Bereiding en kenmerken van halfhard polyurethaanschuim voor hoogwaardige autoleuningen.
De armsteun in het interieur van de auto is een belangrijk onderdeel van de cabine, die de rol speelt van het duwen en trekken aan de deur en het plaatsen van de arm van de persoon in de auto. In geval van nood, wanneer de auto en de leuning botsen, kunnen zachte polyurethaan leuningen en gemodificeerd PP (polypropyleen), ABS (polyacrylonitril - butadieen - styreen) en andere harde plastic leuningen zorgen voor een goede elasticiteit en buffer, waardoor letsel wordt verminderd. Leuningen van zacht polyurethaanschuim kunnen zorgen voor een goed handgevoel en een mooie oppervlaktetextuur, waardoor het comfort en de schoonheid van de cockpit worden verbeterd. Daarom worden, met de ontwikkeling van de auto-industrie en de verbetering van de eisen van mensen aan interieurmaterialen, de voordelen van zacht polyurethaanschuim in autoleuningen steeds duidelijker.
Er zijn drie soorten zachte leuningen van polyurethaan: schuim met hoge veerkracht, schuim met korstvorming en halfhard schuim. Het buitenoppervlak van de leuningen met hoge veerkracht is bedekt met een PVC-huid (polyvinylchloride), en de binnenkant is van polyurethaanschuim met hoge veerkracht. De ondersteuning van het schuim is relatief zwak, de sterkte is relatief laag en de hechting tussen het schuim en de huid is relatief onvoldoende. De zelfbeklede leuning heeft een schuimkernhuidlaag, lage kosten, hoge integratiegraad en wordt veel gebruikt in bedrijfsvoertuigen, maar het is moeilijk om rekening te houden met de sterkte van het oppervlak en het algehele comfort. Halfstijve armleuning is bedekt met PVC-huid, de huid zorgt voor een goed gevoel en uiterlijk, en het interne halfstijve schuim heeft een uitstekend gevoel, slagvastheid, energieabsorptie en verouderingsbestendigheid, dus het wordt steeds vaker gebruikt bij het gebruik van interieur van een personenauto.
In dit artikel wordt de basisformule van halfhard polyurethaanschuim voor autoleuningen ontworpen en op deze basis de verbetering ervan bestudeerd.
Experimenteel gedeelte
Belangrijkste grondstof
Polyetherpolyol A (hydroxylwaarde 30 ~ 40 mg/g), polymeerpolyol B (hydroxylwaarde 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Gemodificeerde MDI [difenylmethaandiisocyanaat, w (NCO) is 25% ~ 30%], composietkatalysator, bevochtigingsdispergeermiddel (Agens 3), antioxidant A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, enz.; Bevochtigend dispergeermiddel (Agens 1), bevochtigend dispergeermiddel (Agens 2): Byke Chemical. De bovenstaande grondstoffen zijn van industriële kwaliteit. PVC-voeringhuid: Changshu Ruihua.
Belangrijkste apparatuur en instrumenten
Hogesnelheidsmixer van het type Sdf-400, elektronische balans van het type AR3202CN, aluminium mal (10 cm x 10 cm x 1 cm, 10 cm x 10 cm x 5 cm), elektrische ventilatoroven van het type 101-4AB, elektronische universele spanningsmachine van het type KJ-1065, supertype 501A thermostaat.
Bereiding van basisformule en monster
De basisformulering van semi-rigide polyurethaanschuim wordt weergegeven in Tabel 1.
Bereiding van het testmonster met mechanische eigenschappen: het composietpolyether (A-materiaal) werd bereid volgens de ontwerpformule, gemengd met het gemodificeerde MDI in een bepaalde verhouding, geroerd met een hogesnelheidsroerapparaat (3000 omw/min) gedurende 3 ~ 5s Vervolgens werd het in de overeenkomstige vorm gegoten om te schuimen en werd de vorm binnen een bepaalde tijd geopend om het halfstijve gevormde monster van polyurethaanschuim te verkrijgen.
Voorbereiding van het monster voor de hechtingsprestatietest: een laag PVC-huid wordt in de onderste matrijs van de mal geplaatst en de gecombineerde polyether en gemodificeerde MDI worden in verhouding gemengd, geroerd door een snel roerapparaat (3 000 omw/min ) gedurende 3 ~ 5 seconden, vervolgens in het huidoppervlak gegoten, de mal gesloten en het polyurethaanschuim met de huid binnen een bepaalde tijd gevormd.
Prestatietest
Mechanische eigenschappen: 40%CLD (drukhardheid) volgens ISO-3386 standaardtest; Treksterkte en rek bij breuk worden getest volgens de ISO-1798-norm; De scheursterkte is getest volgens de ISO-8067-norm. Hechtprestaties: De elektronische universele spanningsmachine wordt gebruikt om de huid af te pellen en 180° te schuimen volgens de norm van een OEM.
Verouderingsprestaties: Test het verlies van mechanische eigenschappen en hechtingseigenschappen na 24 uur veroudering bij 120℃ volgens de standaardtemperatuur van een OEM.
Resultaten en discussie
Mechanische eigenschap
Door de verhouding van polyetherpolyol A en polymeerpolyol B in de basisformule te veranderen, werd de invloed van verschillende polyetherdoseringen op de mechanische eigenschappen van semi-rigide polyurethaanschuim onderzocht, zoals weergegeven in Tabel 2.
Uit de resultaten in Tabel 2 blijkt dat de verhouding van polyetherpolyol A tot polymeerpolyol B een significant effect heeft op de mechanische eigenschappen van polyurethaanschuim. Wanneer de verhouding polyetherpolyol A tot polymeerpolyol B toeneemt, neemt de rek bij breuk toe, neemt de drukhardheid tot op zekere hoogte af en veranderen de treksterkte en scheursterkte weinig. De moleculaire keten van polyurethaan bestaat voornamelijk uit een zacht segment en een hard segment, een zacht segment uit polyol en een hard segment uit carbamaatbinding. Enerzijds zijn het relatieve molecuulgewicht en de hydroxylwaarde van de twee polyolen verschillend, anderzijds is polymeerpolyol B een polyetherpolyol gemodificeerd door acrylonitril en styreen, en wordt de stijfheid van het ketensegment verbeterd dankzij de bestaan van een benzeenring, terwijl het polymeerpolyol B kleine moleculaire stoffen bevat, wat de brosheid van het schuim verhoogt. Wanneer polyetherpolyol A 80 delen bedraagt en polymeerpolyol B 10 delen, zijn de uitgebreide mechanische eigenschappen van het schuim beter.
Verbindend eigendom
Omdat het een product is met een hoge persfrequentie, zal de leuning het comfort van de onderdelen aanzienlijk verminderen als het schuim en de huid loskomen, waardoor de hechtingsprestaties van polyurethaanschuim en huid vereist zijn. Op basis van bovenstaand onderzoek zijn verschillende bevochtigende dispergeermiddelen toegevoegd om de hechtingseigenschappen van het schuim en de huid te testen. De resultaten worden weergegeven in Tabel 3.
Uit Tabel 3 blijkt dat verschillende bevochtigende dispergeermiddelen duidelijke effecten hebben op de afpelkracht tussen het schuim en de huid: Schuiminzakking treedt op na gebruik van additief 2, wat kan worden veroorzaakt door overmatige opening van het schuim na toevoeging van additief 2; Na het gebruik van additieven 1 en 3 neemt de stripsterkte van het blanco monster een zekere toename toe, en de stripsterkte van additief 1 is ongeveer 17% hoger dan die van het blanco monster, en de stripsterkte van additief 3 is ongeveer 25% hoger dan die van het blanco monster. Het verschil tussen additief 1 en additief 3 wordt voornamelijk veroorzaakt door het verschil in de bevochtigbaarheid van het composietmateriaal op het oppervlak. Om de bevochtigbaarheid van vloeistof op vaste stof te evalueren, is de contacthoek over het algemeen een belangrijke parameter om de bevochtigbaarheid van het oppervlak te meten. Daarom werd de contacthoek tussen het composietmateriaal en de huid getest na toevoeging van de twee bovengenoemde bevochtigende dispergeermiddelen, en de resultaten zijn weergegeven in Figuur 1.
Uit figuur 1 blijkt dat de contacthoek van het blanco monster het grootst is, namelijk 27°, en dat de contacthoek van hulpstof 3 het kleinst is, namelijk slechts 12°. Hieruit blijkt dat het gebruik van additief 3 de bevochtigbaarheid van het composietmateriaal en de huid in grotere mate kan verbeteren, en dat het zich gemakkelijker over het huidoppervlak verspreidt, waardoor het gebruik van additief 3 de grootste afpelkracht heeft.
Verouderd eigendom
Leuningproducten worden in de auto geperst, de frequentie van blootstelling aan zonlicht is hoog en de verouderingsprestaties zijn een andere belangrijke prestatie waarmee semi-rigide leuningschuim van polyurethaan rekening moet houden. Daarom werd de verouderingsprestatie van de basisformule getest en werd het verbeteringsonderzoek uitgevoerd. De resultaten zijn weergegeven in Tabel 4.
Door de gegevens in Tabel 4 te vergelijken, kan worden vastgesteld dat de mechanische eigenschappen en bindingseigenschappen van de basisformule aanzienlijk zijn verminderd na thermische veroudering bij 120 ℃: na 12 uur veroudering is er sprake van verlies van verschillende eigenschappen behalve de dichtheid (dezelfde hieronder) bedraagt 13%~16%; Het prestatieverlies bij 24 uur veroudering bedraagt 23%~26%. Er wordt aangegeven dat de warmteverouderingseigenschap van de basisformulering niet goed is, en dat de warmteverouderingseigenschap van de oorspronkelijke formule duidelijk kan worden verbeterd door A-klasse antioxidant A aan de formule toe te voegen. Onder dezelfde experimentele omstandigheden na de toevoeging van antioxidant A bedroeg het verlies van verschillende eigenschappen na 12 uur 7% ~ 8%, en het verlies van verschillende eigenschappen na 24 uur 13% ~ 16%. De afname van mechanische eigenschappen is voornamelijk te wijten aan een reeks kettingreacties die worden veroorzaakt door het verbreken van chemische bindingen en actieve vrije radicalen tijdens het thermische verouderingsproces, resulterend in fundamentele veranderingen in de structuur of eigenschappen van de oorspronkelijke stof. Enerzijds is de afname van de hechtingsprestaties te wijten aan de afname van de mechanische eigenschappen van het schuim zelf, anderzijds omdat de PVC-huid een groot aantal weekmakers bevat en de weekmaker tijdens het proces naar het oppervlak migreert. van thermische zuurstofveroudering. De toevoeging van antioxidanten kan de thermische verouderingseigenschappen verbeteren, voornamelijk omdat antioxidanten nieuw gegenereerde vrije radicalen kunnen elimineren, het oxidatieproces van het polymeer kunnen vertragen of remmen, om zo de oorspronkelijke eigenschappen van het polymeer te behouden.
Uitgebreide prestaties
Op basis van de bovenstaande resultaten werd de optimale formule ontworpen en werden de verschillende eigenschappen ervan geëvalueerd. De prestaties van de formule werden vergeleken met die van het algemene polyurethaan-handrailschuim met hoge rebound. De resultaten worden weergegeven in Tabel 5.
Zoals uit Tabel 5 blijkt, heeft de prestatie van de optimale semi-stijve polyurethaanschuimformule bepaalde voordelen ten opzichte van de basis- en algemene formules, en is deze praktischer en geschikter voor de toepassing van hoogwaardige leuningen.
Conclusie
Door de hoeveelheid polyether aan te passen en gekwalificeerd bevochtigingsdispergeermiddel en antioxidant te selecteren, kan het halfstijve polyurethaanschuim goede mechanische eigenschappen, uitstekende eigenschappen voor veroudering door hitte, enzovoort krijgen. Gebaseerd op de uitstekende prestaties van het schuim, kan dit hoogwaardige halfharde polyurethaanschuimproduct worden toegepast op buffermaterialen voor auto's, zoals leuningen en instrumententafels.
Posttijd: 25 juli 2024