Προετοιμασία και χαρακτηριστικά ημιάκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης για χειρολισθήρες αυτοκινήτων υψηλής απόδοσης.
Το υποβραχιόνιο στο εσωτερικό του αυτοκινήτου είναι ένα σημαντικό μέρος της καμπίνας, το οποίο παίζει το ρόλο του να σπρώχνει και να τραβάει την πόρτα και να τοποθετεί το χέρι του ατόμου στο αυτοκίνητο. Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, όταν το αυτοκίνητο και η κουπαστή σύγκρουση, η μαλακή κουπαστή πολυουρεθάνης και το τροποποιημένο PP (πολυπροπυλένιο), το ABS (πολυακρυλονιτρίλιο - βουταδιένιο - στυρένιο) και άλλες σκληρές πλαστικές κουπαστές, μπορούν να παρέχουν καλή ελαστικότητα και ρυθμιστικό, μειώνοντας έτσι τον τραυματισμό. Οι χειρολισθήρες από μαλακό αφρό πολυουρεθάνης μπορούν να προσφέρουν καλή αίσθηση στο χέρι και όμορφη υφή επιφάνειας, βελτιώνοντας έτσι την άνεση και την ομορφιά του πιλοτηρίου. Επομένως, με την ανάπτυξη της αυτοκινητοβιομηχανίας και τη βελτίωση των απαιτήσεων των ανθρώπων για εσωτερικά υλικά, τα πλεονεκτήματα του μαλακού αφρού πολυουρεθάνης στις χειρολισθήρες αυτοκινήτων γίνονται όλο και πιο εμφανή.
Υπάρχουν τρία είδη μαλακών κιγκλιδωμάτων πολυουρεθάνης: αφρός υψηλής ελαστικότητας, αφρός με αυτοκόλλητο και ημιάκαμπτος αφρός. Η εξωτερική επιφάνεια των κιγκλιδωμάτων υψηλής ελαστικότητας είναι καλυμμένη με δέρμα PVC (πολυβινυλοχλωρίδιο) και το εσωτερικό είναι αφρός πολυουρεθάνης υψηλής ελαστικότητας. Η στήριξη του αφρού είναι σχετικά αδύναμη, η αντοχή είναι σχετικά χαμηλή και η πρόσφυση μεταξύ του αφρού και του δέρματος είναι σχετικά ανεπαρκής. Η κουπαστή με αυτοκόλλητο έχει ένα στρώμα αφρού πυρήνα δέρματος, χαμηλό κόστος, υψηλό βαθμό ενσωμάτωσης και χρησιμοποιείται ευρέως σε επαγγελματικά οχήματα, αλλά είναι δύσκολο να ληφθεί υπόψη η αντοχή της επιφάνειας και η συνολική άνεση. Το ημιάκαμπτο υποβραχιόνιο καλύπτεται με δέρμα PVC, το δέρμα παρέχει καλή αφή και εμφάνιση και ο εσωτερικός ημιάκαμπτος αφρός έχει εξαιρετική αίσθηση, αντοχή στην κρούση, απορρόφηση ενέργειας και αντοχή στη γήρανση, επομένως χρησιμοποιείται όλο και πιο ευρέως στη χρήση εσωτερικό επιβατικό αυτοκίνητο.
Στην παρούσα εργασία σχεδιάζεται η βασική φόρμουλα του ημιάκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης για κιγκλιδώματα αυτοκινήτων και σε αυτή τη βάση μελετάται η βελτίωσή του.
Πειραματικό τμήμα
Κύρια πρώτη ύλη
Πολυαιθερική πολυόλη Α (τιμή υδροξυλίου 30~40 mg/g), πολυμερής πολυόλη Β (τιμή υδροξυλίου 25~30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Τροποποιημένο MDI [διισοκυανικό διφαινυλομεθάνιο, w (NCO) είναι 25%~30%], σύνθετος καταλύτης, διασκορπιστικός παράγοντας διαβροχής (παράγοντας 3), αντιοξειδωτικό Α: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, κ.λπ.; Διασκορπιστικό διαβροχής (Agent 1), υγρό διασποράς (Agent 2) : Byke Chemical. Οι παραπάνω πρώτες ύλες είναι βιομηχανικής ποιότητας. Επένδυση από PVC: Changshu Ruihua.
Κύριος εξοπλισμός και όργανα
Μίξερ υψηλής ταχύτητας τύπου Sdf-400, ηλεκτρονική ζυγαριά τύπου AR3202CN, καλούπι αλουμινίου (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), ηλεκτρικός φούρνος φυσητήρας τύπου 101-4AB, ηλεκτρονική μηχανή τάνυσης γενικής χρήσης τύπου KJ-1065, μηχανή σούπερ τύπου 501A θερμοστάτης.
Παρασκευή βασικού τύπου και δείγματος
Η βασική σύνθεση του ημιάκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης φαίνεται στον Πίνακα 1.
Προετοιμασία του δείγματος δοκιμής μηχανικών ιδιοτήτων: ο σύνθετος πολυαιθέρας (υλικό Α) παρασκευάστηκε σύμφωνα με τον τύπο σχεδιασμού, αναμείχτηκε με το τροποποιημένο MDI σε ορισμένη αναλογία, αναδεύτηκε με συσκευή ανάδευσης υψηλής ταχύτητας (3000 r/min) για 3~5 δευτερόλεπτα , στη συνέχεια χύνεται στο αντίστοιχο καλούπι για να σχηματιστεί αφρός και άνοιξε το καλούπι μέσα σε ορισμένο χρονικό διάστημα για να ληφθεί το δείγμα μορφοποιημένου με ημιάκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης.
Προετοιμασία του δείγματος για δοκιμή απόδοσης συγκόλλησης: ένα στρώμα δέρματος PVC τοποθετείται στην κάτω μήτρα του καλουπιού και ο συνδυασμένος πολυαιθέρας και το τροποποιημένο MDI αναμειγνύονται αναλογικά, αναδεύονται με συσκευή ανάδευσης υψηλής ταχύτητας (3 000 r/min ) για 3~5 δευτερόλεπτα, στη συνέχεια χύνεται στην επιφάνεια του δέρματος και το καλούπι κλείνει και ο αφρός πολυουρεθάνης με το δέρμα πλάθεται μέσα σε ορισμένο χρόνο.
Δοκιμή απόδοσης
Μηχανικές ιδιότητες: 40%CLD (σκληρότητα συμπίεσης) σύμφωνα με το πρότυπο δοκιμής ISO-3386. Η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση κατά τη θραύση ελέγχονται σύμφωνα με το πρότυπο ISO-1798. Η αντοχή σε σχίσιμο ελέγχεται σύμφωνα με το πρότυπο ISO-8067. Απόδοση συγκόλλησης: Η ηλεκτρονική μηχανή τάνυσης γενικής χρήσης χρησιμοποιείται για την απολέπιση του δέρματος και του αφρού 180° σύμφωνα με το πρότυπο ενός OEM.
Απόδοση γήρανσης: Δοκιμάστε την απώλεια των μηχανικών ιδιοτήτων και των ιδιοτήτων συγκόλλησης μετά από 24 ώρες γήρανσης στους 120℃ σύμφωνα με την τυπική θερμοκρασία ενός OEM.
Αποτελέσματα και συζήτηση
Μηχανική ιδιότητα
Με την αλλαγή της αναλογίας πολυόλης πολυαιθέρα Α και πολυμερούς πολυόλης Β στον βασικό τύπο, διερευνήθηκε η επίδραση της διαφορετικής δόσης πολυαιθέρα στις μηχανικές ιδιότητες του ημιάκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης, όπως φαίνεται στον Πίνακα 2.
Μπορεί να φανεί από τα αποτελέσματα στον Πίνακα 2 ότι η αναλογία πολυαιθεροπολυόλης Α προς πολυμερές πολυόλη Β έχει σημαντική επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες του αφρού πολυουρεθάνης. Όταν η αναλογία της πολυαιθερικής πολυόλης Α προς το πολυμερές πολυόλη Β αυξάνεται, η επιμήκυνση κατά τη θραύση αυξάνεται, η θλιπτική σκληρότητα μειώνεται σε κάποιο βαθμό και η αντοχή σε εφελκυσμό και η αντοχή σε σχίσιμο αλλάζουν ελάχιστα. Η μοριακή αλυσίδα της πολυουρεθάνης αποτελείται κυρίως από μαλακό τμήμα και σκληρό τμήμα, μαλακό τμήμα από πολυόλη και σκληρό τμήμα από καρβαμιδικό δεσμό. Αφενός, το σχετικό μοριακό βάρος και η τιμή υδροξυλίου των δύο πολυολών είναι διαφορετικές, αφετέρου, το πολυμερές πολυόλη Β είναι μια πολυαιθερική πολυόλη τροποποιημένη από ακρυλονιτρίλιο και στυρόλιο και η ακαμψία του τμήματος της αλυσίδας βελτιώνεται λόγω του ύπαρξη βενζολικού δακτυλίου, ενώ το πολυμερές πολυόλη Β περιέχει μικρές μοριακές ουσίες, οι οποίες αυξάνουν την ευθραυστότητα του αφρού. Όταν η πολυαιθερική πολυόλη Α είναι 80 μέρη και η πολυμερής πολυόλη Β είναι 10 μέρη, οι ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες του αφρού είναι καλύτερες.
Συγκολλητική ιδιότητα
Ως προϊόν με υψηλή συχνότητα πίεσης, η κουπαστή θα μειώσει σημαντικά την άνεση των εξαρτημάτων εάν ο αφρός και το δέρμα ξεφλουδίσουν, επομένως απαιτείται η απόδοση συγκόλλησης αφρού πολυουρεθάνης και δέρματος. Με βάση την παραπάνω έρευνα, προστέθηκαν διαφορετικά διασκορπιστικά για τη δοκιμή των ιδιοτήτων πρόσφυσης του αφρού και του δέρματος. Τα αποτελέσματα φαίνονται στον Πίνακα 3.
Μπορεί να φανεί από τον Πίνακα 3 ότι διαφορετικά διασκορπιστικά διαβροχής έχουν προφανή επίδραση στη δύναμη απολέπισης μεταξύ του αφρού και του δέρματος: Η κατάρρευση αφρού συμβαίνει μετά τη χρήση του πρόσθετου 2, η οποία μπορεί να προκληθεί από υπερβολικό άνοιγμα του αφρού μετά την προσθήκη πρόσθετου 2; Μετά τη χρήση των προσθέτων 1 και 3, η ισχύς απογύμνωσης του τυφλού δείγματος έχει μια ορισμένη αύξηση και η αντοχή απογύμνωσης του πρόσθετου 1 είναι περίπου 17% υψηλότερη από αυτή του τυφλού δείγματος και η αντοχή απογύμνωσης του πρόσθετου 3 είναι περίπου 25% υψηλότερο από αυτό του τυφλού δείγματος. Η διαφορά μεταξύ του πρόσθετου 1 και του πρόσθετου 3 προκαλείται κυρίως από τη διαφορά στη διαβρεξιμότητα του σύνθετου υλικού στην επιφάνεια. Γενικά, για την αξιολόγηση της διαβρεξιμότητας του υγρού σε στερεό, η γωνία επαφής είναι μια σημαντική παράμετρος για τη μέτρηση της διαβρεξιμότητας της επιφάνειας. Επομένως, δοκιμάστηκε η γωνία επαφής μεταξύ του σύνθετου υλικού και του δέρματος μετά την προσθήκη των δύο παραπάνω διασκορπιστικών διαβροχής και τα αποτελέσματα φαίνονται στο Σχήμα 1.
Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 1 ότι η γωνία επαφής του τυφλού δείγματος είναι η μεγαλύτερη, η οποία είναι 27°, και η γωνία επαφής του βοηθητικού παράγοντα 3 είναι η μικρότερη, η οποία είναι μόνο 12°. Αυτό δείχνει ότι η χρήση του πρόσθετου 3 μπορεί να βελτιώσει τη διαβρεξιμότητα του σύνθετου υλικού και του δέρματος σε μεγαλύτερο βαθμό και είναι ευκολότερο να απλωθεί στην επιφάνεια του δέρματος, επομένως η χρήση του πρόσθετου 3 έχει τη μεγαλύτερη δύναμη απολέπισης.
Παλαίωση ιδιοκτησίας
Τα προϊόντα κουπαστής πιέζονται στο αυτοκίνητο, η συχνότητα έκθεσης στο ηλιακό φως είναι υψηλή και η απόδοση γήρανσης είναι μια άλλη σημαντική απόδοση που πρέπει να λαμβάνει υπόψη ο ημιάκαμπτος αφρός κουπαστής πολυουρεθάνης. Επομένως, δοκιμάστηκε η απόδοση γήρανσης του βασικού τύπου και πραγματοποιήθηκε η μελέτη βελτίωσης και τα αποτελέσματα φαίνονται στον Πίνακα 4.
Συγκρίνοντας τα δεδομένα στον Πίνακα 4, μπορεί να βρεθεί ότι οι μηχανικές ιδιότητες και οι ιδιότητες σύνδεσης του βασικού τύπου μειώνονται σημαντικά μετά τη θερμική γήρανση στους 120℃: μετά από γήρανση για 12 ώρες, η απώλεια διαφόρων ιδιοτήτων εκτός από την πυκνότητα (το ίδιο παρακάτω) είναι 13%~16%; Η απώλεια απόδοσης της 24ωρης γήρανσης είναι 23%~26%. Υποδεικνύεται ότι η ιδιότητα θερμικής γήρανσης της βασικής φόρμουλας δεν είναι καλή και η ιδιότητα θερμικής γήρανσης της αρχικής φόρμουλας μπορεί προφανώς να βελτιωθεί προσθέτοντας μια κατηγορία αντιοξειδωτικού Α στη φόρμουλα. Κάτω από τις ίδιες πειραματικές συνθήκες μετά την προσθήκη του αντιοξειδωτικού Α, η απώλεια διαφόρων ιδιοτήτων μετά από 12 ώρες ήταν 7%~8%, και η απώλεια διαφόρων ιδιοτήτων μετά από 24 ώρες ήταν 13%~16%. Η μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων οφείλεται κυρίως σε μια σειρά αλυσιδωτών αντιδράσεων που προκαλούνται από τη θραύση του χημικού δεσμού και τις ενεργές ελεύθερες ρίζες κατά τη διαδικασία της θερμικής γήρανσης, με αποτέλεσμα θεμελιώδεις αλλαγές στη δομή ή τις ιδιότητες της αρχικής ουσίας. Αφενός, η μείωση της απόδοσης συγκόλλησης οφείλεται στην πτώση των μηχανικών ιδιοτήτων του ίδιου του αφρού, αφετέρου, επειδή το δέρμα PVC περιέχει μεγάλο αριθμό πλαστικοποιητών και ο πλαστικοποιητής μεταναστεύει στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της θερμικής γήρανσης με οξυγόνο. Η προσθήκη αντιοξειδωτικών μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες θερμικής γήρανσής του, κυρίως επειδή τα αντιοξειδωτικά μπορούν να εξαλείψουν τις νέες ελεύθερες ρίζες, να καθυστερήσουν ή να αναστείλουν τη διαδικασία οξείδωσης του πολυμερούς, έτσι ώστε να διατηρηθούν οι αρχικές ιδιότητες του πολυμερούς.
Ολοκληρωμένη απόδοση
Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα σχεδιάστηκε ο βέλτιστος τύπος και αξιολογήθηκαν οι διάφορες ιδιότητές του. Η απόδοση της φόρμουλας συγκρίθηκε με εκείνη του γενικού αφρού πολυουρεθάνης κουπαστής υψηλής ανάκαμψης. Τα αποτελέσματα φαίνονται στον Πίνακα 5.
Όπως φαίνεται από τον Πίνακα 5, η απόδοση της βέλτιστης φόρμουλας ημιάκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης έχει ορισμένα πλεονεκτήματα έναντι των βασικών και γενικών τύπων, και είναι πιο πρακτική και είναι πιο κατάλληλη για την εφαρμογή χειρολισθήρων υψηλής απόδοσης.
Σύναψη
Η ρύθμιση της ποσότητας πολυαιθέρα και η επιλογή κατάλληλου διασκορπιστικού διαβροχής και αντιοξειδωτικού μπορεί να δώσει στον ημιάκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης καλές μηχανικές ιδιότητες, εξαιρετικές ιδιότητες γήρανσης θερμότητας κ.λπ. Με βάση την εξαιρετική απόδοση του αφρού, αυτό το προϊόν ημιάκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης υψηλής απόδοσης μπορεί να εφαρμοστεί σε υλικά απομόνωσης αυτοκινήτων, όπως χειρολισθήρες και τραπέζια οργάνων.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Ιουλίου 2024