Preparació i característiques d'escuma semirígida de poliuretà per a baranes d'automoció d'alt rendiment.
El reposabraços de l'interior del cotxe és una part important de la cabina, que té la funció d'empènyer i estirar la porta i col·locar el braç de la persona dins del cotxe. En cas d'emergència, quan el cotxe i la barana xoquen, les baranes de poliuretà tou i PP modificat (polipropilè), ABS (poliacrilonitril-butadiè-estirè) i altres baranes de plàstic dur poden proporcionar una bona elasticitat i amortiment, reduint així les lesions. Les baranes d'escuma tova de poliuretà poden proporcionar una bona sensació al tacte i una textura superficial bonica, millorant així la comoditat i la bellesa de la cabina. Per tant, amb el desenvolupament de la indústria de l'automoció i la millora de les necessitats de les persones pel que fa als materials d'interior, els avantatges de l'escuma tova de poliuretà en les baranes d'automòbils són cada cop més evidents.
Hi ha tres tipus de baranes de poliuretà suau: escuma d'alta resiliència, escuma autoadhesiva i escuma semirígida. La superfície exterior de les baranes d'alta resiliència està coberta amb una capa de PVC (clorur de polivinil) i l'interior és d'escuma de poliuretà d'alta resiliència. El suport de l'escuma és relativament feble, la resistència és relativament baixa i l'adhesió entre l'escuma i la capa és relativament insuficient. La barana autoadhesiva té una capa central d'escuma, és de baix cost i alt grau d'integració, i s'utilitza àmpliament en vehicles comercials, però és difícil tenir en compte la resistència de la superfície i la comoditat general. El reposabraços semirígid està cobert amb una capa de PVC, la capa proporciona un bon tacte i aspecte, i l'escuma semirígida interna té un tacte excel·lent, resistència a l'impacte, absorció d'energia i resistència a l'envelliment, per la qual cosa s'utilitza cada cop més en l'ús de l'interior dels vehicles de passatgers.
En aquest treball, es dissenya la fórmula bàsica de l'escuma semirígida de poliuretà per a baranes d'automòbils i, sobre aquesta base, s'estudia la seva millora.
Secció experimental
Matèria primera principal
Polièter poliol A (índex d'hidroxil 30 ~ 40 mg/g), polímer poliol B (índex d'hidroxil 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI modificat [diisocianat de difenilmetà, w (NCO) és 25% ~ 30%], catalitzador compost, dispersant humectant (Agent 3), antioxidant A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, etc.; Dispersant humectant (Agent 1), dispersant humectant (Agent 2): Byke Chemical. Les matèries primeres anteriors són de grau industrial. Revestiment de PVC: Changshu Ruihua.
Equipament i instruments principals
Mesclador d'alta velocitat tipus Sdf-400, balança electrònica tipus AR3202CN, motlle d'alumini (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), forn de bufat elèctric tipus 101-4AB, màquina de tensió universal electrònica tipus KJ-1065, supertermòstat tipus 501A.
Preparació de la fórmula bàsica i la mostra
La formulació bàsica de l'escuma de poliuretà semirígida es mostra a la Taula 1.
Preparació de la mostra de prova de propietats mecàniques: el polièter compost (material A) es va preparar segons la fórmula de disseny, es va barrejar amb l'MDI modificat en una proporció determinada, es va remenar amb un dispositiu d'agitació d'alta velocitat (3000 r/min) durant 3~5 s, després es va abocar al motlle corresponent per fer escuma i es va obrir el motlle en un temps determinat per obtenir la mostra modelada d'escuma de poliuretà semirígida.
Preparació de la mostra per a la prova de rendiment d'unió: es col·loca una capa de pell de PVC a la matriu inferior del motlle, i el polièter combinat i l'MDI modificat es barregen en proporció, s'agiten amb un dispositiu d'agitació d'alta velocitat (3.000 r/min) durant 3~5 s, després s'aboquen a la superfície de la pell, es tanca el motlle i l'escuma de poliuretà amb la pell es modela en un temps determinat.
Prova de rendiment
Propietats mecàniques: 40% CLD (duresa a la compressió) segons la prova estàndard ISO-3386; La resistència a la tracció i l'allargament a la ruptura es proven segons la norma ISO-1798; La resistència al trencament es prova segons la norma ISO-8067. Rendiment d'unió: La màquina tensora universal electrònica s'utilitza per pelar la pell i l'escuma a 180° segons l'estàndard d'un OEM.
Rendiment d'envelliment: Proveu la pèrdua de propietats mecàniques i propietats d'unió després de 24 hores d'envelliment a 120 ℃ segons la temperatura estàndard d'un OEM.
Resultats i discussió
propietat mecànica
Canviant la proporció de polièter poliol A i polímer poliol B en la fórmula bàsica, es va explorar la influència de diferents dosis de polièter en les propietats mecàniques de l'escuma de poliuretà semirígida, tal com es mostra a la Taula 2.
A partir dels resultats de la Taula 2 es pot veure que la proporció de polièster poliol A respecte al polímer poliol B té un efecte significatiu sobre les propietats mecàniques de l'escuma de poliuretà. Quan la proporció de polièster poliol A respecte al polímer poliol B augmenta, l'elongació a la ruptura augmenta, la duresa a la compressió disminueix fins a cert punt i la resistència a la tracció i a l'esquinçament canvien poc. La cadena molecular del poliuretà consisteix principalment en un segment tou i un segment dur, un segment tou procedent de poliol i un segment dur procedent d'enllaç carbamat. D'una banda, el pes molecular relatiu i el valor hidroxil dels dos poliols són diferents, d'altra banda, el polímer poliol B és un polièster poliol modificat per acrilonitril i estirè, i la rigidesa del segment de la cadena millora a causa de l'existència de l'anell benzènic, mentre que el polímer poliol B conté substàncies moleculars petites, cosa que augmenta la fragilitat de l'escuma. Quan el polièster poliol A són 80 parts i el polímer poliol B són 10 parts, les propietats mecàniques integrals de l'escuma són millors.
Propietat d'enllaç
Com a producte amb alta freqüència de premsat, el passamà reduirà significativament la comoditat de les peces si l'escuma i la pell es desprenen, per la qual cosa es requereix el rendiment d'unió de l'escuma de poliuretà i la pell. A partir de la investigació anterior, es van afegir diferents dispersants humectants per provar les propietats d'adhesió de l'escuma i la pell. Els resultats es mostren a la Taula 3.
A la Taula 3 es pot veure que els diferents dispersants humectants tenen efectes evidents sobre la força de pelat entre l'escuma i la pell: el col·lapse de l'escuma es produeix després de l'ús de l'additiu 2, que pot ser causat per una obertura excessiva de l'escuma després de l'additiu 2; Després de l'ús dels additius 1 i 3, la resistència a la descamació de la mostra en blanc augmenta un cert, i la resistència a la descamació de l'additiu 1 és aproximadament un 17% més alta que la de la mostra en blanc, i la resistència a la descamació de l'additiu 3 és aproximadament un 25% més alta que la de la mostra en blanc. La diferència entre l'additiu 1 i l'additiu 3 es deu principalment a la diferència en la humectabilitat del material compost a la superfície. En general, per avaluar la humectabilitat del líquid sobre el sòlid, l'angle de contacte és un paràmetre important per mesurar la humectabilitat de la superfície. Per tant, es va provar l'angle de contacte entre el material compost i la pell després d'afegir els dos dispersants humectants anteriors, i els resultats es mostren a la Figura 1.
Es pot veure a la Figura 1 que l'angle de contacte de la mostra en blanc és el més gran, que és de 27°, i l'angle de contacte de l'agent auxiliar 3 és el més petit, que és de només 12°. Això demostra que l'ús de l'additiu 3 pot millorar la humectabilitat del material compost i de la pell en major mesura, i és més fàcil d'escampar a la superfície de la pell, de manera que l'ús de l'additiu 3 té la força de pelat més gran.
Propietat envellida
Els productes de barana es premsen al cotxe, la freqüència d'exposició a la llum solar és alta i el rendiment d'envelliment és un altre rendiment important que l'escuma de barana semirígida de poliuretà ha de tenir en compte. Per tant, es va provar el rendiment d'envelliment de la fórmula bàsica i es va dur a terme l'estudi de millora, i els resultats es mostren a la Taula 4.
En comparar les dades de la Taula 4, es pot observar que les propietats mecàniques i les propietats d'enllaç de la fórmula bàsica disminueixen significativament després de l'envelliment tèrmic a 120 ℃: després d'un envelliment durant 12 h, la pèrdua de diverses propietats, excepte la densitat (la mateixa que es mostra a continuació), és del 13% al 16%; la pèrdua de rendiment de l'envelliment de 24 h és del 23% al 26%. S'indica que la propietat d'envelliment tèrmic de la fórmula bàsica no és bona, i la propietat d'envelliment tèrmic de la fórmula original es pot millorar òbviament afegint la classe A d'antioxidant A a la fórmula. En les mateixes condicions experimentals després de l'addició de l'antioxidant A, la pèrdua de diverses propietats després de 12 h va ser del 7% al 8%, i la pèrdua de diverses propietats després de 24 h va ser del 13% al 16%. La disminució de les propietats mecàniques es deu principalment a una sèrie de reaccions en cadena desencadenades per la ruptura d'enllaços químics i els radicals lliures actius durant el procés d'envelliment tèrmic, que provoquen canvis fonamentals en l'estructura o les propietats de la substància original. D'una banda, la disminució del rendiment d'unió es deu a la disminució de les propietats mecàniques de la pròpia escuma, i de l'altra, perquè la pell de PVC conté un gran nombre de plastificants, i el plastificant migra a la superfície durant el procés d'envelliment tèrmic per oxigen. L'addició d'antioxidants pot millorar les seves propietats d'envelliment tèrmic, principalment perquè els antioxidants poden eliminar els radicals lliures recentment generats, retardar o inhibir el procés d'oxidació del polímer, per tal de mantenir les propietats originals del polímer.
Rendiment integral
A partir dels resultats anteriors, es va dissenyar la fórmula òptima i se'n van avaluar les diverses propietats. El rendiment de la fórmula es va comparar amb el de l'escuma de poliuretà d'alt rebot general per a baranes. Els resultats es mostren a la Taula 5.
Com es pot veure a la Taula 5, el rendiment de la fórmula òptima d'escuma de poliuretà semirígida té certs avantatges respecte a les fórmules bàsiques i generals, i és més pràctica i és més adequada per a l'aplicació de baranes d'alt rendiment.
Conclusió
Ajustar la quantitat de polièter i seleccionar un dispersant humectant i un antioxidant qualificats pot donar a l'escuma de poliuretà semirígida bones propietats mecàniques, excel·lents propietats d'envelliment tèrmic, etc. Basant-se en l'excel·lent rendiment de l'escuma, aquest producte d'escuma semirígida de poliuretà d'alt rendiment es pot aplicar a materials amortidors d'automoció com ara baranes i taules d'instruments.
Data de publicació: 25 de juliol de 2024