Voorbereiding 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 vervult van het duwen en trekken van de deur en het plaatsen van de arm van de persoon in de auto. In geval van nood, bij een botsing tussen de auto en de leuning, kunnen zachte polyurethaan leuningen en gemodificeerde PP (polypropyleen), ABS (polyacrylonitril-butadieen-styreen) en andere harde kunststof leuningen een goede elasticiteit en buffer bieden, waardoor letsel wordt verminderd. Handleuningen van zacht polyurethaanschuim bieden 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 polyurethaan leuningen: hoog veerkrachtig schuim, zelfkorstschuim en halfhard schuim. De buitenkant van de hoog veerkrachtige leuningen is bedekt met een PVC (polyvinylchloride) huid en de binnenkant is polyurethaan hoog veerkrachtig schuim. 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 zelfklevende leuning heeft een kernlaag van schuim, is goedkoop, heeft een 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. De halfharde armsteun is bedekt met een PVC huid, de huid zorgt voor een goede aanraking en uitstraling, en het halfharde schuim aan de binnenkant heeft een uitstekende gevoel, slagvastheid, energieabsorptie en verouderingsbestendigheid, waardoor het steeds vaker wordt gebruikt in het interieur van personenauto's.
In dit artikel wordt de basisformule van polyurethaanschuim voor autoleuningen ontworpen en op basis daarvan worden de verbeteringen 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. Gemodificeerd MDI [difenylmethaandiisocyanaat, w (NCO) is 25%-30%], composietkatalysator, bevochtigingsdispergeermiddel (middel 3), antioxidant A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, etc.; Bevochtigingsdispergeermiddel (middel 1), bevochtigingsdispergeermiddel (middel 2): Byke Chemical. Bovenstaande grondstoffen zijn van industriële kwaliteit. PVC-voering: Changshu Ruihua.
Belangrijkste apparatuur en instrumenten
Sdf-400 type hogesnelheidsmixer, AR3202CN type elektronische weegschaal, aluminium mal (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), 101-4AB type elektrische blaasoven, KJ-1065 type elektronische universele spanningsmachine, 501A type superthermostaat.
Bereiding van basisformule en monster
De basisformulering van halfstijf polyurethaanschuim is weergegeven in Tabel 1.
Voorbereiding van het monster voor de test van mechanische eigenschappen: het composietpolyether (materiaal A) werd bereid volgens de ontwerpformule, gemengd met de gemodificeerde MDI in een bepaalde verhouding, geroerd met een hogesnelheidsroerapparaat (3000 tpm) gedurende 3 tot 5 seconden en vervolgens in de overeenkomstige mal gegoten om te schuimen. De mal werd binnen een bepaalde tijd geopend om het gegoten monster van semi-rigide polyurethaanschuim te verkrijgen.
Voorbereiding van het monster voor de hechtingstest: 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 hogesnelheidsroerapparaat (3000 t/min) gedurende 3 tot 5 seconden en vervolgens in het oppervlak van de huid gegoten. De mal wordt gesloten en het polyurethaanschuim met de huid wordt binnen een bepaalde tijd gevormd.
Prestatietest
Mechanische eigenschappen: 40% CLD (drukvastheid) volgens de ISO-3386-norm; Treksterkte en rek bij breuk worden getest volgens de ISO-1798-norm; Scheursterkte wordt getest volgens de ISO-8067-norm. Hechtingsprestaties: De elektronische universele spanmachine wordt gebruikt om de huid en het schuim 180° te pellen 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 eigenschappen
Door de verhouding van polyetherpolyol A en polymeerpolyol B in de basisformule te wijzigen, werd de invloed van verschillende polyetherdoseringen op de mechanische eigenschappen van halfstijf 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 van polyetherpolyol A tot polymeerpolyol B toeneemt, neemt de rek bij breuk toe, neemt de drukvastheid enigszins af en veranderen de treksterkte en scheursterkte nauwelijks. De moleculaire keten van polyurethaan bestaat voornamelijk uit zachte en harde segmenten, zachte segmenten van polyolen en harde segmenten van carbamaatbindingen. Enerzijds zijn het relatieve molecuulgewicht en de hydroxylwaarde van de twee polyolen verschillend, anderzijds is polymeerpolyol B een polyetherpolyol gemodificeerd met acrylonitril en styreen, en wordt de stijfheid van het ketensegment verbeterd door de aanwezigheid van een benzeenring, terwijl polymeerpolyol B kleine moleculaire stoffen bevat, wat de broosheid van het schuim verhoogt. Wanneer polyetherpolyol A 80 delen is en polymeerpolyol B 10 delen, zijn de algehele mechanische eigenschappen van het schuim beter.
Obligatie-eigendom
Omdat de leuning een product is met een hoge persfrequentie, zal het comfort van onderdelen aanzienlijk afnemen als het schuim en de bekleding loskomen. Dit vereist een goede hechting van polyurethaanschuim en bekleding. Op basis van bovenstaand onderzoek werden verschillende bevochtigende dispergeermiddelen toegevoegd om de hechtingseigenschappen van het schuim en de bekleding te testen. De resultaten zijn weergegeven in tabel 3.
Uit Tabel 3 blijkt dat verschillende bevochtigende dispergeermiddelen duidelijke effecten hebben op de pelkracht tussen het schuim en de huid: Schuiminstorting treedt op na het gebruik van additief 2, wat kan worden veroorzaakt door overmatige opening van het schuim na de toevoeging van additief 2; Na het gebruik van additieven 1 en 3 heeft de stripsterkte van het blanco monster een zekere toename, 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. Over het algemeen is de contacthoek een belangrijke parameter om de bevochtigbaarheid van het oppervlak te meten om de bevochtigbaarheid van vloeistof op vaste stof te evalueren. Daarom werd de contacthoek tussen het composietmateriaal en de huid na toevoeging van de bovenstaande twee bevochtigende dispergeermiddelen getest en de resultaten werden weergegeven in Figuur 1.
Uit figuur 1 blijkt dat de contacthoek van het blanco monster het grootst is, namelijk 27°, en de contacthoek van hulpstof 3 het kleinst, namelijk slechts 12°. Dit toont aan dat het gebruik van additief 3 de bevochtigbaarheid van het composietmateriaal en de huid aanzienlijk kan verbeteren, en dat het gemakkelijker over het huidoppervlak te verspreiden is. Additief 3 heeft dus de grootste pelkracht.
Verouderd vastgoed
Leuningproducten worden in de auto geperst, de frequentie van blootstelling aan zonlicht is hoog en de verouderingsbestendigheid is een andere belangrijke eigenschap waarmee polyurethaanschuim voor semi-rigide leuningen rekening moet houden. Daarom zijn de verouderingsbestendigheid van de basisformule getest en is er een verbeteringsstudie 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 worden verminderd na thermische veroudering bij 120 ℃: na veroudering gedurende 12 uur is het verlies van verschillende eigenschappen behalve dichtheid (hetzelfde hieronder) 13% ~ 16%; Het prestatieverlies van 24 uur veroudering is 23% ~ 26%. Het is aangegeven dat de hitteverouderingseigenschappen van de basisformule niet goed zijn, en de hitteverouderingseigenschappen van de oorspronkelijke formule kunnen duidelijk worden verbeterd door A-klasse antioxidant A aan de formule toe te voegen. Onder dezelfde experimentele omstandigheden na de toevoeging van antioxidant A was het verlies van verschillende eigenschappen na 12 uur 7% ~ 8%, en het verlies van verschillende eigenschappen na 24 uur was 13% ~ 16%. De afname van mechanische eigenschappen is voornamelijk te wijten aan een reeks kettingreacties die worden veroorzaakt door chemische bindingsbreuk en actieve vrije radicalen tijdens het thermische verouderingsproces, wat resulteert in fundamentele veranderingen in de structuur of eigenschappen van de oorspronkelijke substantie. Enerzijds is de afname van de hechting te wijten aan de afname van de mechanische eigenschappen van het schuim zelf, anderzijds aan het feit dat de PVC-huid een groot aantal weekmakers bevat, die tijdens de thermische zuurstofveroudering naar het oppervlak migreren. 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, en zo de oorspronkelijke eigenschappen van het polymeer kunnen behouden.
Alomvattende prestaties
Op basis van bovenstaande resultaten werd de optimale formule ontworpen en werden de verschillende eigenschappen geëvalueerd. De prestaties van de formule werden vergeleken met die van het algemene polyurethaanschuim met hoge rebound voor leuningen. De resultaten worden weergegeven in tabel 5.
Zoals u in tabel 5 kunt zien, heeft de optimale formule voor semi-rigide polyurethaanschuim bepaalde voordelen ten opzichte van de basis- en algemene formules. Bovendien is deze praktischer en geschikter voor de toepassing van hoogwaardige leuningen.
Conclusie
Door de hoeveelheid polyether aan te passen en een geschikt bevochtigingsmiddel en antioxidant te selecteren, kan het semi-rigide polyurethaanschuim goede mechanische eigenschappen, uitstekende hittebestendigheid, enzovoort krijgen. Dankzij de uitstekende prestaties van het schuim kan dit hoogwaardige semi-rigide polyurethaanschuim worden toegepast op buffermaterialen voor auto's, zoals leuningen en instrumententafels.
Plaatsingstijd: 25-07-2024