Penyediaan dan ciri-ciri busa separa tegar poliuretana untuk susur tangan automotif berprestasi tinggi.
Tempat letak tangan di bahagian dalam kereta merupakan bahagian penting dalam kabin, yang memainkan peranan untuk menolak dan menarik pintu serta meletakkan lengan orang di dalam kereta. Sekiranya berlaku kecemasan, apabila kereta dan susur tangan berlanggar, susur tangan lembut poliuretana dan PP yang diubah suai (polipropilena), ABS (poliakrilonitril - butadiena - stirena) dan susur tangan plastik keras lain, boleh memberikan keanjalan dan penampan yang baik, sekali gus mengurangkan kecederaan. Susur tangan busa lembut poliuretana boleh memberikan rasa tangan yang baik dan tekstur permukaan yang cantik, sekali gus meningkatkan keselesaan dan keindahan kokpit. Oleh itu, dengan perkembangan industri automotif dan peningkatan keperluan orang ramai untuk bahan dalaman, kelebihan busa lembut poliuretana dalam susur tangan automotif menjadi semakin jelas.
Terdapat tiga jenis susur tangan lembut poliuretana: busa berdaya tahan tinggi, busa berkerak sendiri dan busa separa tegar. Permukaan luar susur tangan berdaya tahan tinggi ditutup dengan kulit PVC (polivinil klorida), dan bahagian dalamnya diperbuat daripada busa berdaya tahan tinggi poliuretana. Sokongan busa agak lemah, kekuatannya agak rendah, dan lekatan antara busa dan kulit agak tidak mencukupi. Susur tangan berkulit sendiri mempunyai lapisan teras busa kulit, kos rendah, tahap integrasi yang tinggi, dan digunakan secara meluas dalam kenderaan komersial, tetapi sukar untuk mengambil kira kekuatan permukaan dan keselesaan keseluruhan. Tempat letak tangan separa tegar ditutup dengan kulit PVC, kulitnya memberikan sentuhan dan penampilan yang baik, dan busa separa tegar dalaman mempunyai rasa, rintangan hentaman, penyerapan tenaga dan rintangan penuaan yang sangat baik, jadi ia semakin banyak digunakan dalam penggunaan bahagian dalam kereta penumpang.
Dalam kertas kerja ini, formula asas busa separa tegar poliuretana untuk susur tangan kereta direka bentuk dan penambahbaikannya dikaji atas dasar ini.
Bahagian eksperimen
Bahan mentah utama
Polieter poliol A (nilai hidroksil 30 ~ 40 mg/g), polimer poliol B (nilai hidroksil 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI yang diubah suai [difenilmetana diisosianat, w (NCO) ialah 25%~30%], pemangkin komposit, penyebar pembasahan (Agen 3), antioksidan A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, dsb.; Penyebar pembasahan (Agen 1), penyebar pembasahan (Agen 2): Byke Chemical. Bahan mentah di atas adalah gred perindustrian. Kulit lapisan PVC: Changshu Ruihua.
Peralatan dan instrumen utama
Pengadun berkelajuan tinggi jenis Sdf-400, penimbang elektronik jenis AR3202CN, acuan aluminium (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), ketuhar peniup elektrik jenis 101-4AB, mesin tegangan universal elektronik jenis KJ-1065, termostat super jenis 501A.
Penyediaan formula asas dan sampel
Formulasi asas busa poliuretana separa tegar ditunjukkan dalam Jadual 1.
Penyediaan sampel ujian sifat mekanikal: polieter komposit (bahan A) disediakan mengikut formula reka bentuk, dicampurkan dengan MDI yang diubah suai dalam perkadaran tertentu, dikacau dengan peranti pengadukan berkelajuan tinggi (3000r/min) selama 3 ~ 5 saat, kemudian dituang ke dalam acuan yang sepadan untuk membentuk buih, dan membuka acuan dalam masa tertentu untuk mendapatkan sampel acuan buih poliuretana separa tegar.
Penyediaan sampel untuk ujian prestasi ikatan: lapisan kulit PVC diletakkan di acuan bawah acuan, dan polieter gabungan dan MDI yang diubah suai dicampur secara berkadaran, dikacau oleh alat pengadukan berkelajuan tinggi (3 000 r/min) selama 3 ~ 5 saat, kemudian dituangkan ke permukaan kulit, dan acuan ditutup, dan busa poliuretana dengan kulit dibentuk dalam masa tertentu.
Ujian prestasi
Sifat mekanikal: 40%CLD (kekerasan mampatan) mengikut ujian standard ISO-3386; Kekuatan tegangan dan pemanjangan pada putus diuji mengikut standard ISO-1798; Kekuatan koyakan diuji mengikut standard ISO-8067. Prestasi ikatan: Mesin tegangan universal elektronik digunakan untuk mengupas kulit dan berbuih 180° mengikut standard OEM.
Prestasi penuaan: Uji kehilangan sifat mekanikal dan sifat ikatan selepas 24 jam penuaan pada 120℃ mengikut suhu standard OEM.
Keputusan dan perbincangan
Sifat mekanikal
Dengan mengubah nisbah polieter poliol A dan polimer poliol B dalam formula asas, pengaruh dos polieter yang berbeza terhadap sifat mekanikal busa poliuretana separa tegar telah diterokai, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2.
Dapat dilihat daripada keputusan dalam Jadual 2 bahawa nisbah polieter poliol A kepada polimer poliol B mempunyai kesan yang ketara terhadap sifat mekanikal busa poliuretana. Apabila nisbah polieter poliol A kepada polimer poliol B meningkat, pemanjangan pada putus meningkat, kekerasan mampatan berkurangan sehingga tahap tertentu, dan kekuatan tegangan dan kekuatan koyakan sedikit berubah. Rantai molekul poliuretana terutamanya terdiri daripada segmen lembut dan segmen keras, segmen lembut daripada poliol dan segmen keras daripada ikatan karbamat. Di satu pihak, berat molekul relatif dan nilai hidroksil kedua-dua poliol adalah berbeza, sebaliknya, polimer poliol B ialah poliol polieter yang diubah suai oleh akrilonitril dan stirena, dan ketegaran segmen rantai bertambah baik kerana kewujudan cincin benzena, manakala polimer poliol B mengandungi bahan molekul kecil, yang meningkatkan kerapuhan busa. Apabila polieter poliol A ialah 80 bahagian dan polimer poliol B ialah 10 bahagian, sifat mekanikal komprehensif busa adalah lebih baik.
Hartanah ikatan
Sebagai produk dengan frekuensi tekan yang tinggi, susur tangan akan mengurangkan keselesaan bahagian dengan ketara jika busa dan kulit mengelupas, jadi prestasi ikatan busa poliuretana dan kulit diperlukan. Berdasarkan kajian di atas, pelbagai penyebar pembasahan telah ditambah untuk menguji sifat lekatan busa dan kulit. Keputusan ditunjukkan dalam Jadual 3.
Dari Jadual 3, dapat dilihat bahawa penyebar pembasahan yang berbeza mempunyai kesan yang jelas terhadap daya pengelupasan antara buih dan kulit: Keruntuhan buih berlaku selepas penggunaan bahan tambahan 2, yang mungkin disebabkan oleh pembukaan buih yang berlebihan selepas penambahan bahan tambahan 2; Selepas penggunaan bahan tambahan 1 dan 3, kekuatan pelucutan sampel kosong mengalami peningkatan tertentu, dan kekuatan pelucutan bahan tambahan 1 adalah kira-kira 17% lebih tinggi daripada sampel kosong, dan kekuatan pelucutan bahan tambahan 3 adalah kira-kira 25% lebih tinggi daripada sampel kosong. Perbezaan antara bahan tambahan 1 dan bahan tambahan 3 terutamanya disebabkan oleh perbezaan kebolehbasahan bahan komposit pada permukaan. Secara amnya, untuk menilai kebolehbasahan cecair pada pepejal, Sudut sentuhan merupakan parameter penting untuk mengukur kebolehbasahan permukaan. Oleh itu, Sudut sentuhan antara bahan komposit dan kulit selepas menambah dua penyebar pembasahan di atas telah diuji, dan hasilnya ditunjukkan dalam Rajah 1.
Dapat dilihat daripada Rajah 1 bahawa Sudut sentuhan sampel kosong adalah yang terbesar, iaitu 27°, dan Sudut sentuhan agen bantu 3 adalah yang terkecil, iaitu hanya 12°. Ini menunjukkan bahawa penggunaan bahan tambahan 3 dapat meningkatkan kebolehbasahan bahan komposit dan kulit pada tahap yang lebih tinggi, dan ia lebih mudah tersebar di permukaan kulit, jadi penggunaan bahan tambahan 3 mempunyai daya pengelupasan yang paling besar.
Hartanah penuaan
Produk susur tangan ditekan di dalam kereta, kekerapan pendedahan cahaya matahari adalah tinggi, dan prestasi penuaan merupakan satu lagi prestasi penting yang perlu dipertimbangkan oleh busa susur tangan separa tegar poliuretana. Oleh itu, prestasi penuaan formula asas telah diuji dan kajian penambahbaikan telah dijalankan, dan hasilnya ditunjukkan dalam Jadual 4.
Dengan membandingkan data dalam Jadual 4, dapat dilihat bahawa sifat mekanikal dan sifat ikatan formula asas menurun dengan ketara selepas penuaan haba pada 120℃: selepas penuaan selama 12 jam, kehilangan pelbagai sifat kecuali ketumpatan (yang sama di bawah) ialah 13%~16%; Kehilangan prestasi penuaan 24 jam ialah 23%~26%. Ditunjukkan bahawa sifat penuaan haba formula asas tidak baik, dan sifat penuaan haba formula asal boleh diperbaiki dengan jelas dengan menambah kelas A antioksidan A kepada formula. Di bawah keadaan eksperimen yang sama selepas penambahan antioksidan A, kehilangan pelbagai sifat selepas 12 jam ialah 7%~8%, dan kehilangan pelbagai sifat selepas 24 jam ialah 13%~16%. Penurunan sifat mekanikal terutamanya disebabkan oleh satu siri tindak balas rantai yang dicetuskan oleh pemecahan ikatan kimia dan radikal bebas aktif semasa proses penuaan haba, mengakibatkan perubahan asas dalam struktur atau sifat bahan asal. Di satu pihak, penurunan prestasi ikatan adalah disebabkan oleh penurunan sifat mekanikal busa itu sendiri, sebaliknya, kerana kulit PVC mengandungi sejumlah besar pemplastik, dan pemplastik berhijrah ke permukaan semasa proses penuaan oksigen terma. Penambahan antioksidan dapat meningkatkan sifat penuaan termanya, terutamanya kerana antioksidan dapat menghilangkan radikal bebas yang baru dihasilkan, melambatkan atau menghalang proses pengoksidaan polimer, sehingga dapat mengekalkan sifat asal polimer.
Prestasi komprehensif
Berdasarkan keputusan di atas, formula optimum telah direka bentuk dan pelbagai sifatnya dinilai. Prestasi formula tersebut dibandingkan dengan busa susur tangan lantunan tinggi poliuretana umum. Keputusan ditunjukkan dalam Jadual 5.
Seperti yang dapat dilihat dari Jadual 5, prestasi formula busa poliuretana separa tegar yang optimum mempunyai kelebihan tertentu berbanding formula asas dan umum, dan ia lebih praktikal, serta lebih sesuai untuk penggunaan susur tangan berprestasi tinggi.
Kesimpulan
Melaraskan jumlah polieter dan memilih penyebar pembasahan dan antioksidan yang berkelayakan boleh memberikan busa poliuretana separa tegar sifat mekanikal yang baik, sifat penuaan haba yang sangat baik dan sebagainya. Berdasarkan prestasi busa yang sangat baik, produk busa separa tegar poliuretana berprestasi tinggi ini boleh digunakan pada bahan penimbal automotif seperti susur tangan dan meja instrumen.
Masa siaran: 25 Julai 2024