Προετοιμασία και χαρακτηριστικά ημι-άκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης για χειρολισθήρες αυτοκινήτων υψηλής απόδοσης.
Το υποβραχιόνιο στο εσωτερικό του αυτοκινήτου είναι ένα σημαντικό μέρος της καμπίνας, το οποίο παίζει τον 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 συγκρούεται με το κιγκλίδωμα, το μαλακό κιγκλίδωμα πολυουρεθάνης και το τροποποιημένο PP (πολυπροπυλένιο), το ABS (πολυακρυλονιτρίλιο - βουταδιένιο - στυρένιο) και άλλα σκληρά πλαστικά κιγκλιδώματα, μπορούν να παρέχουν καλή ελαστικότητα και προστασία, μειώνοντας έτσι τους τραυματισμούς. Τα κιγκλιδώματα 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 στα κιγκλιδώματα αυτοκινήτων γίνονται όλο και πιο προφανή.
Υπάρχουν τρία είδη μαλακών χειρολισθήρων από πολυουρεθάνη: αφρός υψηλής ανθεκτικότητας, αφρός με αυτοεπικάλυψη και ημιάκαμπτος αφρός. Η εξωτερική επιφάνεια των χειρολισθήρων υψηλής ανθεκτικότητας καλύπτεται με δέρμα PVC (πολυβινυλοχλωρίδιο) και το εσωτερικό είναι αφρός πολυουρεθάνης υψηλής ανθεκτικότητας. Η στήριξη του αφρού είναι σχετικά ασθενής, η αντοχή είναι σχετικά χαμηλή και η πρόσφυση μεταξύ του αφρού και του δέρματος είναι σχετικά ανεπαρκής. Το αυτοεπικαλυμμένο χειρολισθήρα έχει ένα στρώμα πυρήνα αφρού, 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 περισσότερο στο εσωτερικό επιβατικών αυτοκινήτων.
Σε αυτή την εργασία, σχεδιάζεται ο βασικός τύπος του ημι-άκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης για κιγκλιδώματα αυτοκινήτων και μελετάται η βελτίωσή του σε αυτή τη βάση.
Πειραματικό τμήμα
Κύρια πρώτη ύλη
Πολυαιθερική πολυόλη Α (αριθμός υδροξυλίου 30 ~ 40 mg/g), πολυμερής πολυόλη Β (αριθμός υδροξυλίου 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Τροποποιημένο MDI [διισοκυανικό διφαινυλομεθάνιο, w (NCO) είναι 25%~30%], σύνθετος καταλύτης, διασκορπιστικό διαβροχής (Παράγοντας 3), αντιοξειδωτικό Α: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, κ.λπ.· Διασκορπιστικό διαβροχής (Παράγοντας 1), διασκορπιστικό διαβροχής (Παράγοντας 2): Byke Chemical. Οι παραπάνω πρώτες ύλες είναι βιομηχανικής ποιότητας. Επένδυση PVC: Changshu Ruihua.
Κύριος εξοπλισμός και όργανα
Αναμικτήρας υψηλής ταχύτητας τύπου Sdf-400, ηλεκτρονικός ζυγός τύπου AR3202CN, καλούπι αλουμινίου (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), ηλεκτρικός φούρνος με φυσητήρα τύπου 101-4AB, ηλεκτρονική μηχανή γενικής τάσης τύπου KJ-1065, υπερθερμοστάτης τύπου 501A.
Παρασκευή βασικού τύπου και δείγματος
Η βασική σύνθεση του ημι-άκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης παρουσιάζεται στον Πίνακα 1.
Προετοιμασία του δείγματος δοκιμής μηχανικών ιδιοτήτων: ο σύνθετος πολυαιθέρας (υλικό Α) παρασκευάστηκε σύμφωνα με τον τύπο σχεδιασμού, αναμίχθηκε με το τροποποιημένο MDI σε μια ορισμένη αναλογία, αναδεύτηκε με μια συσκευή ανάδευσης υψηλής ταχύτητας (3000r/min) για 3~5s, στη συνέχεια χύθηκε στο αντίστοιχο καλούπι για να αφρίσει και άνοιξε το καλούπι εντός ενός ορισμένου χρόνου για να ληφθεί το ημι-άκαμπτο δείγμα αφρού πολυουρεθάνης.
Προετοιμασία του δείγματος για δοκιμή απόδοσης συγκόλλησης: ένα στρώμα δέρματος PVC τοποθετείται στο κάτω καλούπι του καλουπιού και ο συνδυασμένος πολυαιθέρας και το τροποποιημένο MDI αναμειγνύονται αναλογικά, αναδεύονται με μια συσκευή ανάδευσης υψηλής ταχύτητας (3.000 r/min) για 3~5 δευτερόλεπτα, στη συνέχεια χύνεται στην επιφάνεια του δέρματος και το καλούπι κλείνεται και ο αφρός πολυουρεθάνης με το δέρμα χυτεύεται εντός ορισμένου χρόνου.
Δοκιμή απόδοσης
Μηχανικές ιδιότητες: 40%CLD (σκληρότητα σε θλίψη) σύμφωνα με το πρότυπο ISO-3386. Η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση κατά τη θραύση δοκιμάζονται σύμφωνα με το πρότυπο ISO-1798. Η αντοχή στο σχίσιμο δοκιμάζεται σύμφωνα με το πρότυπο ISO-8067. Απόδοση συγκόλλησης: Η ηλεκτρονική μηχανή γενικής τάσης χρησιμοποιείται για την αποφλοίωση του δέρματος και την αφροποίηση κατά 180° σύμφωνα με το πρότυπο ενός κατασκευαστή πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM).
Απόδοση γήρανσης: Ελέγξτε την απώλεια μηχανικών ιδιοτήτων και ιδιοτήτων συγκόλλησης μετά από 24 ώρες γήρανσης στους 120℃ σύμφωνα με την τυπική θερμοκρασία ενός κατασκευαστή ΚΑΕ.
Αποτελέσματα και συζήτηση
Μηχανική ιδιότητα
Αλλάζοντας την αναλογία της πολυαιθερικής πολυόλης Α και της πολυμερικής πολυόλης Β στον βασικό τύπο, διερευνήθηκε η επίδραση της διαφορετικής δοσολογίας πολυαιθέρα στις μηχανικές ιδιότητες του ημι-άκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης, όπως φαίνεται στον Πίνακα 2.
Από τα αποτελέσματα στον Πίνακα 2 φαίνεται ότι η αναλογία πολυαιθερικής πολυόλης Α προς πολυμερική πολυόλη Β έχει σημαντική επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες του αφρού πολυουρεθάνης. Όταν η αναλογία πολυαιθερικής πολυόλης Α προς πολυμερική πολυόλη Β αυξάνεται, η επιμήκυνση στο σημείο θραύσης αυξάνεται, η σκληρότητα σε θλίψη 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 και σκληρό τμήμα, μαλακό τμήμα από πολυόλη και σκληρό τμήμα από καρβαμιδικό δεσμό. Αφενός, το σχετικό μοριακό βάρος και η υδροξυλομάδα των δύο πολυολών είναι διαφορετικά, αφετέρου, η πολυμερική πολυόλη Β είναι μια πολυαιθερική πολυόλη τροποποιημένη από ακρυλονιτρίλιο και στυρένιο, και η ακαμψία του τμήματος της αλυσίδας βελτιώνεται λόγω της ύπαρξης βενζολικού δακτυλίου, ενώ η πολυμερική πολυόλη Β περιέχει μικρομοριακές ουσίες, γεγονός που αυξάνει την ευθραυστότητα του αφρού. Όταν η πολυαιθερική πολυόλη Α είναι 80 μέρη και η πολυμερική πολυόλη Β είναι 10 μέρη, οι συνολικές μηχανικές ιδιότητες του αφρού είναι καλύτερες.
Ιδιότητα σύνδεσης
Ως προϊόν με υψηλή συχνότητα πρεσαρίσματος, το κιγκλίδωμα θα μειώσει σημαντικά την άνεση των εξαρτημάτων εάν ο αφρός και το περίβλημα ξεφλουδίσουν, επομένως απαιτείται η απόδοση συγκόλλησης του αφρού πολυουρεθάνης και του περιβλήματος. Με βάση την παραπάνω έρευνα, προστέθηκαν διαφορετικά διαλυτικά υγραντικά για να ελεγχθούν οι ιδιότητες πρόσφυσης του αφρού και του περιβλήματος. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.
Από τον Πίνακα 3 φαίνεται ότι διαφορετικά διασκορπιστικά υγραντικών έχουν εμφανείς επιδράσεις στη δύναμη αποφλοίωσης μεταξύ του αφρού και του δέρματος: Η κατάρρευση του αφρού συμβαίνει μετά τη χρήση του πρόσθετου 2, η οποία μπορεί να προκληθεί από το υπερβολικό άνοιγμα του αφρού μετά την προσθήκη του πρόσθετου 2. Μετά τη χρήση των προσθέτων 1 και 3, η αντοχή 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% υψηλότερη από αυτή του τυφλού δείγματος. Η διαφορά μεταξύ του πρόσθετου 1 και του πρόσθετου 3 προκαλείται κυρίως από τη διαφορά στην 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 υγραντικών και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο Σχήμα 1.
Από το Σχήμα 1 φαίνεται 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 την 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.
Παλαιωμένη ιδιοκτησία
Τα προϊόντα χειρολισθήρων πιέζονται στο αυτοκίνητο, η συχνότητα έκθεσης στο ηλιακό φως είναι υψηλή και η απόδοση γήρανσης είναι μια άλλη σημαντική απόδοση που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη από τον ημιάκαμπτο αφρό χειρολισθήρα πολυουρεθάνης. Ως εκ τούτου, δοκιμάστηκε η απόδοση γήρανσης του βασικού τύπου και πραγματοποιήθηκε μελέτη βελτίωσης, τα αποτελέσματα δείχνονται στον Πίνακα 4.
Συγκρίνοντας τα δεδομένα στον Πίνακα 4, διαπιστώνεται ότι οι μηχανικές ιδιότητες και οι ιδιότητες σύνδεσης του βασικού τύπου μειώνονται σημαντικά μετά από θερμική γήρανση στους 120℃: μετά από γήρανση για 12 ώρες, η απώλεια διαφόρων ιδιοτήτων εκτός από την πυκνότητα (η ίδια παρακάτω) είναι 13%~16%. Η απώλεια απόδοσης της γήρανσης 24 ωρών είναι 23%~26%. Υποδεικνύεται ότι η ιδιότητα θερμικής γήρανσης του βασικού τύπου δεν είναι καλή και η ιδιότητα θερμικής γήρανσης του αρχικού τύπου μπορεί προφανώς να βελτιωθεί με την προσθήκη της κατηγορίας Α του αντιοξειδωτικού Α στον τύπο. Υπό 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 ενεργοποιούνται από τη ρήξη χημικών δεσμών και τις ενεργές ελεύθερες ρίζες κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θερμικής γήρανσης, με αποτέλεσμα θεμελιώδεις αλλαγές στη δομή ή τις ιδιότητες της αρχικής ουσίας. Αφενός, η μείωση της απόδοσης συγκόλλησης οφείλεται στη μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων του ίδιου του αφρού, αφετέρου, επειδή το περίβλημα PVC περιέχει μεγάλο αριθμό πλαστικοποιητών και ο πλαστικοποιητής μεταναστεύει στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θερμικής γήρανσης με οξυγόνο. Η προσθήκη αντιοξειδωτικών μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες θερμικής γήρανσης, κυρίως επειδή τα αντιοξειδωτικά μπορούν να εξαλείψουν τις νεοδημιουργούμενες 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 του τύπου συγκρίθηκε με εκείνη του γενικού αφρού πολυουρεθάνης υψηλής αναπήδησης από κιγκλίδωμα. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 5.
Όπως φαίνεται από τον Πίνακα 5, η απόδοση του βέλτιστου ημι-άκαμπτου τύπου αφρού πολυουρεθάνης έχει ορισμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με τους βασικούς και γενικούς τύπους, είναι πιο πρακτική και καταλληλότερη για την εφαρμογή κιγκλιδωμάτων υψηλής απόδοσης.
Σύναψη
Η ρύθμιση της ποσότητας πολυαιθέρα και η επιλογή κατάλληλου διασκορπιστικού διαβροχής και αντιοξειδωτικού μπορεί να δώσει στον ημι-άκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης καλές μηχανικές ιδιότητες, εξαιρετικές ιδιότητες θερμικής γήρανσης κ.ο.κ. Με βάση την εξαιρετική απόδοση του αφρού, αυτό το ημι-άκαμπτο προϊόν αφρού πολυουρεθάνης υψηλής απόδοσης μπορεί να εφαρμοστεί σε υλικά προστασίας αυτοκινήτων, όπως κιγκλιδώματα και τραπέζια οργάνων.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Ιουλίου 2024