana zbog prisutnosti benzenskog prstena, dok polimerni poliol B sadrži tvari male molekularne mase, što povećava krhkost pjene. Kada je polieterski poliol A 80 dijelova, a polimerni poliol B 10 dijelova, sveobuhvatna mehanička svojstva pjene su bolja.
Obvezujuća nekretnina
Kao proizvod s visokom frekvencijom pritiska, rukohvat će značajno smanjiti udobnost dijelova ako se pjena i obloga odlijepe, stoga je potrebno osigurati svojstva lijepljenja poliuretanske pjene i obloge. Na temelju gore navedenog istraživanja, dodani su različiti disperzanti za vlaženje kako bi se testirala svojstva prianjanja pjene i obloge. Rezultati su prikazani u Tablici 3.
Iz Tablice 3 može se vidjeti da različiti disperzanti za vlaženje imaju očite učinke 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 vlaživosti kompozitnog materijala na površini. Općenito, za procjenu vlaživosti tekućine na krutini, kontaktni kut je važan parametar za mjerenje vlaživosti površine. Stoga je testiran kontaktni kut između kompozitnog materijala i kože nakon dodavanja gore navedena dva disperzanta za vlaženje, a rezultati su prikazani na Slici 1.
Iz Slike 1 se vidi da je kontaktni kut slijepog uzorka najveći i iznosi 27°, a kontaktni kut 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, pa upotreba aditiva 3 ima najveću silu ljuštenja.
Starenje nekretnine
Proizvodi za rukohvate se prešaju u kabini, učestalost izloženosti sunčevoj svjetlosti je visoka, a starenje je još jedna važna karakteristika koju poliuretanska polukruta pjena za rukohvate mora uzeti u obzir. Stoga je testirana starenje osnovne formule i provedena je studija poboljšanja, a rezultati su prikazani u Tablici 4.
Usporedbom podataka u Tablici 4, može se utvrditi da su mehanička svojstva i svojstva vezivanja osnovne formule značajno smanjena nakon toplinskog starenja na 120 ℃: nakon starenja od 12 sati, gubitak raznih svojstava osim gustoće (isto dolje) iznosi 13%~16%; Gubitak performansi nakon 24 sata starenja iznosi 23%~26%. To ukazuje na to da svojstvo toplinskog starenja osnovne formule nije dobro, a svojstvo toplinskog starenja izvorne formule može se očito poboljšati dodavanjem antioksidansa A klase A u formulu. Pod istim eksperimentalnim uvjetima nakon dodavanja antioksidansa A, gubitak raznih svojstava nakon 12 sati bio je 7%~8%, a gubitak raznih svojstava nakon 24 sata bio je 13%~16%. Smanjenje mehaničkih svojstava uglavnom je posljedica niza lančanih reakcija izazvanih prekidom kemijskih veza i aktivnim slobodnim radikalima tijekom procesa toplinskog starenja, što rezultira temeljnim promjenama u strukturi ili svojstvima izvorne tvari. S jedne strane, pad performansi lijepljenja posljedica je pada mehaničkih svojstava same pjene, a s druge strane, zato što PVC opna sadrži veliki broj plastifikatora, a plastifikator migrira na površinu tijekom procesa termičkog starenja kisikom. Dodatak 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 izvorna svojstva polimera.
Sveobuhvatne performanse
Na temelju gore navedenih rezultata, dizajnirana je optimalna formula i procijenjena su njezina različita svojstva. Performanse formule uspoređene su s performansama opće poliuretanske pjene za rukohvate s visokim odskokom. Rezultati su prikazani u Tablici 5.
Kao što se može vidjeti iz Tablice 5, performanse optimalne formule polukrute poliuretanske pjene imaju određene prednosti u odnosu na osnovne i opće formule, te je praktičnija i prikladnija za primjenu visokoučinkovitih rukohvata.
Zaključak
Prilagođavanje količine polietera i odabir kvalificiranog disperzanta za vlaženje i antioksidansa može dati polukrutoj poliuretanskoj pjeni dobra mehanička svojstva, izvrsna svojstva toplinskog starenja i tako dalje. Na temelju izvrsnih performansi pjene, ovaj visokoučinkoviti poliuretanski polukruti pjenasti proizvod može se primijeniti na automobilske materijale za odbojnike kao što su rukohvati i instrumentni stolovi.
Vrijeme objave: 25. srpnja 2024.