Подготовка и карактеристики на полиуретанска полукрута пена за високо-перформансни автомобилски огради.
Наслонот за раце во внатрешноста на автомобилот е важен дел од кабината, кој игра улога на туркање и влечење на вратата и поставување на раката на лицето во автомобилот. Во случај на вонредна состојба, кога автомобилот се судира со оградата, меката полиуретанска ограда и модифициран ПП (полипропилен), АБС (полиакрилонитрил-бутадиен-стирен) и друга тврда пластика можат да обезбедат добра еластичност и амортизација, со што се намалуваат повредите. Полиуретанските огради од мека пена можат да обезбедат добар допир на раката и убава текстура на површината, со што се подобрува удобноста и убавината на пилотската кабина. Затоа, со развојот на автомобилската индустрија и подобрувањето на барањата на луѓето за внатрешни материјали, предностите на меката полиуретанска пена во автомобилските огради стануваат сè поочигледни.
Постојат три вида меки полиуретански огради: пена со висока отпорност, пена со самокруста и полукрута пена. Надворешната површина на оградите со висока отпорност е покриена со ПВЦ (поливинил хлорид) кожа, а внатрешноста е од полиуретанска пена со висока отпорност. Потпората на пената е релативно слаба, цврстината е релативно ниска, а адхезијата помеѓу пената и кожата е релативно недоволна. Самокружената ограда има слој од пена во јадрото, ниска цена, висок степен на интеграција и е широко користена во комерцијални возила, но тешко е да се земат предвид цврстината на површината и целокупната удобност. Полукрутиот потпирач за раце е покриен со ПВЦ кожа, кожата обезбедува добар допир и изглед, а внатрешната полукрута пена има одличен допир, отпорност на удар, апсорпција на енергија и отпорност на стареење, па затоа се повеќе се користи во ентериерот на патнички автомобили.
Во овој труд е дизајнирана основната формула на полиуретанска полукрута пена за автомобилски огради, а врз основа на тоа се проучува нејзиното подобрување.
Експериментален дел
Главна суровина
Полиетер полиол А (хидроксилна вредност 30 ~ 40 mg/g), полимер полиол Б (хидроксилна вредност 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Модифициран MDI [дифенилметан диизоцијанат, w (NCO) е 25%~30%], композитен катализатор, дисперзант за влажнење (Агент 3), антиоксиданс А: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, итн.; Дисперзант за влажнење (Агент 1), дисперзант за влажнење (Агент 2): Byke Chemical. Горенаведените суровини се од индустриски квалитет. Облога од PVC: Changshu Ruihua.
Главна опрема и инструменти
Брз миксер од типот Sdf-400, електронска вага од типот AR3202CN, алуминиумски калап (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), електрична дувалка од типот 101-4AB, електронска универзална машина за затегнување од типот KJ-1065, супер термостат од типот 501A.
Подготовка на основна формула и примерок
Основната формулација на полукрута полиуретанска пена е прикажана во Табела 1.
Подготовка на примерокот за тестирање на механички својства: композитниот полиетер (материјал А) беше подготвен според дизајнерската формула, измешан со модифицираниот MDI во одреден сооднос, промешан со уред за мешање со голема брзина (3000 вртежи/мин) 3-5 секунди, потоа се истури во соодветниот калап за да се пени, и калапот се отвори во одредено време за да се добие полукрут примерок од полиуретанска пена.
Подготовка на примерокот за тест на перформанси на лепење: слој од ПВЦ обвивка се става во долната калап од калапот, а комбинираниот полиетер и модифициран MDI се мешаат пропорционално, се мешаат со уред за мешање со голема брзина (3000 вртежи во минута) 3-5 секунди, потоа се истураат во површината на обвивката, калапот се затвора, а полиуретанската пена со обвивката се обликува во одредено време.
Тест за перформанси
Механички својства: 40% CLD (тврдост на компресија) според стандардниот тест ISO-3386; Јачината на истегнување и издолжувањето при кинење се тестираат според стандардот ISO-1798; Јачината на кинење се тестира според стандардот ISO-8067. Перформанси на лепење: Електронската универзална машина за затегнување се користи за лупење на кожата и пена за 180° според стандардот на OEM.
Перформанси на стареење: Тестирајте го губењето на механичките својства и својствата на лепење по 24 часа стареење на 120℃ според стандардната температура на OEM.
Резултати и дискусија
Механички својства
Со промена на односот на полиетерски полиол А и полимерски полиол Б во основната формула, беше истражено влијанието на различната доза на полиетер врз механичките својства на полукрутата полиуретанска пена, како што е прикажано во Табела 2.
Од резултатите во Табела 2 може да се види дека односот на полиетерски полиол А кон полимерниот полиол Б има значително влијание врз механичките својства на полиуретанската пена. Кога односот на полиетерски полиол А кон полимерниот полиол Б се зголемува, издолжувањето при кинење се зголемува, тврдоста на компресија се намалува до одреден степен, а цврстината на истегнување и цврстината на кинење малку се менуваат. Молекуларниот ланец на полиуретан главно се состои од мек сегмент и тврд сегмент, мек сегмент од полиол и тврд сегмент од карбаматна врска. Од една страна, релативната молекуларна тежина и хидроксилната вредност на двата полиоли се различни, од друга страна, полимерниот полиол Б е полиетерски полиол модифициран со акрилонитрил и стирен, а цврстината на ланецниот сегмент е подобрена поради постоењето на бензенски прстен, додека полимерниот полиол Б содржи супстанции со мала молекуларна тежина, што ја зголемува кршливоста на пената. Кога полиетерски полиол А е 80 делови, а полимерниот полиол Б е 10 делови, сеопфатните механички својства на пената се подобри.
Својство на врзување
Како производ со голема фреквенција на притискање, оградата значително ќе ја намали удобноста на деловите ако пената и обвивката се излупат, па затоа е потребна ефикасност на лепење на полиуретанската пена и обвивката. Врз основа на горенаведеното истражување, беа додадени различни дисперзанти за навлажнување за да се тестираат својствата на адхезија на пената и обвивката. Резултатите се прикажани во Табела 3.
Од Табела 3 може да се види дека различните дисперзанти за навлажнување имаат очигледни ефекти врз силата на лупење помеѓу пената и кожата: Колапсот на пената се јавува по употребата на додатокот 2, што може да биде предизвикано од прекумерно отворање на пената по додавањето на додатокот 2; По употребата на додатоците 1 и 3, јачината на лупење на слепиот примерок се зголемува, а јачината на лупење на додатокот 1 е околу 17% повисока од онаа на слепиот примерок, а јачината на лупење на додатокот 3 е околу 25% повисока од онаа на слепиот примерок. Разликата помеѓу додатокот 1 и додатокот 3 е главно предизвикана од разликата во навлажнувањето на композитниот материјал на површината. Општо земено, за да се процени навлажнувањето на течноста на цврста материја, аголот на контакт е важен параметар за мерење на површинската навлажнување. Затоа, беше тестиран аголот на контакт помеѓу композитниот материјал и кожата по додавањето на горенаведените два дисперзанти за навлажнување, а резултатите се прикажани на Слика 1.
Од Слика 1 може да се види дека аголот на контакт на слепиот примерок е најголем, кој е 27°, а аголот на контакт на помошниот агенс 3 е најмал, кој е само 12°. Ова покажува дека употребата на додаток 3 може да ја подобри навлажнливоста на композитниот материјал и кожата во поголема мера, а полесно се нанесува по површината на кожата, па затоа употребата на додаток 3 има најголема сила на лупење.
Имот за стареење
Производите за огради се пресуваат во вагонот, фреквенцијата на изложеност на сончева светлина е висока, а перформансите на стареење се уште една важна карактеристика што треба да се земе предвид кај полиуретанската полукрута пена за огради. Затоа, беа тестирани перформансите на стареење на основната формула и беше спроведена студија за подобрување, а резултатите беа прикажани во Табела 4.
Со споредување на податоците во Табела 4, може да се открие дека механичките својства и својствата на врзување на основната формула се значително намалени по термичко стареење на 120℃: по стареење од 12 часа, губењето на различни својства освен густината (истата подолу) е 13%~16%; губењето на перформансите од 24 часа стареење е 23%~26%. Укажано е дека својството на термичко стареење на основната формула не е добро, а својството на термичко стареење на оригиналната формула очигледно може да се подобри со додавање на класа А на антиоксиданс А во формулата. Под истите експериментални услови по додавањето на антиоксиданс А, губењето на различни својства по 12 часа беше 7%~8%, а губењето на различни својства по 24 часа беше 13%~16%. Намалувањето на механичките својства главно се должи на серија верижни реакции предизвикани од хемиско кршење на врските и активните слободни радикали за време на процесот на термичко стареење, што резултира со фундаментални промени во структурата или својствата на оригиналната супстанција. Од една страна, намалувањето на перформансите на лепење се должи на намалувањето на механичките својства на самата пена, од друга страна, бидејќи ПВЦ обвивката содржи голем број пластификатори, а пластификаторот мигрира на површината за време на процесот на термичко стареење со кислород. Додавањето антиоксиданси може да ги подобри неговите својства на термичко стареење, главно затоа што антиоксидансите можат да ги елиминираат новогенерираните слободни радикали, да го одложат или инхибираат процесот на оксидација на полимерот, со цел да се одржат оригиналните својства на полимерот.
Сеопфатни перформанси
Врз основа на горенаведените резултати, беше дизајнирана оптималната формула и беа оценети нејзините различни својства. Перформансите на формулата беа споредени со оние на општата полиуретанска пена за огради со висок одскок. Резултатите се прикажани во Табела 5.
Како што може да се види од Табела 5, перформансите на оптималната формула на полукрута полиуретанска пена имаат одредени предности во однос на основните и општите формули, и се попрактични и посоодветни за примена на високо-перформансни огради.
Заклучок
Прилагодувањето на количината на полиетер и изборот на квалификуван дисперзант за навлажнување и антиоксиданс може да ѝ даде на полукрутата полиуретанска пена добри механички својства, одлични својства на термичко стареење и така натаму. Врз основа на одличните перформанси на пената, овој високо-ефикасен производ од полиуретанска полукрута пена може да се примени на автомобилски тампон материјали како што се огради и инструментални маси.
Време на објавување: 25 јули 2024 година