Framställning och egenskaper hos polyuretanhalvstyvt skum för högpresterande ledstänger i bilar.
Armstödet i bilens interiör är en viktig del av hytten, som spelar rollen att trycka och dra i dörren och placera armen på personen i bilen. I händelse av en nödsituation, när bilen och ledstången kolliderar, kan mjuka ledstänger av polyuretan och modifierad PP (polypropylen), ABS (polyakrylonitril-butadien-styren) och andra hårda plastledstänger ge god elasticitet och buffert, vilket minskar skador. Mjuka ledstänger av polyuretanskum kan ge en bra känsla och vacker ytstruktur, vilket förbättrar komforten och skönheten i förarhytten. Därför, med utvecklingen av bilindustrin och förbättringen av människors krav på interiörmaterial, blir fördelarna med mjukt polyuretanskum i billedstänger alltmer uppenbara.
Det finns tre typer av mjuka ledstänger i polyuretan: högelastiskt skum, självhäftande skum och halvstyvt skum. Ytterytan på de högelastiska ledstängerna är täckt med PVC-hud (polyvinylklorid), och insidan är av högelastiskt polyuretanskum. Skummets stöd är relativt svagt, styrkan relativt låg och vidhäftningen mellan skummet och huden är relativt otillräcklig. Det självhäftande ledstången har ett kärnlager av skum, låg kostnad, hög integrationsgrad och används ofta i kommersiella fordon, men det är svårt att ta hänsyn till ytans styrka och den övergripande komforten. Halvstyva armstöd är täckta med PVC-hud, huden ger bra känsla och utseende, och det inre halvstyva skummet har utmärkt känsla, slagtålighet, energiabsorption och åldringsbeständighet, så det används alltmer i stor utsträckning i personbilar.
I denna artikel utformas den grundläggande formeln för polyuretanhalvstyvt skum för bilräcken, och dess förbättring studeras utifrån detta.
Experimentell sektion
Huvudråvara
Polyeterpolyol A (hydroxylvärde 30 ~ 40 mg/g), polymerpolyol B (hydroxylvärde 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modifierad MDI [difenylmetandiisocyanat, w (NCO) är 25%~30%], kompositkatalysator, vätmedelsdispergeringsmedel (medel 3), antioxidant A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, etc.; Vätmedelsdispergeringsmedel (medel 1), vätmedelsdispergeringsmedel (medel 2): Byke Chemical. Ovanstående råmaterial är av industrikvalitet. PVC-foder: Changshu Ruihua.
Huvudutrustning och instrument
Höghastighetsmixer av typ Sdf-400, elektronisk balans av typ AR3202CN, aluminiumform (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), elektrisk fläktugn av typ 101-4AB, elektronisk universalspänningsmaskin av typ KJ-1065, supertermostat av typ 501A.
Beredning av grundformel och prov
Den grundläggande formuleringen av halvstyvt polyuretanskum visas i tabell 1.
Beredning av provet för mekaniska egenskaper: den sammansatta polyetern (A-materialet) framställdes enligt designformeln, blandades med den modifierade MDI i en viss proportion, omrördes med en höghastighetsomrörningsanordning (3000 r/min) i 3~5 sekunder, hälldes sedan i motsvarande form till skum, och öppnades formen inom en viss tid för att erhålla det halvstyva polyuretanskumgjutna provet.
Förberedelse av provet för bindningstest: ett lager PVC-hud placeras i formens nedre form, och den kombinerade polyetern och modifierade MDI blandas i proportioner, omrörs med en höghastighetsomrörare (3 000 r/min) i 3~5 sekunder, hälls sedan i hudens yta, och formen stängs, och polyuretanskummet med huden formas inom en viss tid.
Prestandatest
Mekaniska egenskaper: 40 % CLD (tryckhårdhet) enligt ISO-3386-standardtest; Draghållfasthet och brottöjning testas enligt ISO-1798-standarden; Rivhållfasthet testas enligt ISO-8067-standarden. Bindningsprestanda: Den elektroniska universalspänningsmaskinen används för att skala av huden och skummet 180° enligt en OEM-standard.
Åldringsprestanda: Testa förlusten av mekaniska egenskaper och bindningsegenskaper efter 24 timmars åldring vid 120 ℃ enligt en standardtemperatur från en OEM.
Resultat och diskussion
Mekanisk egenskap
Genom att ändra förhållandet mellan polyeterpolyol A och polymerpolyol B i grundformeln undersöktes inverkan av olika polyeterdoseringar på de mekaniska egenskaperna hos halvstyvt polyuretanskum, såsom visas i tabell 2.
Av resultaten i tabell 2 framgår att förhållandet mellan polyeterpolyol A och polymerpolyol B har en signifikant effekt på polyuretanskummets mekaniska egenskaper. När förhållandet mellan polyeterpolyol A och polymerpolyol B ökar ökar brottöjningen, tryckhårdheten minskar i viss mån och draghållfastheten och rivhållfastheten förändras lite. Polyuretanens molekylkedja består huvudsakligen av mjuka segment och hårda segment, mjuka segment från polyol och hårda segment från karbamatbindning. Å ena sidan är den relativa molekylvikten och hydroxylvärdet för de två polyolerna olika, å andra sidan är polymerpolyol B en polyeterpolyol modifierad med akrylnitril och styren, och kedjesegmentets styvhet förbättras på grund av förekomsten av bensenringen, medan polymerpolyol B innehåller små molekylära ämnen, vilket ökar skummets sprödhet. När polyeterpolyol A är 80 delar och polymerpolyol B är 10 delar, är skummets övergripande mekaniska egenskaper bättre.
Bindande egendom
Eftersom ledstången är en produkt med hög tryckfrekvens kommer den att minska komforten för delarna avsevärt om skummet och huden lossnar, så det krävs en god bindningsförmåga mellan polyuretanskum och hud. Baserat på ovanstående forskning tillsattes olika vätande dispergeringsmedel för att testa skummets och hudens vidhäftningsegenskaper. Resultaten visas i tabell 3.
Det framgår av tabell 3 att olika vätande dispergeringsmedel har tydliga effekter på skalningskraften mellan skummet och huden: Skumkollaps inträffar efter användning av tillsats 2, vilket kan orsakas av överdriven öppning av skummet efter tillsats av tillsats 2. Efter användning av tillsatserna 1 och 3 ökar avskalningshållfastheten hos blankprovet visst, och avskalningshållfastheten hos tillsats 1 är cirka 17 % högre än för blankprovet, och avskalningshållfastheten hos tillsats 3 är cirka 25 % högre än för blankprovet. Skillnaden mellan tillsats 1 och tillsats 3 orsakas huvudsakligen av skillnaden i kompositmaterialets vätbarhet på ytan. Generellt sett, för att utvärdera vätskans vätbarhet på fast material, är kontaktvinkeln en viktig parameter för att mäta ytans vätbarhet. Därför testades kontaktvinkeln mellan kompositmaterialet och huden efter tillsats av ovanstående två vätande dispergeringsmedel, och resultaten visas i figur 1.
Det framgår av figur 1 att kontaktvinkeln för blankprovet är störst, vilket är 27°, och kontaktvinkeln för hjälpmedel 3 är minst, vilket bara är 12°. Detta visar att användningen av tillsats 3 kan förbättra kompositmaterialets och hudens vätbarhet i större utsträckning, och det är lättare att sprida det på hudytan, så användningen av tillsats 3 har störst skalningskraft.
Åldrande fastighet
Ledstångsprodukter pressas i korgen, exponeringen för solljus är hög, och åldringsprestanda är en annan viktig prestanda som halvstyvt ledstångsskum av polyuretan måste beakta. Därför testades åldringsprestanda för den grundläggande formeln och en förbättringsstudie genomfördes, och resultaten visas i tabell 4.
Genom att jämföra data i tabell 4 kan man konstatera att de mekaniska egenskaperna och bindningsegenskaperna hos den grundläggande formeln minskar avsevärt efter termisk åldring vid 120 ℃: efter åldring i 12 timmar är förlusten av olika egenskaper förutom densitet (samma som nedan) 13 % ~ 16 %; prestandaförlusten vid 24 timmars åldring är 23 % ~ 26 %. Det indikeras att värmeåldringsegenskapen hos den grundläggande formeln inte är bra, och värmeåldringsegenskapen hos den ursprungliga formeln kan uppenbart förbättras genom att tillsätta antioxidant A-klass A till formeln. Under samma experimentella förhållanden, efter tillsats av antioxidant A, var förlusten av olika egenskaper efter 12 timmar 7 % ~ 8 %, och förlusten av olika egenskaper efter 24 timmar var 13 % ~ 16 %. Minskningen av mekaniska egenskaper beror huvudsakligen på en serie kedjereaktioner som utlöses av kemisk bindningsbrytning och aktiva fria radikaler under den termiska åldringsprocessen, vilket resulterar i grundläggande förändringar i strukturen eller egenskaperna hos den ursprungliga substansen. Å ena sidan beror den minskade bindningsförmågan på försämringen av själva skummets mekaniska egenskaper, å andra sidan på att PVC-skalet innehåller ett stort antal mjukgörare, och mjukgöraren migrerar till ytan under termisk syreåldring. Tillsats av antioxidanter kan förbättra dess termiska åldringsegenskaper, främst eftersom antioxidanter kan eliminera nybildade fria radikaler, fördröja eller hämma polymerens oxidationsprocessen, för att bibehålla polymerens ursprungliga egenskaper.
Omfattande prestanda
Baserat på ovanstående resultat utformades den optimala formeln och dess olika egenskaper utvärderades. Formelns prestanda jämfördes med den hos generellt polyuretanskum med hög rebound-effekt för ledstången. Resultaten visas i tabell 5.
Som framgår av tabell 5 har den optimala halvstyva polyuretanskumformeln vissa fördelar jämfört med de grundläggande och allmänna formlerna, och den är mer praktisk och mer lämplig för tillämpning av högpresterande ledstänger.
Slutsats
Genom att justera mängden polyeter och välja kvalificerat vätmedel och antioxidationsmedel kan det halvstyva polyuretanskummet få goda mekaniska egenskaper, utmärkta värmeåldringsegenskaper och så vidare. Baserat på skummets utmärkta prestanda kan denna högpresterande halvstyva polyuretanskumprodukt appliceras på buffertmaterial för bilar, såsom ledstänger och instrumentbord.
Publiceringstid: 25 juli 2024