Preparazione e caratteristiche della schiuma poliuretanica semirigida per corrimano automobilistici ad alte prestazioni.
Il bracciolo all'interno dell'auto è una parte importante della cabina, che svolge il ruolo di spingere e tirare la porta e di posizionare il braccio della persona nell'auto. In caso di emergenza, quando l'auto e il corrimano collidono, il corrimano morbido in poliuretano e il PP modificato (polipropilene), l'ABS (poliacrilonitrile - butadiene - stirene) e altri corrimano in plastica dura possono fornire una buona elasticità e protezione, riducendo così le lesioni. I corrimano in morbida schiuma di poliuretano possono fornire una buona sensazione al tatto e una bella struttura superficiale, migliorando così il comfort e la bellezza della cabina di pilotaggio. Pertanto, con lo sviluppo dell'industria automobilistica e il miglioramento delle esigenze delle persone per i materiali interni, i vantaggi della morbida schiuma di poliuretano nei corrimano delle automobili stanno diventando sempre più evidenti.
Esistono tre tipi di corrimano morbidi in poliuretano: schiuma ad alta resilienza, schiuma autocrostata e schiuma semirigida. La superficie esterna dei corrimano ad alta resilienza è ricoperta con una pelle in PVC (cloruro di polivinile) e l'interno è in schiuma di poliuretano ad alta resilienza. Il supporto della schiuma è relativamente debole, la resistenza è relativamente bassa e l'adesione tra la schiuma e la pelle è relativamente insufficiente. Il corrimano auto-pannato ha uno strato centrale in schiuma di pelle, basso costo, alto grado di integrazione ed è ampiamente utilizzato nei veicoli commerciali, ma è difficile tenere conto della resistenza della superficie e del comfort generale. Il bracciolo semirigido è rivestito con pelle in PVC, la pelle fornisce un buon tocco e un buon aspetto e la schiuma semirigida interna ha un'eccellente sensazione al tatto, resistenza agli urti, assorbimento di energia e resistenza all'invecchiamento, quindi è sempre più ampiamente utilizzata nell'uso di interni di autovetture.
In questo articolo viene progettata la formula base della schiuma poliuretanica semirigida per i corrimano delle automobili e su questa base viene studiato il suo miglioramento.
Sezione sperimentale
Materia prima principale
Polietere poliolo A (valore idrossile 30 ~ 40 mg/g), polimero poliolo B (valore idrossile 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI modificato [difenilmetano diisocianato, w (NCO) è 25%~30%], catalizzatore composito, disperdente bagnante (agente 3), antiossidante A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, ecc.; Disperdente bagnante (Agente 1), disperdente bagnante (Agente 2): Byke Chemical. Le materie prime di cui sopra sono di tipo industriale. Pelle del rivestimento in PVC: Changshu Ruihua.
Principali attrezzature e strumenti
Miscelatore ad alta velocità tipo Sdf-400, bilancia elettronica tipo AR3202CN, stampo in alluminio (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), forno elettrico con ventilatore tipo 101-4AB, tenditore elettronico universale tipo KJ-1065, super tipo 501A termostato.
Preparazione della formula base e del campione
La formulazione base della schiuma poliuretanica semirigida è mostrata nella Tabella 1.
Preparazione del campione di prova delle proprietà meccaniche: il polietere composito (materiale A) è stato preparato secondo la formula di progettazione, miscelato con l'MDI modificato in una determinata proporzione, agitato con un dispositivo di agitazione ad alta velocità (3000 giri/min) per 3~5 secondi , quindi versato nello stampo corrispondente alla schiuma e aperto lo stampo entro un certo tempo per ottenere il campione stampato di schiuma poliuretanica semirigida.
Preparazione del campione per il test delle prestazioni di adesione: uno strato di rivestimento in PVC viene posizionato nella parte inferiore dello stampo e il polietere combinato e l'MDI modificato vengono miscelati in proporzione, agitati da un dispositivo di agitazione ad alta velocità (3 000 giri/min ) per 3~5 s, quindi versato sulla superficie della pelle, lo stampo viene chiuso e la schiuma di poliuretano con la pelle viene modellata entro un certo tempo.
Prova delle prestazioni
Proprietà meccaniche: 40%CLD (durezza a compressione) secondo il test standard ISO-3386; La resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura sono testati secondo lo standard ISO-1798; La resistenza allo strappo è testata secondo lo standard ISO-8067. Prestazioni di incollaggio: La macchina elettronica di tensione universale viene utilizzata per staccare la pelle e la schiuma a 180° secondo lo standard di un OEM.
Prestazioni di invecchiamento: testare la perdita delle proprietà meccaniche e delle proprietà di adesione dopo 24 ore di invecchiamento a 120 ℃ secondo la temperatura standard di un OEM.
Risultati e discussione
Proprietà meccanica
Modificando il rapporto tra polietere poliolo A e polimero poliolo B nella formula di base, è stata esplorata l'influenza del diverso dosaggio di polietere sulle proprietà meccaniche della schiuma poliuretanica semirigida, come mostrato nella Tabella 2.
Dai risultati nella Tabella 2 si può vedere che il rapporto tra polietere poliolo A e polimero poliolo B ha un effetto significativo sulle proprietà meccaniche della schiuma poliuretanica. Quando il rapporto tra polietere poliolo A e polimero poliolo B aumenta, l'allungamento a rottura aumenta, la durezza a compressione diminuisce in una certa misura e la resistenza alla trazione e alla lacerazione cambiano poco. La catena molecolare del poliuretano è costituita principalmente da un segmento morbido e un segmento duro, un segmento morbido da poliolo e un segmento duro da un legame carbammato. Da un lato, il peso molecolare relativo e il valore idrossilico dei due polioli sono diversi, dall'altro il polimero poliolo B è un polietere poliolo modificato da acrilonitrile e stirene e la rigidità del segmento di catena è migliorata grazie al esistenza dell'anello benzenico, mentre il polimero poliolo B contiene piccole sostanze molecolari, che aumentano la fragilità della schiuma. Quando il polietere poliolo A è pari a 80 parti e il poliolo polimerico B è pari a 10 parti, le proprietà meccaniche complessive della schiuma sono migliori.
Proprietà di legame
Essendo un prodotto con un'elevata frequenza di pressione, il corrimano ridurrà significativamente il comfort delle parti se la schiuma e la pelle si staccano, quindi sono necessarie le prestazioni di adesione della schiuma di poliuretano e della pelle. Sulla base della ricerca di cui sopra, sono stati aggiunti diversi disperdenti bagnanti per testare le proprietà di adesione della schiuma e della pelle. I risultati sono mostrati nella Tabella 3.
Dalla Tabella 3 si può vedere che diversi disperdenti bagnanti hanno effetti evidenti sulla forza di distacco tra la schiuma e la pelle: Il collasso della schiuma si verifica dopo l'uso dell'additivo 2, che può essere causato da un'eccessiva apertura della schiuma dopo l'aggiunta dell'additivo 2; Dopo l'uso degli additivi 1 e 3, la forza di rimozione del campione bianco ha un certo aumento e la forza di rimozione dell'additivo 1 è superiore di circa il 17% rispetto a quella del campione bianco e la forza di rimozione dell'additivo 3 è circa il 25% superiore a quello del campione bianco. La differenza tra l'additivo 1 e l'additivo 3 è causata principalmente dalla differenza di bagnabilità del materiale composito sulla superficie. In generale, per valutare la bagnabilità del liquido su solido, l'angolo di contatto è un parametro importante per misurare la bagnabilità della superficie. Pertanto, è stato testato l'angolo di contatto tra il materiale composito e la pelle dopo l'aggiunta dei due disperdenti bagnanti sopra indicati e i risultati sono stati mostrati nella Figura 1.
Dalla Figura 1 si può vedere che l'angolo di contatto del campione bianco è il più grande, ovvero 27°, e l'angolo di contatto dell'agente ausiliario 3 è il più piccolo, ovvero solo 12°. Ciò dimostra che l'uso dell'additivo 3 può migliorare maggiormente la bagnabilità del materiale composito e della pelle, ed è più facile da stendere sulla superficie della pelle, quindi l'uso dell'additivo 3 ha la maggiore forza di pelatura.
Proprietà invecchiata
I prodotti per corrimano vengono pressati nell'auto, la frequenza di esposizione alla luce solare è elevata e le prestazioni di invecchiamento sono un'altra prestazione importante che la schiuma semirigida del corrimano in poliuretano deve considerare. Pertanto, è stata testata la prestazione di invecchiamento della formula di base ed è stato effettuato lo studio di miglioramento, e i risultati sono stati mostrati nella Tabella 4.
Confrontando i dati nella Tabella 4, si può scoprire che le proprietà meccaniche e le proprietà di legame della formula di base diminuiscono significativamente dopo l'invecchiamento termico a 120℃: dopo un invecchiamento per 12 ore, la perdita di varie proprietà tranne la densità (la stessa sotto) è 13%~16%; La perdita di prestazioni dell'invecchiamento di 24 ore è del 23%~26%. È indicato che la proprietà di invecchiamento termico della formula di base non è buona e la proprietà di invecchiamento termico della formula originale può essere ovviamente migliorata aggiungendo una classe A di antiossidante A alla formula. Nelle stesse condizioni sperimentali, dopo l'aggiunta dell'antiossidante A, la perdita di varie proprietà dopo 12 ore era del 7%~8% e la perdita di varie proprietà dopo 24 ore era del 13%~16%. La diminuzione delle proprietà meccaniche è dovuta principalmente ad una serie di reazioni a catena innescate dalla rottura dei legami chimici e dai radicali liberi attivi durante il processo di invecchiamento termico, con conseguenti cambiamenti fondamentali nella struttura o nelle proprietà della sostanza originale. Da un lato, il calo delle prestazioni di adesione è dovuto al calo delle proprietà meccaniche della schiuma stessa, dall'altro, perché la pelle del PVC contiene un gran numero di plastificanti e il plastificante migra sulla superficie durante il processo dell’invecchiamento termico con ossigeno. L'aggiunta di antiossidanti può migliorare le sue proprietà di invecchiamento termico, principalmente perché gli antiossidanti possono eliminare i radicali liberi appena generati, ritardare o inibire il processo di ossidazione del polimero, in modo da mantenere le proprietà originali del polimero.
Prestazioni complete
Sulla base dei risultati di cui sopra, è stata progettata la formula ottimale e sono state valutate le sue varie proprietà. Le prestazioni della formula sono state confrontate con quelle della schiuma per corrimano in poliuretano generale ad alto rimbalzo. I risultati sono mostrati nella Tabella 5.
Come si può vedere dalla Tabella 5, le prestazioni della formula ottimale di schiuma poliuretanica semirigida presentano alcuni vantaggi rispetto alle formule base e generali, ed è più pratica ed è più adatta per l'applicazione di corrimano ad alte prestazioni.
Conclusione
La regolazione della quantità di polietere e la selezione di disperdenti bagnanti e antiossidanti qualificati possono conferire alla schiuma poliuretanica semirigida buone proprietà meccaniche, eccellenti proprietà di invecchiamento termico e così via. Sulla base delle eccellenti prestazioni della schiuma, questo prodotto in schiuma semirigida di poliuretano ad alte prestazioni può essere applicato a materiali tampone automobilistici come corrimano e tavole degli strumenti.
Orario di pubblicazione: 25 luglio 2024