Подготовка и характеристики на полиуретанова полутвърда пяна за високоефективни автомобилни парапети.
Подлакътникът във вътрешността на автомобила е важна част от кабината, която играе ролята на бутане и дърпане на вратата и поставяне на ръката на човека в колата. В случай на спешност, когато колата се сблъска с парапета, мекият полиуретанов парапет и модифицираният PP (полипропилен), ABS (полиакрилонитрил-бутадиен-стирен) и други твърди пластмасови парапети могат да осигурят добра еластичност и буфер, като по този начин намаляват нараняванията. Парапетите от мека полиуретанова пяна могат да осигурят добро усещане при допир и красива повърхностна текстура, като по този начин подобряват комфорта и красотата на кабината. Следователно, с развитието на автомобилната индустрия и подобряването на изискванията на хората към интериорните материали, предимствата на меката полиуретанова пяна в автомобилните парапети стават все по-очевидни.
Съществуват три вида меки полиуретанови парапети: високоеластична пяна, самопокритие от пяна и полутвърда пяна. Външната повърхност на високоеластичния парапет е покрита с PVC (поливинилхлорид) слой, а вътрешната страна е от полиуретанова високоеластична пяна. Опора на пяната е сравнително слаба, здравината е сравнително ниска, а адхезията между пяната и слоя е сравнително недостатъчна. Самопокритият парапет има слой пяна, ниска цена, висока степен на интеграция и се използва широко в търговските превозни средства, но е трудно да се вземат предвид здравината на повърхността и общият комфорт. Полутвърдият подлакътник е покрит с PVC слой, който осигурява добър допир и външен вид, а вътрешната полутвърда пяна има отлично усещане, устойчивост на удар, абсорбция на енергия и устойчивост на стареене, така че се използва все по-широко в интериора на леките автомобили.
В тази статия е разработена основната формула на полиуретанова полутвърда пяна за автомобилни парапети и на тази основа е проучено нейното усъвършенстване.
Експериментална секция
Основна суровина
Полиетер полиол А (хидроксилно число 30 ~ 40 mg/g), полимер полиол B (хидроксилно число 25 ~ 30 mg/g) : Wanhua Chemical Group Co., LTD. Модифициран MDI [дифенилметан диизоцианат, w (NCO) е 25%~30%], композитен катализатор, омокрящ диспергатор (Агент 3), антиоксидант А: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou и др.; Омокрящ диспергатор (Агент 1), омокрящ диспергатор (Агент 2) : Byke Chemical. Горните суровини са с промишлен клас. PVC облицовка: Changshu Ruihua.
Основно оборудване и инструменти
Високоскоростен миксер тип Sdf-400, електронен баланс тип AR3202CN, алуминиева матрица (10 см × 10 см × 1 см, 10 см × 10 см × 5 см), електрическа вентилаторна фурна тип 101-4AB, универсална електронна машина за опъване тип KJ-1065, супер термостат тип 501A.
Приготвяне на основна формула и проба
Основната формула на полутвърда полиуретанова пяна е показана в Таблица 1.
Подготовка на пробата за изпитване на механични свойства: композитният полиетер (материал А) се приготвя съгласно проектната формула, смесва се с модифициран MDI в определено съотношение, разбърква се с високоскоростно разбъркващо устройство (3000 об/мин) в продължение на 3~5 секунди, след което се излива в съответната форма за разпенване и формата се отваря в рамките на определено време, за да се получи полутвърдата формована проба от полиуретанова пяна.
Подготовка на пробата за тест за ефективност на свързване: слой PVC кожа се поставя в долната матрица на матрицата и комбинираните полиетер и модифициран MDI се смесват пропорционално, разбъркват се с високоскоростно разбъркващо устройство (3000 об/мин) в продължение на 3~5 секунди, след което се излива върху повърхността на кожата и матрицата се затваря, като полиуретановата пяна с кожата се формова в рамките на определено време.
Тест за производителност
Механични свойства: 40%CLD (твърдост на натиск) съгласно стандартния тест ISO-3386; Якостта на опън и удължението при скъсване се изпитват съгласно стандарта ISO-1798; Якостта на разкъсване се изпитва съгласно стандарта ISO-8067. Характеристики на свързване: Електронната универсална машина за опъване се използва за отлепване на кожата и пяната на 180° съгласно стандарта на производител на оригинално оборудване (OEM).
Характеристики на стареене: Тествайте загубата на механични свойства и свързващи свойства след 24 часа стареене при 120℃ съгласно стандартната температура на производител на оригинално оборудване (OEM).
Резултати и дискусия
Механични свойства
Чрез промяна на съотношението на полиетер полиол А и полимер полиол Б в основната формула е изследвано влиянието на различната доза полиетер върху механичните свойства на полутвърдата полиуретанова пяна, както е показано в Таблица 2.
От резултатите в Таблица 2 може да се види, че съотношението на полиетер полиол А към полимер полиол В има значително влияние върху механичните свойства на полиуретановата пяна. Когато съотношението на полиетер полиол А към полимер полиол В се увеличи, удължението при скъсване се увеличи, твърдостта на натиск намалява до известна степен, а якостта на опън и якостта на разкъсване се променят малко. Молекулярната верига на полиуретана се състои главно от мек сегмент и твърд сегмент, като мекият сегмент е от полиол, а твърдият сегмент е от карбаматна връзка. От една страна, относителното молекулно тегло и хидроксилната стойност на двата полиола са различни, а от друга страна, полимер полиол В е полиетер полиол, модифициран с акрилонитрил и стирен, а твърдостта на верижния сегмент се подобрява поради наличието на бензолен пръстен, докато полимер полиол В съдържа вещества с малки молекули, което увеличава крехкостта на пяната. Когато полиетер полиол А е 80 части, а полимер полиол В е 10 части, цялостните механични свойства на пяната са по-добри.
Облигационен имот
Като продукт с висока честота на натиск, парапетът значително ще намали комфорта на частите, ако пяната и кожата се отлепят, така че е необходимо да се подобри слепването на полиуретановата пяна и кожата. Въз основа на горното изследване бяха добавени различни омокрящи дисперсанти, за да се тестват адхезионните свойства на пяната и кожата. Резултатите са показани в Таблица 3.
От Таблица 3 може да се види, че различните омокрящи дисперсанти имат очевидни ефекти върху силата на отлепване между пяната и кожата: Спукване на пяната настъпва след използване на добавка 2, което може да е причинено от прекомерно отваряне на пяната след добавяне на добавка 2; След използване на добавки 1 и 3, якостта на отлепване на празната проба се увеличава известно време, като якостта на отлепване на добавка 1 е с около 17% по-висока от тази на празната проба, а якостта на отлепване на добавка 3 е с около 25% по-висока от тази на празната проба. Разликата между добавка 1 и добавка 3 се дължи главно на разликата в омокряемостта на композитния материал върху повърхността. Като цяло, за да се оцени омокряемостта на течност върху твърдо вещество, ъгълът на контакт е важен параметър за измерване на омокряемостта на повърхността. Следователно, ъгълът на контакт между композитния материал и кожата след добавяне на горните два омокрящи дисперсанта беше тестван и резултатите са показани на Фигура 1.
От Фигура 1 може да се види, че ъгълът на контакт на празната проба е най-голям, който е 27°, а ъгълът на контакт на спомагателния агент 3 е най-малък, който е само 12°. Това показва, че използването на добавка 3 може да подобри омокряемостта на композитния материал и кожата в по-голяма степен и е по-лесно да се разнесе върху повърхността на кожата, така че използването на добавка 3 има най-голяма сила на отлепване.
Стареещ имот
Продуктите за парапети се пресоват в кабината, честотата на излагане на слънчева светлина е висока, а стареенето е друга важна характеристика, която полиуретановата полутвърда пяна за парапети трябва да вземе предвид. Поради това беше тествана стареенето на основната формула и беше проведено проучване за подобрение, а резултатите са показани в Таблица 4.
Чрез сравняване на данните в Таблица 4 може да се установи, че механичните свойства и свързващите свойства на основната формула са значително намалени след термично стареене при 120℃: след стареене в продължение на 12 часа, загубата на различни свойства, с изключение на плътността (същото по-долу), е 13%~16%; загубата на производителност при 24-часово стареене е 23%~26%. Показва се, че свойството на топлинно стареене на основната формула не е добро и свойството на топлинно стареене на оригиналната формула може очевидно да бъде подобрено чрез добавяне на антиоксидант А от клас А към формулата. При същите експериментални условия, след добавяне на антиоксидант А, загубата на различни свойства след 12 часа е 7%~8%, а загубата на различни свойства след 24 часа е 13%~16%. Намаляването на механичните свойства се дължи главно на серия от верижни реакции, предизвикани от разкъсване на химични връзки и активни свободни радикали по време на процеса на термично стареене, което води до фундаментални промени в структурата или свойствата на оригиналното вещество. От една страна, спадът в сцеплението се дължи на намаляването на механичните свойства на самата пяна, а от друга страна, защото PVC кожата съдържа голям брой пластификатори, а пластификаторът мигрира към повърхността по време на процеса на термично кислородно стареене. Добавянето на антиоксиданти може да подобри свойствата му на термично стареене, главно защото антиоксидантите могат да елиминират новогенерираните свободни радикали, да забавят или инхибират процеса на окисление на полимера, така че да запазят първоначалните свойства на полимера.
Цялостно изпълнение
Въз основа на горните резултати беше разработена оптималната формула и бяха оценени различните ѝ свойства. Производителността на формулата беше сравнена с тази на обичайната полиуретанова пяна за парапети с висока якост на отскок. Резултатите са показани в Таблица 5.
Както може да се види от Таблица 5, оптималната формула за полутвърда полиуретанова пяна има определени предимства пред основните и общите формули, а освен това е по-практична и по-подходяща за приложение на високоефективни парапети.
Заключение
Регулирането на количеството полиетер и изборът на квалифициран омокрящ диспергатор и антиоксидант може да придаде на полутвърдата полиуретанова пяна добри механични свойства, отлични свойства на топлинно стареене и т.н. Въз основа на отличните характеристики на пяната, този високоефективен полиуретанов полутвърд продукт от пяна може да се прилага върху автомобилни буферни материали, като парапети и маси за инструменти.
Време на публикуване: 25 юли 2024 г.