Падрыхтоўка і характарыстыкі поліўрэтанавай паўцвёрдай пены для высокапрадукцыйных аўтамабільных поручняў.
Падлакотнік у салоне аўтамабіля з'яўляецца важнай часткай кабіны, якая выконвае ролю адштурхвання і адцягвання дзвярэй і размяшчэння рукі чалавека ў машыне. У выпадку надзвычайнай сітуацыі, калі аўтамабіль і поручні сутыкнуліся, поліўрэтанавыя мяккія поручні і мадыфікаваны PP (поліпрапілен), ABS (поліакрыланітрыл - бутадыен - стырол) і іншыя жорсткія пластыкавыя поручні могуць забяспечыць добрую эластычнасць і буфер, тым самым памяншаючы траўму. Поручні з мяккага пенаполіурэтану могуць забяспечыць добрае адчуванне рукі і прыгожую тэкстуру паверхні, тым самым паляпшаючы камфорт і прыгажосць кабіны. Такім чынам, з развіццём аўтамабільнай прамысловасці і павышэннем патрабаванняў людзей да матэрыялаў інтэр'еру, перавагі пенаполіурэтану ў аўтамабільных поручнях становяцца ўсё больш відавочнымі.
Існуе тры выгляду поліўрэтанавых мяккіх поручняў: пенапласт з высокай упругасцю, пенапласт з самастойнай скарыначкай і паўцвёрды пенапласт. Вонкавая паверхня поручняў высокай пругкасці пакрыта скурай з ПВХ (полівінілхларыду), а ўнутраная - пенаполіурэтану высокай пругкасці. Падтрымка пены адносна слабая, трываласць адносна нізкая, а адгезія паміж пенапластам і скурай адносна недастатковая. Поручень з уласнай абалонкай мае асноўную абалонку з пенапласту, нізкі кошт, высокую ступень інтэграцыі і шырока выкарыстоўваецца ў камерцыйных аўтамабілях, але цяжка ўлічыць трываласць паверхні і агульны камфорт. Паўцвёрды падлакотнік пакрыты скурай з ПВХ, скура забяспечвае добры дотык і знешні выгляд, а ўнутраная паўцвёрдая пена мае выдатнае адчуванне, ударатрываласць, паглынанне энергіі і ўстойлівасць да старэння, таму яна ўсё больш шырока выкарыстоўваецца ў выкарыстанні салон легкавога аўтамабіля.
У гэтай працы распрацавана асноўная формула поліўрэтанавай паўцвёрдай пены для аўтамабільных поручняў і на гэтай аснове вывучаецца яе ўдасканаленне.
Эксперыментальны ўчастак
Асноўная сыравіна
Поліэфірны поліол A (гідраксільнае значэнне 30 ~ 40 мг/г), палімерны поліол B (гідраксільнае значэнне 25 ~ 30 мг/г): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Мадыфікаваны MDI [дыфенілметандиізацыянат, w (NCO) складае 25%~30%], кампазітны каталізатар, змочваючы дыспергатар (агент 3), антыаксідант A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou і г.д.; Змочвае дыспергатар (агент 1), змочвае дыспергатар (агент 2): Byke Chemical. Вышэйзгаданая сыравіна прамысловага класа. ПВХ падшэўка скура: Changshu Ruihua.
Асноўнае абсталяванне і інструменты
Высакахуткасны міксер тыпу Sdf-400, электронныя вагі тыпу AR3202CN, алюмініевая форма (10 см × 10 см × 1 см, 10 см × 10 см × 5 см), электрычная духоўка тыпу 101-4AB, электронная ўніверсальная нацяжная машына тыпу KJ-1065, тып супер 501A тэрмастат.
Падрыхтоўка асноўнай формулы і пробы
Асноўны склад паўцвёрдага пенаполіурэтану паказаны ў табліцы 1.
Падрыхтоўка выпрабавальнага ўзору механічных уласцівасцей: кампазітны поліэфір (матэрыял А) быў падрыхтаваны ў адпаведнасці з распрацоўнай формулай, змешаны з мадыфікаваным MDI у пэўнай прапорцыі, перамешаны з дапамогай высакахуткаснага мешалка (3000 аб/хв) на працягу 3~5 с. , затым выліваюць у адпаведную форму для ўспеньвання і адкрываюць форму на працягу пэўнага часу, каб атрымаць узор паўцвёрдага пенаполіурэтану.
Падрыхтоўка ўзору для праверкі эфектыўнасці склейвання: пласт ПВХ-скуры змяшчаецца ў ніжні штамп прэс-формы, і камбінаваны поліэфір і мадыфікаваны MDI змешваюцца ў прапорцыі, змешваючы пры дапамозе высакахуткаснай мешалкі (3000 аб/мін). ) на працягу 3~5 с, затым выліваюць на паверхню скуры, і форма зачыняецца, і пенаполіурэтану са скурай фармуецца на працягу пэўнага часу.
Тэст прадукцыйнасці
Механічныя ўласцівасці: 40% CLD (цвёрдасць на сціск) у адпаведнасці са стандартным выпрабаваннем ISO-3386; Трываласць на расцяжэнне і адноснае падаўжэнне пры разрыве выпрабоўваюцца ў адпаведнасці са стандартам ISO-1798; Трываласць на разрыў выпрабоўваецца ў адпаведнасці са стандартам ISO-8067. Прадукцыйнасць склейвання: электронная універсальная нацяжная машына выкарыстоўваецца для адслойвання скуры і пены на 180° у адпаведнасці са стандартам OEM.
Эфектыўнасць старэння: праверце страту механічных уласцівасцей і уласцівасцей склейвання пасля 24 гадзін старэння пры 120 ℃ у адпаведнасці са стандартнай тэмпературай OEM.
Вынікі і абмеркаванне
Механічная ўласцівасць
Змяняючы суадносіны поліэфірнага поліолу A і палімернага поліолу B у асноўнай формуле, быў даследаваны ўплыў розных дазіровак поліэфіру на механічныя ўласцівасці паўцвёрдага пенаполіурэтану, як паказана ў табліцы 2.
З вынікаў у табліцы 2 відаць, што суадносіны поліэфірнага поліолу А і палімернага поліолу B аказвае істотны ўплыў на механічныя ўласцівасці пенаполіурэтану. Калі суадносіны поліэфірнага поліолу A да палімернага поліолу B павялічваецца, адноснае падаўжэнне пры разрыве павялічваецца, цвёрдасць на сціск да некаторай ступені зніжаецца, а трываласць на расцяжэнне і трываласць на разрыў мала змяняюцца. Малекулярны ланцужок паліурэтана ў асноўным складаецца з мяккага сегмента і цвёрдага сегмента, мяккага сегмента з поліолу і цвёрдага сегмента з карбаматнай сувязі. З аднаго боку, адносная малекулярная маса і гідраксільнае значэнне двух поліолаў адрозніваюцца, з іншага боку, палімерны поліол B - гэта поліэфірны поліол, мадыфікаваны акрыланітрылам і стыролам, і цвёрдасць сегмента ланцуга паляпшаецца дзякуючы існаванне бензольнага кольцы, у той час як палімер поліол B змяшчае дробнамалекулярныя рэчывы, што павялічвае далікатнасць пены. Калі поліэфірны поліол A складае 80 частак, а палімерны поліол B складае 10 частак, поўныя механічныя ўласцівасці пены лепш.
Аблігацыйная ўласцівасць
Будучы прадуктам з высокай частатой націскання, поручень значна знізіць камфортнасць дэталяў, калі пенапласт і скура адслойваюцца, таму патрабуецца эфектыўнасць склейвання пенаполіурэтану і скуры. На аснове прыведзеных вышэй даследаванняў былі дададзены розныя змочвальныя дысперсанты для праверкі адгезійных уласцівасцей пены і скуры. Вынікі паказаны ў табліцы 3.
З табліцы 3 відаць, што розныя змочвальныя дысперсанты аказваюць відавочнае ўздзеянне на сілу адслаення паміж пенапластам і скурай: пасля выкарыстання дабаўкі 2 адбываецца руйнаванне пены, што можа быць выклікана празмерным адкрыццём пены пасля дадання дабаўкі. 2; Пасля выкарыстання дабавак 1 і 3 трываласць на адчыненне пустога ўзору мае некаторае павелічэнне, а трываласць да адчынення дабаўкі 1 прыкладна на 17 % вышэй, чым у пустога ўзору, а трываласць да выдалення дабаўкі 3 складае прыкладна на 25% вышэй, чым у пустой пробы. Розніца паміж дадаткам 1 і дадаткам 3 у асноўным выклікана розніцай у змочваемасці кампазітнага матэрыялу на паверхні. Увогуле, для ацэнкі змочвання вадкасці на цвёрдым рэчыве кут кантакту з'яўляецца важным параметрам для вымярэння змочвання паверхні. Такім чынам, быў правераны вугал кантакту паміж кампазітным матэрыялам і скурай пасля дадання двух вышэйзгаданых змочваючых дыспергатараў, і вынікі паказаны на малюнку 1.
На малюнку 1 відаць, што кут кантакту пустога ўзору самы вялікі, які складае 27°, а кут кантакту дапаможнага агента 3 з'яўляецца найменшым, які складае ўсяго 12°. Гэта паказвае, што выкарыстанне дабаўкі 3 можа ў большай ступені палепшыць змочвальнасць кампазітнага матэрыялу і скуры, і яна лягчэй распаўсюджваецца на паверхні скуры, таму выкарыстанне дабаўкі 3 мае найбольшую сілу адслаення.
Старэнне маёмасці
Прадукты для парэнчаў прэсуюцца ў аўтамабілі, частата ўздзеяння сонечнага святла высокая, а характарыстыка старэння - гэта яшчэ адна важная характарыстыка, якую трэба ўлічваць для поліўрэтанавай паўцвёрдай пены для поручняў. Такім чынам, была праверана эфектыўнасць старэння асноўнай формулы і праведзена даследаванне паляпшэння, і вынікі былі паказаны ў табліцы 4.
Параўноўваючы даныя ў табліцы 4, можна выявіць, што механічныя ўласцівасці і ўласцівасці склейвання асноўнай формулы значна зніжаюцца пасля тэрмічнага старэння пры 120 ℃: пасля старэння на працягу 12 гадзін страта розных уласцівасцей, акрамя шчыльнасці (тое самае ніжэй) складае 13%~16%; Страта прадукцыйнасці пры 24-гадзінным старэнні складае 23%~26%. Указваецца, што ўласцівасць тэрмічнага старэння асноўнай формулы не з'яўляецца добрай, і ўласцівасць тэрмічнага старэння зыходнай формулы можна відавочна палепшыць, дадаўшы ў формулу антыаксідант класа А. У тых жа эксперыментальных умовах пасля дадання антыаксіданта А страта розных уласцівасцей праз 12 гадзін складала 7%~8%, а страта розных уласцівасцей праз 24 гадзіны складала 13%~16%. Зніжэнне механічных уласцівасцей у асноўным звязана з серыяй ланцуговых рэакцый, выкліканых разрывам хімічнай сувязі і актыўнымі свабоднымі радыкаламі ў працэсе тэрмічнага старэння, што прыводзіць да фундаментальных змен у структуры або ўласцівасцях зыходнага рэчыва. З аднаго боку, зніжэнне прадукцыйнасці склейвання звязана з пагаршэннем механічных уласцівасцяў самога пенапласту, з другога боку, таму што абалонка ПВХ змяшчае вялікую колькасць пластыфікатараў, і пластыфікатар мігруе на паверхню падчас працэсу тэрмічнага кіслароднага старэння. Даданне антыаксідантаў можа палепшыць яго тэрмічныя ўласцівасці старэння, галоўным чынам таму, што антыаксіданты могуць ліквідаваць новыя свабодныя радыкалы, затрымаць або інгібіраваць працэс акіслення палімера, каб захаваць першапачатковыя ўласцівасці палімера.
Комплексная прадукцыйнасць
На аснове прыведзеных вышэй вынікаў была распрацавана аптымальная формула і ацэнены яе розныя ўласцівасці. Прадукцыйнасць формулы параўноўвалі з эфектыўнасцю звычайнай поліурэтанавай пены для поручняў з высокім адскокам. Вынікі паказаны ў табліцы 5.
Як відаць з табліцы 5, прадукцыйнасць аптымальнай паўцвёрдай формулы пенаполіурэтану мае пэўныя перавагі ў параўнанні з базавай і агульнай формуламі, яна больш практычная і больш падыходзіць для прымянення высокапрадукцыйных поручняў.
Заключэнне
Рэгулёўка колькасці поліэфіру і выбар кваліфікаванага змочваючага дысперсанта і антыаксіданта могуць надаць паўцвёрдай пенаполіурэтану добрыя механічныя ўласцівасці, выдатныя ўласцівасці старэння пры награванні і гэтак далей. Грунтуючыся на выдатных характарыстыках пенапласту, гэты высокаэфектыўны поліўрэтанавы паўцвёрды пенапласт можна ўжываць для аўтамабільных буферных матэрыялаў, такіх як поручні і столікі для прыбораў.
Час публікацыі: 25 ліпеня 2024 г