Priprava in značilnosti poliuretanske poltrde pene za visokozmogljive avtomobilske ograje.
Naslon za roke v notranjosti avtomobila je pomemben del kabine, saj igra vlogo potiskanja in vlečenja vrat ter nameščanja roke osebe v avtomobil. V nujnih primerih, ko se avtomobil in ograja zaletita, lahko mehka poliuretanska ograja in modificirani PP (polipropilen), ABS (poliakrilonitril-butadien-stiren) in druge trde plastične ograje zagotovijo dobro elastičnost in blaženje, s čimer zmanjšajo poškodbe. Ograje iz mehke poliuretanske pene lahko zagotovijo dober občutek v roki in lepo teksturo površine, s čimer izboljšajo udobje in lepoto kabine. Zato z razvojem avtomobilske industrije in izboljšanjem zahtev ljudi po notranjih materialih postajajo prednosti mehke poliuretanske pene v avtomobilskih ograjah vse bolj očitne.
Obstajajo tri vrste mehkih poliuretanskih ograj: visoko elastična pena, samoplastična pena in poltrda pena. Zunanja površina visoko elastičnih ograj je prekrita s PVC (polivinilkloridno) oblogo, notranja pa je iz poliuretanske visoko elastične pene. Podpora pene je relativno šibka, trdnost relativno nizka, oprijem med peno in oblogo pa relativno nezadosten. Samoplastična ograja ima penasto jedro, oblogo, nizke stroške, visoko stopnjo integracije in se pogosto uporablja v gospodarskih vozilih, vendar je težko upoštevati trdnost površine in splošno udobje. Poltrdi naslon za roke je prekrit s PVC oblogo, obloga zagotavlja dober otip in videz, notranja poltrda pena pa ima odličen občutek, odpornost proti udarcem, absorpcijo energije in odpornost proti staranju, zato se vse pogosteje uporablja v notranjosti osebnih avtomobilov.
V tem članku je zasnovana osnovna formula poliuretanske poltrde pene za avtomobilske ograje in na tej podlagi je preučeno njeno izboljšanje.
Eksperimentalni del
Glavna surovina
Polieter poliol A (hidroksilna vrednost 30 ~ 40 mg/g), polimer poliol B (hidroksilna vrednost 25 ~ 30 mg/g) : Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modificiran MDI [difenilmetan diizocianat, w (NCO) je 25 %~30 %], kompozitni katalizator, mokro dispergator (sredstvo 3), antioksidant A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou itd.; mokro dispergator (sredstvo 1), mokro dispergator (sredstvo 2) : Byke Chemical. Zgornje surovine so industrijske kakovosti. PVC obloga: Changshu Ruihua.
Glavna oprema in instrumenti
Visokohitrostni mešalnik tipa Sdf-400, elektronska tehtnica tipa AR3202CN, aluminijast kalup (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), električna puhalna pečica tipa 101-4AB, univerzalni elektronski napenjalni stroj tipa KJ-1065, super termostat tipa 501A.
Priprava osnovne formule in vzorca
Osnovna formulacija poltrde poliuretanske pene je prikazana v tabeli 1.
Priprava vzorca za preskus mehanskih lastnosti: kompozitni polieter (material A) je bil pripravljen po načrtovani formuli, zmešan z modificiranim MDI v določenem razmerju, mešan z visokohitrostnim mešalom (3000 vrt/min) 3–5 sekund, nato vlit v ustrezen kalup za penjenje in odprt kalup v določenem času, da je bil pridobljen poltrdi poliuretanski penasti ulit vzorec.
Priprava vzorca za preskus učinkovitosti lepljenja: plast PVC obloge se namesti v spodnji del kalupa, kombinirani polieter in modificiran MDI pa se zmešata v sorazmerju, mešata z visokohitrostnim mešalom (3000 vrt/min) 3–5 sekund, nato vlijeta na površino obloge, kalup zapre in poliuretanska pena s oblogo se v določenem času oblikuje.
Preizkus zmogljivosti
Mehanske lastnosti: 40 % CLD (tlačna trdota) v skladu s standardnim preskusom ISO-3386; Natezna trdnost in raztezek pri pretrgu sta preizkušena v skladu s standardom ISO-1798; Trdna trdnost je preizkušena v skladu s standardom ISO-8067. Zmogljivost lepljenja: Za luščenje kože in pene za 180° se uporablja elektronski univerzalni napenjalnik v skladu s standardom proizvajalca originalne opreme.
Starostna odpornost: Preizkusite izgubo mehanskih lastnosti in vezivnih lastnosti po 24 urah staranja pri 120 ℃ v skladu s standardno temperaturo proizvajalca originalne opreme.
Rezultati in razprava
Mehanske lastnosti
S spreminjanjem razmerja polieter poliola A in polimer poliola B v osnovni formuli je bil raziskan vpliv različnih odmerkov polietra na mehanske lastnosti poltrde poliuretanske pene, kot je prikazano v tabeli 2.
Iz rezultatov v tabeli 2 je razvidno, da ima razmerje med polieter poliolom A in polimernim poliolom B pomemben vpliv na mehanske lastnosti poliuretanske pene. Ko se razmerje med polieter poliolom A in polimernim poliolom B poveča, se poveča raztezek pri pretrgu, tlačna trdota se do neke mere zmanjša, natezna trdnost in trdnost proti trganju pa se malo spremenita. Molekularna veriga poliuretana je sestavljena predvsem iz mehkega in trdega segmenta, mehkega segmenta iz poliola in trdega segmenta iz karbamatne vezi. Po eni strani se relativna molekulska masa in hidroksilna vrednost obeh poliolov razlikujeta, po drugi strani pa je polimerni poliol B polieter poliol, modificiran z akrilonitrilom in stirenom, togost verižnega segmenta pa se izboljša zaradi prisotnosti benzenskega obroča, medtem ko polimerni poliol B vsebuje snovi z majhnimi molekulami, kar poveča krhkost pene. Ko je polieter poliol A 80 delov in polimerni poliol B 10 delov, so celovite mehanske lastnosti pene boljše.
Obvezna nepremičnina
Ker je ograja izdelek z visoko frekvenco pritiska, bo znatno zmanjšala udobje delov, če se pena in prevleka odlepita, zato je potrebna izboljšana oprijemna sposobnost poliuretanske pene in prevleke. Na podlagi zgornjih raziskav so bili dodani različni omočilni disperzanti za testiranje oprijemnih lastnosti pene in prevleke. Rezultati so prikazani v tabeli 3.
Iz tabele 3 je razvidno, da imajo različni omočilni disperzanti očitne učinke na silo luščenja med peno in kožo: Do zloma pene pride po uporabi dodatka 2, kar je lahko posledica prekomernega odpiranja pene po dodatku dodatka 2; Po uporabi dodatkov 1 in 3 se odluščna trdnost slepega vzorca nekoliko poveča, odluščna trdnost dodatka 1 pa je približno 17 % višja od odluščne trdnosti slepega vzorca, odluščna trdnost dodatka 3 pa je približno 25 % višja od odluščne trdnosti slepega vzorca. Razlika med dodatkom 1 in dodatkom 3 je predvsem posledica razlike v omočljivosti kompozitnega materiala na površini. Na splošno je za oceno omočljivosti tekočine na trdni snovi kontaktni kot pomemben parameter za merjenje omočljivosti površine. Zato je bil po dodatku zgornjih dveh omočilnih disperzantov preizkušen kontaktni kot med kompozitnim materialom in kožo, rezultati pa so prikazani na sliki 1.
Iz slike 1 je razvidno, da je kontaktni kot slepega vzorca največji, in sicer 27°, kontaktni kot pomožnega sredstva 3 pa najmanjši, in sicer le 12°. To kaže, da lahko uporaba dodatka 3 v večji meri izboljša omočljivost kompozitnega materiala in kože ter ga lažje porazdeli po površini kože, zato ima uporaba dodatka 3 največjo silo luščenja.
Starajoča se nepremičnina
Izdelki za ograje se stiskajo v kabini, pogostost izpostavljenosti sončni svetlobi je visoka, staranje pa je še ena pomembna lastnost, ki jo mora upoštevati poliuretanska poltrda pena za ograje. Zato je bila preizkušena staranje osnovne formule in izvedena študija izboljšav, rezultati pa so prikazani v tabeli 4.
S primerjavo podatkov v tabeli 4 lahko ugotovimo, da se mehanske lastnosti in vezivne lastnosti osnovne formule po termičnem staranju pri 120 ℃ znatno zmanjšajo: po 12 urah staranja je izguba različnih lastnosti, razen gostote (enako spodaj), 13 %~16 %; izguba zmogljivosti po 24 urah staranja je 23 %~26 %. To kaže, da lastnost toplotnega staranja osnovne formule ni dobra in da je mogoče lastnost toplotnega staranja prvotne formule očitno izboljšati z dodajanjem antioksidanta razreda A formuli. V enakih eksperimentalnih pogojih je bila po dodatku antioksidanta A izguba različnih lastnosti po 12 urah 7 %~8 %, izguba različnih lastnosti po 24 urah pa 13 %~16 %. Zmanjšanje mehanskih lastnosti je predvsem posledica vrste verižnih reakcij, ki jih sprožijo kemične prekinitve vezi in aktivni prosti radikali med procesom toplotnega staranja, kar povzroči temeljne spremembe v strukturi ali lastnostih prvotne snovi. Po eni strani je upad učinkovitosti lepljenja posledica upada mehanskih lastnosti same pene, po drugi strani pa zaradi velike količine mehčalcev v PVC plasti, ki med procesom termičnega staranja s kisikom migrirajo na površino. Dodatek antioksidantov lahko izboljša lastnosti termičnega staranja, predvsem zato, ker lahko antioksidanti odstranijo novo nastale proste radikale, upočasnijo ali zavirajo proces oksidacije polimera in tako ohranijo prvotne lastnosti polimera.
Celovita zmogljivost
Na podlagi zgornjih rezultatov je bila zasnovana optimalna formula in ocenjene so bile njene različne lastnosti. Učinkovitost formule je bila primerjana z učinkovitostjo splošne poliuretanske pene za ograje z visokim odbojem. Rezultati so prikazani v tabeli 5.
Kot je razvidno iz tabele 5, ima optimalna formula poltrde poliuretanske pene določene prednosti pred osnovnimi in splošnimi formulami, poleg tega pa je bolj praktična in primernejša za uporabo visokozmogljivih ograj.
Zaključek
S prilagajanjem količine polietra in izbiro ustreznega disperzijskega sredstva za vlaženje in antioksidanta lahko poltrdi poliuretanski peni zagotovimo dobre mehanske lastnosti, odlične lastnosti toplotnega staranja in tako naprej. Zaradi odlične učinkovitosti pene se lahko ta visokozmogljivi poliuretanski poltrdi penasti izdelek uporablja za avtomobilske blažilne materiale, kot so ograje in instrumentne mize.
Čas objave: 25. julij 2024