Fremstilling og egenskaber af polyurethan halvstivt skum til højtydende bilgelændere.
Armlænet i bilens kabine er en vigtig del af førerhuset, der spiller rollen med at skubbe og trække i døren og placere personens arm i bilen. I tilfælde af en nødsituation, når bilen kolliderer med gelænderet, kan bløde polyurethan-gelændere og modificeret PP (polypropylen), ABS (polyacrylonitril-butadien-styren) og andre hårde plastgelændere give god elasticitet og buffer og derved reducere skader. Bløde polyurethanskumgelændere kan give en god føling og en smuk overfladestruktur og derved forbedre komforten og skønheden i førerhuset. Derfor bliver fordelene ved blødt polyurethanskum i bilgelændere mere og mere åbenlyse med udviklingen af bilindustrien og forbedringen af folks krav til indvendige materialer.
Der findes tre typer bløde polyurethan-håndlister: højspændstigt skum, selvklæbende skum og halvstivt skum. Den ydre overflade af højspændstige håndlister er dækket af PVC (polyvinylchlorid), og indersiden er af polyurethan højspændstigt skum. Skummets støtte er relativt svag, styrken er relativt lav, og vedhæftningen mellem skummet og huden er relativt utilstrækkelig. Det selvklæbende håndliste har et skumkernelag, er billigt og har en høj integrationsgrad, og det bruges i vid udstrækning i erhvervskøretøjer, men det er vanskeligt at tage højde for overfladens styrke og den samlede komfort. Halvstive armlæn er dækket af PVC-hud, huden giver et godt greb og udseende, og det indvendige halvstive skum har fremragende følelse, slagfasthed, energiabsorption og ældningsbestandighed, så det bruges mere og mere udbredt i personbilers interiør.
I denne artikel udformes den grundlæggende formel for polyurethan halvstivt skum til bilgelændere, og dets forbedring undersøges på dette grundlag.
Eksperimentel sektion
Vigtigste råmateriale
Polyetherpolyol A (hydroxylværdi 30 ~ 40 mg/g), polymerpolyol B (hydroxylværdi 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modificeret MDI [diphenylmethandiisocyanat, w (NCO) er 25%~30%], kompositkatalysator, befugtningsdispergeringsmiddel (middel 3), antioxidant A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, osv.; Befugtningsdispergeringsmiddel (middel 1), befugtningsdispergeringsmiddel (middel 2): Byke Chemical. Ovenstående råmaterialer er af industriel kvalitet. PVC-foring: Changshu Ruihua.
Vigtigste udstyr og instrumenter
Sdf-400 type højhastighedsmixer, AR3202CN type elektronisk vægt, aluminiumsform (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), 101-4AB type elektrisk blæserovn, KJ-1065 type elektronisk universalspændingsmaskine, 501A type supertermostat.
Fremstilling af basisformel og prøve
Den grundlæggende formulering af halvstift polyurethanskum er vist i tabel 1.
Fremstilling af prøven til test af mekaniske egenskaber: Den sammensatte polyether (A-materiale) blev fremstillet i henhold til designformlen, blandet med den modificerede MDI i en bestemt mængde, omrørt med en højhastighedsomrører (3000 o/min) i 3~5 sekunder, derefter hældt i den tilsvarende form til skum, og formen blev åbnet inden for en vis tid for at opnå den halvstive polyurethanskumstøbte prøve.
Forberedelse af prøven til bindingstest: Et lag PVC-hud placeres i formens nederste matrice, og den kombinerede polyether og modificerede MDI blandes i forhold, omrøres med en højhastighedsomrører (3000 o/min) i 3~5 sekunder, hældes derefter i hudens overflade, og formen lukkes, og polyurethanskummet med huden støbes inden for en vis tid.
Ydelsestest
Mekaniske egenskaber: 40% CLD (trykhårdhed) i henhold til ISO-3386 standardtest; Trækstyrke og brudforlængelse er testet i henhold til ISO-1798 standarden; Rivestyrke er testet i henhold til ISO-8067 standarden. Bindingsevne: Den elektroniske universelle spændingsmaskine bruges til at skrælle huden og skummet 180° i henhold til en OEM-standard.
Ældningsevne: Test tabet af mekaniske egenskaber og bindingsegenskaber efter 24 timers ældning ved 120 ℃ i henhold til standardtemperaturen fra en OEM.
Resultater og diskussion
Mekanisk egenskab
Ved at ændre forholdet mellem polyetherpolyol A og polymerpolyol B i grundformlen blev indflydelsen af forskellige polyetherdoseringer på de mekaniske egenskaber af halvstift polyurethanskum undersøgt, som vist i tabel 2.
Det fremgår af resultaterne i tabel 2, at forholdet mellem polyetherpolyol A og polymerpolyol B har en betydelig effekt på de mekaniske egenskaber af polyurethanskum. Når forholdet mellem polyetherpolyol A og polymerpolyol B stiger, øges brudforlængelsen, trykhårdheden falder til en vis grad, og trækstyrken og rivestyrken ændrer sig kun lidt. Polyurethans molekylkæde består hovedsageligt af bløde segmenter og hårde segmenter, bløde segmenter fra polyol og hårde segmenter fra carbamatbindinger. På den ene side er den relative molekylvægt og hydroxylværdi af de to polyoler forskellige, på den anden side er polymerpolyol B en polyetherpolyol modificeret med acrylonitril og styren, og stivheden af kædesegmentet forbedres på grund af tilstedeværelsen af benzenringen, mens polymerpolyol B indeholder små molekylære stoffer, hvilket øger skummets sprødhed. Når polyetherpolyol A er 80 dele og polymerpolyol B er 10 dele, er skummets omfattende mekaniske egenskaber bedre.
Bindingsegenskab
Da gelænderet er et produkt med høj trykfrekvens, vil det reducere komforten betydeligt, hvis skummet og huden skaller af. Derfor er der behov for en god bindingsevne mellem polyurethanskum og hud. På baggrund af ovenstående forskning blev der tilsat forskellige befugtnings- og dispergeringsmidler for at teste skummets og hudens vedhæftningsegenskaber. Resultaterne er vist i tabel 3.
Det fremgår af tabel 3, at forskellige befugtningsdispergeringsmidler har tydelige effekter på afskalningskraften mellem skummet og huden: Skumkollaps opstår efter brug af additiv 2, hvilket kan skyldes overdreven åbning af skummet efter tilsætning af additiv 2; Efter brug af additiv 1 og 3 er afstrypningsstyrken af blindprøven steget med en vis stigning, og afstrypningsstyrken af additiv 1 er ca. 17 % højere end blindprøvens, og afstrypningsstyrken af additiv 3 er ca. 25 % højere end blindprøvens. Forskellen mellem additiv 1 og additiv 3 skyldes hovedsageligt forskellen i kompositmaterialets befugtningsevne på overfladen. Generelt er kontaktvinklen en vigtig parameter til måling af overfladefugtningsevnen for at evaluere væskes befugtningsevne på fast stof. Derfor blev kontaktvinklen mellem kompositmaterialet og huden efter tilsætning af de to ovennævnte befugtningsdispergeringsmidler testet, og resultaterne er vist i figur 1.
Det fremgår af figur 1, at kontaktvinklen for blindprøven er den største, som er 27°, og kontaktvinklen for hjælpestof 3 er den mindste, som kun er 12°. Dette viser, at brugen af additiv 3 kan forbedre kompositmaterialets og hudens befugtningsevne i større grad, og det er lettere at fordele det på hudens overflade, så brugen af additiv 3 har den største afskalningskraft.
Ældre ejendom
Gelænderprodukter presses i bilen, hyppigheden af sollyseksponering er høj, og ældningsegenskaberne er en anden vigtig ydeevne, som polyurethan halvstivt gelænderskum skal tages i betragtning. Derfor blev ældningsegenskaberne af den grundlæggende formel testet, og der blev udført en forbedringsundersøgelse, og resultaterne blev vist i tabel 4.
Ved at sammenligne dataene i tabel 4 kan det ses, at de mekaniske egenskaber og bindingsegenskaber for den grundlæggende formel reduceres betydeligt efter termisk ældning ved 120 ℃: efter ældning i 12 timer er tabet af forskellige egenskaber undtagen densitet (det samme som nedenfor) 13%~16%; ydeevnetabet ved 24 timers ældning er 23%~26%. Det indikeres, at varmeældningsegenskaberne for den grundlæggende formel ikke er gode, og varmeældningsegenskaberne for den oprindelige formel kan tydeligt forbedres ved at tilsætte antioxidant A-klassen til formlen. Under de samme eksperimentelle forhold efter tilsætning af antioxidant A var tabet af forskellige egenskaber efter 12 timer 7%~8%, og tabet af forskellige egenskaber efter 24 timer var 13%~16%. Faldet i mekaniske egenskaber skyldes hovedsageligt en række kædereaktioner udløst af kemisk bindingsbrud og aktive frie radikaler under den termiske ældningsproces, hvilket resulterer i fundamentale ændringer i strukturen eller egenskaberne af det oprindelige stof. På den ene side skyldes faldet i bindingsevnen faldet i selve skummets mekaniske egenskaber, og på den anden side fordi PVC-huden indeholder et stort antal blødgørere, og blødgøreren migrerer til overfladen under processen med termisk iltældning. Tilsætning af antioxidanter kan forbedre dens termiske ældningsegenskaber, primært fordi antioxidanter kan eliminere nyligt genererede frie radikaler, forsinke eller hæmme polymerens oxidationsprocessen for at bevare polymerens oprindelige egenskaber.
Omfattende ydeevne
Baseret på ovenstående resultater blev den optimale formel designet, og dens forskellige egenskaber blev evalueret. Formlens ydeevne blev sammenlignet med den generelle polyurethan-højrebound-gelænderskum. Resultaterne er vist i tabel 5.
Som det fremgår af tabel 5, har den optimale halvstive polyurethanskumformel visse fordele i forhold til de grundlæggende og generelle formler, og den er mere praktisk og mere egnet til anvendelse af højtydende gelændere.
Konklusion
Justering af mængden af polyether og valg af kvalificeret befugtningsdispergeringsmiddel og antioxidant kan give det halvstive polyurethanskum gode mekaniske egenskaber, fremragende varmeældningsegenskaber osv. Baseret på skummets fremragende ydeevne kan dette højtydende polyurethan halvstive skumprodukt anvendes på buffermaterialer til biler såsom gelændere og instrumentborde.
Opslagstidspunkt: 25. juli 2024