Припрема и карактеристике полиуретанске полукруте пене за високоперформансне аутомобилске рукохвате.
Наслон за руке у унутрашњости аутомобила је важан део кабине, који игра улогу гурања и повлачења врата и постављања руке особе у аутомобил. У случају нужде, када се аутомобил и рукохват сударају, меки полиуретански рукохват и модификовани ПП (полипропилен), АБС (полиакрилонитрил-бутадиен-стирен) и други тврди пластични рукохвати могу пружити добру еластичност и амортизацију, чиме се смањују повреде. Рукохвати од меке полиуретанске пене могу пружити добар осећај у руци и лепу текстуру површине, чиме се побољшава удобност и лепота кабине. Стога, са развојем аутомобилске индустрије и побољшањем захтева људи за материјалима за ентеријер, предности меке полиуретанске пене у аутомобилским рукохватима постају све очигледније.
Постоје три врсте меких полиуретанских рукохвата: високо еластична пена, самолепљива пена и полукрута пена. Спољна површина високо еластичних рукохвата је прекривена ПВЦ (поливинилхлорид) облогом, а унутрашњост је од полиуретанске високо еластичне пене. Подршка пене је релативно слаба, чврстоћа је релативно ниска, а пријањање између пене и облоге је релативно недовољно. Самолепљиви рукохват има језгро од пене као облогу, ниску цену, висок степен интеграције и широко се користи у комерцијалним возилима, али је тешко узети у обзир чврстоћу површине и укупну удобност. Полукрути наслон за руке је прекривен ПВЦ облогом, облога пружа добар додир и изглед, а унутрашња полукрута пена има одличан осећај, отпорност на ударце, апсорпцију енергије и отпорност на старење, па се све више користи у унутрашњости путничких аутомобила.
У овом раду је дизајнирана основна формула полиуретанске полукруте пене за аутомобилске рукохвате и на основу тога се проучава њено побољшање.
Експериментални одељак
Главна сировина
Полиетер полиол А (хидроксилна вредност 30 ~ 40 мг/г), полимер полиол Б (хидроксилна вредност 25 ~ 30 мг/г) : Wanhua Chemical Group Co., LTD. Модификовани MDI [дифенилметан диизоцијанат, w (NCO) је 25%~30%], композитни катализатор, средство за влажење (агенс 3), антиоксиданс А: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, итд.; Средство за влажење (агенс 1), средство за влажење (агенс 2) : Byke Chemical. Горе наведене сировине су индустријског квалитета. ПВЦ облога: Changshu Ruihua.
Главна опрема и инструменти
Брзи миксер типа Sdf-400, електронска вага типа AR3202CN, алуминијумски калуп (10 цм × 10 цм × 1 цм, 10 цм × 10 цм × 5 цм), електрична пећница са вентилатором типа 101-4AB, електронска универзална машина за затезање типа KJ-1065, супер термостат типа 501A.
Припрема основне формуле и узорка
Основна формулација полукруте полиуретанске пене приказана је у Табели 1.
Припрема узорка за испитивање механичких својстава: композитни полиетер (материјал А) је припремљен према дизајнерској формули, помешан са модификованим MDI у одређеној пропорцији, мешан уређајем за мешање велике брзине (3000 о/мин) током 3~5 секунди, затим сипан у одговарајући калуп да би се пенио, и отворен калуп у одређеном временском року да би се добио полукрути полиуретански обликовани узорак.
Припрема узорка за испитивање перформанси лепљења: слој ПВЦ облоге се ставља у доњи калуп калупа, а комбиновани полиетер и модификовани МДИ се мешају у пропорцији, меша се уређајем за мешање велике брзине (3 000 о/мин) током 3~5 секунди, затим се сипа на површину облоге, калуп се затвара и полиуретанска пена са облогом се обликује у одређеном временском року.
Тест перформанси
Механичка својства: 40%CLD (тврдоћа на притисак) према стандарду ISO-3386; Затезна чврстоћа и издужење при кидању тестирају се према стандарду ISO-1798; Чврстоћа на кидање тестира се према стандарду ISO-8067. Перформансе лепљења: Електронска универзална машина за затезање се користи за љуштење коже и пене за 180° према стандарду произвођача оригиналне опреме.
Перформансе старења: Тестирајте губитак механичких својстава и својстава лепљења након 24 сата старења на 120℃ према стандардној температури произвођача оригиналне опреме.
Резултати и дискусија
Механичка својства
Променом односа полиетар полиола А и полимер полиола Б у основној формули, испитан је утицај различитих доза полиетра на механичка својства полукруте полиуретанске пене, као што је приказано у Табели 2.
Из резултата у Табели 2 се види да однос полиетар полиола А и полимер полиола Б има значајан утицај на механичка својства полиуретанске пене. Када се однос полиетар полиола А и полимер полиола Б повећа, издужење при кидању се повећава, тврдоћа на притисак се смањује до одређене мере, а затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање се мало мењају. Молекуларни ланац полиуретана се углавном састоји од меког и тврдог сегмента, меког сегмента од полиола, а тврдог сегмента од карбаматне везе. С једне стране, релативна молекулска тежина и хидроксилна вредност два полиола су различите, с друге стране, полимер полиол Б је полиетар полиол модификован акрилонитрилом и стиреном, а крутост сегмента ланца је побољшана због постојања бензонског прстена, док полимер полиол Б садржи мале молекуларне супстанце, што повећава кртост пене. Када је полиетар полиол А 80 делова, а полимер полиол Б 10 делова, свеобухватна механичка својства пене су боља.
Обвезничка имовина
Као производ са високом фреквенцијом притиска, рукохват ће значајно смањити удобност делова ако се пена и облога љуште, тако да су потребне перформансе везивања полиуретанске пене и облоге. На основу горе наведеног истраживања, додати су различити дисперзанти за влажење како би се тестирала својства адхезије пене и облоге. Резултати су приказани у Табели 3.
Из Табеле 3 се може видети да различити дисперзанти за влажење имају очигледне ефекте на силу љуштења између пене и коже: До колапса пене долази након употребе адитива 2, што може бити узроковано прекомерним отварањем пене након додавања адитива 2; Након употребе адитива 1 и 3, чврстоћа љуштења празног узорка се извесно повећава, а чврстоћа љуштења адитива 1 је око 17% већа од чврстоће празног узорка, а чврстоћа љуштења адитива 3 је око 25% већа од чврстоће празног узорка. Разлика између адитива 1 и адитива 3 је углавном узрокована разликом у квашењу композитног материјала на површини. Генерално, за процену квашења течности на чврстој материји, угао контакта је важан параметар за мерење квашења површине. Стога је тестиран угао контакта између композитног материјала и коже након додавања горе наведена два дисперзанта за влажење, а резултати су приказани на Слици 1.
Из слике 1 се види да је контактни угао празног узорка највећи и износи 27°, а контактни угао помоћног средства 3 најмањи и износи само 12°. Ово показује да употреба адитива 3 може у већој мери побољшати квасивост композитног материјала и коже, а лакше се шири по површини коже, тако да употреба адитива 3 има највећу силу љуштења.
Старење имовине
Производи за рукохвате се пресују у кабини, учесталост излагања сунчевој светлости је велика, а перформансе старења су још једна важна перформанса коју полиуретанска полукрута пена за рукохвате мора узети у обзир. Стога је тестирано старење основне формуле и спроведена је студија побољшања, а резултати су приказани у Табели 4.
Упоређивањем података у Табели 4, може се видети да су механичка својства и својства везивања основне формуле значајно смањена након термичког старења на 120℃: након старења од 12 сати, губитак разних својстава осим густине (исто је приказано испод) је 13%~16%; губитак перформанси након 24 сата старења је 23%~26%. Указује се да својство старења на топлоти основне формуле није добро и да се својство старења на топлоти оригиналне формуле може очигледно побољшати додавањем антиоксиданса А класе А формули. Под истим експерименталним условима након додавања антиоксиданса А, губитак разних својстава након 12 сати био је 7%~8%, а губитак разних својстава након 24 сата био је 13%~16%. Смањење механичких својстава је углавном последица низа ланчаних реакција изазваних кидањем хемијских веза и активним слободним радикалима током процеса термичког старења, што резултира фундаменталним променама у структури или својствима оригиналне супстанце. С једне стране, пад перформанси лепљења је последица пада механичких својстава саме пене, а с друге стране, зато што ПВЦ омотач садржи велики број пластификатора, а пластификатор мигрира на површину током процеса термичког старења кисеоником. Додавање антиоксиданата може побољшати његова својства термичког старења, углавном зато што антиоксиданси могу елиминисати новостворене слободне радикале, одложити или инхибирати процес оксидације полимера, како би се одржала оригинална својства полимера.
Свеобухватне перформансе
На основу горе наведених резултата, дизајнирана је оптимална формула и процењена су њена различита својства. Перформансе формуле су упоређене са перформансама опште полиуретанске пене за рукохвате са високим одскоком. Резултати су приказани у Табели 5.
Као што се може видети из Табеле 5, перформансе оптималне формуле полукруте полиуретанске пене имају одређене предности у односу на основне и опште формуле, а практичнија је и погоднија за примену високоперформансних рукохвата.
Закључак
Подешавање количине полиетра и одабир квалификованог дисперзанта за влажење и антиоксиданса може дати полукрутој полиуретанској пени добра механичка својства, одлична својства отпорност на топлотно старење и тако даље. На основу одличних перформанси пене, овај високо ефикасни полиуретански полукрути пенасти производ може се применити на аутомобилске материјале за одбојне ограде као што су рукохвати и инструмент столови.
Време објаве: 25. јул 2024.