Получение и характеристики полужесткой пенополиуретана для высокопроизводительных автомобильных поручней.
Подлокотник в салоне автомобиля – важная часть кабины, выполняющая роль толкания и вытягивания двери и размещения руки человека в машине. В случае чрезвычайной ситуации, когда автомобиль сталкивается с перилами, мягкие полиуретановые поручни и модифицированные ПП (полипропилен), АБС (полиакрилонитрил-бутадиен-стирол) и другие жесткие пластиковые поручни могут обеспечить хорошую эластичность и буферность, тем самым уменьшая травмы. Поручни из мягкого пенополиуретана обеспечивают хорошее ощущение рук и красивую текстуру поверхности, тем самым повышая комфорт и красоту кабины. Поэтому с развитием автомобильной промышленности и повышением требований людей к материалам интерьера преимущества мягкого пенополиуретана в автомобильных поручнях становятся все более очевидными.
Существует три вида мягких полиуретановых поручней: высокоэластичный пенопласт, самообразующийся пенопласт и полужесткий пенопласт. Наружная поверхность высокоэластичных поручней покрыта оболочкой из ПВХ (поливинилхлорида), а внутренняя поверхность - пенополиуретаном высокой упругости. Поддержка пены относительно слабая, прочность относительно низкая, а сцепление между пеной и кожей относительно недостаточное. Поручень с самообшивкой имеет слой пенопласта, низкую стоимость, высокую степень интеграции и широко используется в коммерческих автомобилях, но трудно принять во внимание прочность поверхности и общий комфорт. Полужесткий подлокотник покрыт кожей из ПВХ, кожа обеспечивает хорошее прикосновение и внешний вид, а внутренняя полужесткая пена обладает отличными ощущениями, ударопрочностью, поглощением энергии и устойчивостью к старению, поэтому она все более широко используется при использовании салон легкового автомобиля.
В данной работе разработана базовая рецептура полужесткого пенополиуретана для автомобильных поручней и на этой основе исследовано ее усовершенствование.
Экспериментальный раздел
Основное сырье
Полиэфирполиол A (гидроксильное число 30–40 мг/г), полимерный полиол B (гидроксильное число 25–30 мг/г): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Модифицированный MDI [дифенилметандиизоцианат, содержание NCO составляет 25–30%], композитный катализатор, смачивающий диспергатор (агент 3), антиоксидант А: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou и т. д.; Смачивающий диспергатор (агент 1), смачивающий диспергатор (агент 2): Byke Chemical. Вышеупомянутое сырье является промышленным. Подкладка из ПВХ: Changshu Ruihua.
Основное оборудование и инструменты
Высокоскоростной миксер типа Sdf-400, электронные весы типа AR3202CN, алюминиевая форма (10 см × 10 см × 1 см, 10 см × 10 см × 5 см), электрическая воздуходувная печь типа 101-4AB, электронная универсальная натяжная машина типа KJ-1065, супер типа 501A. термостат.
Приготовление базовой формулы и образца
Базовая рецептура полужесткого пенополиуретана представлена в таблице 1.
Приготовление образца для испытания механических свойств: композитный полиэфир (материал А) готовили в соответствии с расчетной формулой, смешивали с модифицированным MDI в определенной пропорции, перемешивали высокоскоростным перемешивающим устройством (3000 об/мин) в течение 3–5 с. , затем вылили в соответствующую форму для образования пены и открыли форму в течение определенного времени, чтобы получить формованный образец полужесткого пенополиуретана.
Подготовка образца для испытания на качество склеивания: слой ПВХ-оболочки помещается в нижнюю матрицу формы, комбинированный полиэфир и модифицированный МДИ смешиваются в пропорциях, перемешиваются высокоскоростным перемешивающим устройством (3 000 об/мин). ) в течение 3–5 с, затем выливается на поверхность кожи, форма закрывается, и пенополиуретан с кожей формуется в течение определенного времени.
Тест производительности
Механические свойства: 40% CLD (твердость при сжатии) согласно стандартному тесту ISO-3386; Прочность на разрыв и удлинение при разрыве проверяются по стандарту ISO-1798; Прочность на разрыв проверена в соответствии со стандартом ISO-8067. Характеристики склеивания: электронная универсальная натяжная машина используется для отслаивания кожи и пенопласта на 180° в соответствии со стандартами OEM.
Характеристики старения: проверьте потерю механических свойств и свойств сцепления после 24 часов старения при температуре 120 ℃ в соответствии со стандартной температурой OEM-производителя.
Результаты и обсуждение
Механические свойства
Изменяя соотношение полиэфирполиола А и полимерного полиола В в основной формуле, исследовали влияние различных дозировок полиэфира на механические свойства полужесткого пенополиуретана, как показано в Таблице 2.
Из результатов таблицы 2 видно, что соотношение полиэфирполиола А и полимерного полиола В оказывает существенное влияние на механические свойства пенополиуретана. Когда соотношение полиэфирполиола А к полимерному полиолу В увеличивается, удлинение при разрыве увеличивается, твердость при сжатии в определенной степени снижается, а прочность на разрыв и прочность на разрыв изменяются незначительно. Молекулярная цепь полиуретана в основном состоит из мягкого сегмента и жесткого сегмента, мягкого сегмента полиола и жесткого сегмента карбаматной связи. С одной стороны, относительная молекулярная масса и гидроксильное число двух полиолов различны, с другой стороны, полимерный полиол B представляет собой полиэфирполиол, модифицированный акрилонитрилом и стиролом, и жесткость сегмента цепи улучшена за счет наличие бензольного кольца, тогда как полимер полиола Б содержит низкомолекулярные вещества, что повышает хрупкость пенопласта. Когда полиэфирполиол А составляет 80 частей, а полимерный полиол В - 10 частей, комплексные механические свойства пенопласта улучшаются.
Связующее свойство
Поскольку поручень является продуктом с высокой частотой нажатия, он значительно снижает комфорт деталей, если пена и кожа отслаиваются, поэтому требуется хорошее сцепление пенополиуретана и кожи. На основании вышеуказанных исследований были добавлены различные смачивающие диспергаторы для проверки адгезионных свойств пены и кожи. Результаты показаны в таблице 3.
Из Таблицы 3 видно, что различные смачивающие диспергаторы оказывают очевидное влияние на силу отслаивания между пеной и оболочкой: Коллапс пены происходит после использования добавки 2, что может быть вызвано чрезмерным раскрытием пены после добавления добавки. 2; После использования добавок 1 и 3 прочность на зачистку контрольного образца несколько увеличивается, причем прочность на зачистку добавки 1 примерно на 17% выше, чем у холостого образца, а прочность на зачистку добавки 3 составляет примерно на 25% выше, чем у холостого образца. Разница между добавкой 1 и добавкой 3 обусловлена, главным образом, разницей в смачиваемости композиционного материала на поверхности. В общем, для оценки смачиваемости жидкости твердым телом угол контакта является важным параметром для измерения смачиваемости поверхности. Поэтому был проверен угол контакта между композитным материалом и кожей после добавления двух вышеупомянутых смачивающих диспергаторов, и результаты показаны на рисунке 1.
Из рисунка 1 видно, что угол контакта холостого образца является самым большим и составляет 27°, а угол контакта вспомогательного агента 3 является наименьшим и составляет всего 12°. Это показывает, что использование добавки 3 позволяет в большей степени улучшить смачиваемость композиционного материала и кожи, и он легче распределяется по поверхности кожи, поэтому использование добавки 3 имеет наибольшую силу отслаивания.
Старение недвижимости
Изделия для перил сжимаются в автомобиле, частота воздействия солнечных лучей высока, а характеристики старения являются еще одним важным свойством, которое необходимо учитывать для полужесткой пены для перил из полиуретана. Поэтому были проверены характеристики базовой формулы на устойчивость к старению и проведено исследование по улучшению, результаты представлены в Таблице 4.
Сравнивая данные таблицы 4, можно обнаружить, что механические свойства и связующие свойства основной формулы значительно снижаются после термического старения при 120 ℃: после старения в течение 12 часов происходит потеря различных свойств, кроме плотности (то же самое ниже). составляет 13%~16%; Потеря производительности из-за 24-часового старения составляет 23–26%. Указывается, что свойство тепловой старения базовой формулы не является хорошим, а свойство теплового старения исходной формулы может быть явно улучшено путем добавления в формулу антиоксиданта А класса А. В тех же условиях эксперимента после добавления антиоксиданта А потеря различных свойств через 12 часов составила 7–8%, а потеря различных свойств через 24 часа составила 13–16%. Снижение механических свойств происходит главным образом из-за серии цепных реакций, вызванных разрывом химических связей и активными свободными радикалами в процессе термического старения, что приводит к фундаментальным изменениям в структуре или свойствах исходного вещества. Снижение характеристик склеивания, с одной стороны, связано со снижением механических свойств самой пенопласта, с другой стороны, поскольку оболочка ПВХ содержит большое количество пластификаторов, и в процессе процесса пластификатор мигрирует на поверхность. термического кислородного старения. Добавление антиоксидантов может улучшить его свойства термического старения, главным образом потому, что антиоксиданты могут устранять вновь образующиеся свободные радикалы, задерживать или ингибировать процесс окисления полимера, чтобы сохранить исходные свойства полимера.
Комплексная производительность
На основании вышеизложенных результатов была разработана оптимальная формула и оценены ее различные свойства. Характеристики формулы сравнивались с эффективностью обычной полиуретановой пены для поручней с высоким отскоком. Результаты показаны в Таблице 5.
Как видно из таблицы 5, оптимальная формула полужесткого пенополиуретана имеет определенные преимущества по сравнению с базовой и общей формулами, более практична и больше подходит для применения в высокопроизводительных поручнях.
Заключение
Регулирование количества полиэфира и выбор подходящего смачивающего диспергатора и антиоксиданта могут придать полужесткому пенополиуретану хорошие механические свойства, отличные свойства при тепловом старении и так далее. Благодаря превосходным характеристикам пены этот высокоэффективный полужесткий пенополиуретан можно наносить на автомобильные буферные материалы, такие как поручни и приборные столы.
Время публикации: 25 июля 2024 г.