Poliuretāna puscieto putu sagatavošana un raksturojums augstas veiktspējas automobiļu margām.
Roku balsts automašīnas salonā ir svarīga kabīnes daļa, kas pilda durvju stumšanas un vilkšanas, kā arī personas rokas ievietošanas automašīnā lomu. Avārijas gadījumā, kad automašīna saduras ar margām, mīkstās poliuretāna margas un modificēts PP (polipropilēns), ABS (poliakrilnitrils - butadiēns - stirols) un citas cietas plastmasas margas var nodrošināt labu elastību un amortizāciju, tādējādi samazinot traumas. Poliuretāna mīksto putu margas var nodrošināt labu rokas sajūtu un skaistu virsmas tekstūru, tādējādi uzlabojot kabīnes komfortu un skaistumu. Tāpēc, attīstoties autobūves nozarei un uzlabojoties cilvēku prasībām pēc salona materiāliem, poliuretāna mīksto putu priekšrocības automobiļu margās kļūst arvien acīmredzamākas.
Ir trīs veidu mīkstās poliuretāna margas: augstas izturības putas, pašlīmējošās putas un pusstingrās putas. Augstas izturības margu ārējā virsma ir pārklāta ar PVC (polivinilhlorīda) apvalku, bet iekšējā virsma ir no poliuretāna augstas izturības putām. Putu atbalsts ir relatīvi vājš, izturība ir relatīvi zema, un saķere starp putām un apvalku ir relatīvi nepietiekama. Pašlīmējošajām margām ir putu pamatslānis, tās ir lētas, tām ir augsta integrācijas pakāpe, un tās plaši izmanto komerciālajos transportlīdzekļos, taču ir grūti ņemt vērā virsmas izturību un kopējo komfortu. Pusstingrās roku balsta malas ir pārklātas ar PVC apvalku, apvalks nodrošina labu pieskārienu un izskatu, un iekšējām pusstingrām putām ir lieliska sajūta, triecienizturība, enerģijas absorbcija un izturība pret novecošanos, tāpēc tās arvien plašāk izmanto vieglo automašīnu salonos.
Šajā darbā ir izstrādāta automašīnu margu poliuretāna puscieto putu pamatformula, un, pamatojoties uz to, tiek pētīta tās uzlabošana.
Eksperimentālā sadaļa
Galvenā izejviela
Poliētera poliols A (hidroksilskaitlis 30 ~ 40 mg/g), polimēra poliols B (hidroksilskaitlis 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modificēts MDI [difenilmetāna diizocianāts, w (NCO) ir 25%~30%], kompozīta katalizators, mitrinošs disperģētājs (3. līdzeklis), antioksidants A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou u.c.; Mitrinošs disperģētājs (1. līdzeklis), mitrinošs disperģētājs (2. līdzeklis): Byke Chemical. Iepriekš minētās izejvielas ir rūpnieciskas kvalitātes. PVC oderējuma apvalks: Changshu Ruihua.
Galvenais aprīkojums un instrumenti
Sdf-400 tipa ātrgaitas maisītājs, AR3202CN tipa elektroniskie svari, alumīnija veidne (10cm × 10cm × 1cm, 10cm × 10cm × 5cm), 101-4AB tipa elektriskā ventilatora krāsns, KJ-1065 tipa elektroniskā universālā spriegošanas iekārta, 501A tipa supertermostats.
Pamatformulas un parauga sagatavošana
Puscieto poliuretāna putu pamatformulas ir parādītas 1. tabulā.
Mehānisko īpašību testa parauga sagatavošana: kompozītmateriāla poliēteris (A materiāls) tika sagatavots saskaņā ar projektēšanas formulu, noteiktā proporcijā sajaukts ar modificētu MDI, 3–5 sekundes maisīts ar ātrgaitas maisītāju (3000 apgr./min), pēc tam ielejams atbilstošajā veidnē, lai saputotos, un noteiktā laikā veidne atvērta, lai iegūtu daļēji stingru poliuretāna putu veidnes paraugu.
Parauga sagatavošana līmēšanas veiktspējas pārbaudei: veidnes apakšējā matricā ievieto PVC apvalka slāni, un proporcionāli sajauc kombinēto poliēteri un modificēto MDI, maisa ar ātrgaitas maisītāju (3000 apgr./min) 3–5 sekundes, pēc tam ielej apvalka virsmā, veidni aizver un noteiktā laikā veido poliuretāna putas ar apvalku.
Veiktspējas pārbaude
Mehāniskās īpašības: 40 % CLD (spiedes cietība) saskaņā ar standarta ISO-3386 testu; Stiepes izturība un pagarinājums pārraušanas brīdī tiek pārbaudīti saskaņā ar standarta ISO-1798 testu; Plīšanas izturība tiek pārbaudīta saskaņā ar standarta ISO-8067 testu. Līmēšanas veiktspēja: Elektroniskā universālā spriegošanas iekārta tiek izmantota, lai noņemtu ādu un putas par 180° saskaņā ar oriģinālā aprīkojuma ražotāja (OEM) standartu.
Novecošanas veiktspēja: pārbaudiet mehānisko īpašību un līmēšanas īpašību zudumu pēc 24 stundu novecošanas 120 ℃ temperatūrā atbilstoši oriģinālā aprīkojuma ražotāja (OEM) standarta temperatūrai.
Rezultāti un diskusija
Mehāniskā īpašība
Mainot poliētera poliola A un polimēra poliola B attiecību pamatformulā, tika pētīta dažādu poliētera devu ietekme uz puscieto poliuretāna putu mehāniskajām īpašībām, kā parādīts 2. tabulā.
No 2. tabulas rezultātiem var redzēt, ka poliētera poliola A un polimēra poliola B attiecība būtiski ietekmē poliuretāna putu mehāniskās īpašības. Palielinoties poliētera poliola A un polimēra poliola B attiecībai, palielinās pagarinājums pārraušanas brīdī, zināmā mērā samazinās spiedes cietība, un stiepes izturība un plīšanas izturība mainās maz. Poliuretāna molekulārā ķēde galvenokārt sastāv no mīksta segmenta un cieta segmenta, mīksta segmenta no poliola un cieta segmenta no karbamāta saites. No vienas puses, abu poliolu relatīvā molekulmasa un hidroksilvērtība atšķiras, no otras puses, polimēra poliols B ir ar akrilnitrilu un stirolu modificēts poliētera poliols, un ķēdes segmenta stingrība ir uzlabota benzola gredzena esamības dēļ, savukārt polimēra poliols B satur mazas molekulāras vielas, kas palielina putu trauslumu. Kad poliētera poliols A ir 80 daļas un polimēra poliols B ir 10 daļas, putu visaptverošās mehāniskās īpašības ir labākas.
Īpašuma saistīšana
Tā kā margas ir produkts ar augstu presēšanas frekvenci, tās ievērojami samazinās detaļu komfortu, ja putas un āda lobās, tāpēc ir nepieciešama poliuretāna putu un ādas saķeres veiktspēja. Pamatojoties uz iepriekš minēto pētījumu, putu un ādas saķeres īpašību pārbaudei tika pievienoti dažādi mitrinoši disperģētāji. Rezultāti ir parādīti 3. tabulā.
No 3. tabulas var redzēt, ka dažādiem mitrinošiem disperģētājiem ir acīmredzama ietekme uz lobīšanās spēku starp putām un ādu: pēc 2. piedevas lietošanas notiek putu sabrukšana, ko var izraisīt pārmērīga putu atvēršanās pēc 2. piedevas pievienošanas; pēc 1. un 3. piedevas lietošanas tukšā parauga atdalīšanas izturība nedaudz palielinās, un 1. piedevas atdalīšanas izturība ir aptuveni par 17 % augstāka nekā tukšajam paraugam, un 3. piedevas atdalīšanas izturība ir aptuveni par 25 % augstāka nekā tukšajam paraugam. Atšķirība starp 1. un 3. piedevu galvenokārt ir saistīta ar kompozītmateriāla mitrināšanas atšķirību uz virsmas. Kopumā, lai novērtētu šķidruma mitrināšanu uz cietas vielas, svarīgs parametrs virsmas mitrināšanas mērīšanai ir saskares leņķis. Tāpēc tika pārbaudīts saskares leņķis starp kompozītmateriālu un ādu pēc iepriekš minēto divu mitrinošo disperģētāju pievienošanas, un rezultāti parādīti 1. attēlā.
No 1. attēla var redzēt, ka tukšā parauga saskares leņķis ir vislielākais, kas ir 27°, un palīgvielas 3 saskares leņķis ir vismazākais, kas ir tikai 12°. Tas parāda, ka piedevas 3 izmantošana var vairāk uzlabot kompozītmateriāla un ādas mitrināmību, un to ir vieglāk uzklāt uz ādas virsmas, tāpēc piedevas 3 izmantošanai ir vislielākais lobīšanās spēks.
Novecojošs īpašums
Margu izstrādājumi tiek presēti automašīnā, tie ir pakļauti augstai saules gaismas iedarbībai, un novecošanās izturība ir vēl viena svarīga īpašība, kas jāņem vērā, izvērtējot poliuretāna puscieto margu putu īpašības. Tāpēc tika pārbaudīta pamatformulas novecošanās izturība un veikts uzlabošanas pētījums, un rezultāti ir parādīti 4. tabulā.
Salīdzinot 4. tabulā sniegtos datus, var secināt, ka pamatformulas mehāniskās īpašības un saistīšanās īpašības pēc termiskās novecošanas 120 °C temperatūrā ir ievērojami samazinājušās: pēc 12 h novecošanas dažādu īpašību, izņemot blīvumu (skatīt zemāk), zudums ir 13–16 %; 24 h novecošanas veiktspējas zudums ir 23–26 %. Tas norāda, ka pamatformulas termiskās novecošanas īpašība nav laba, un sākotnējās formulas termiskās novecošanas īpašības var ievērojami uzlabot, pievienojot formulai A klases antioksidantu A. Tādos pašos eksperimentālos apstākļos pēc antioksidanta A pievienošanas dažādu īpašību zudums pēc 12 h bija 7–8 %, bet pēc 24 h — 13–16 %. Mehānisko īpašību samazināšanās galvenokārt ir saistīta ar virkni ķēdes reakciju, ko termiskās novecošanas procesā izraisa ķīmisko saišu pārrāvums un aktīvie brīvie radikāļi, kā rezultātā rodas būtiskas izmaiņas sākotnējās vielas struktūrā vai īpašībās. No vienas puses, līmēšanas veiktspējas samazināšanās ir saistīta ar pašu putu mehānisko īpašību samazināšanos, no otras puses, tāpēc, ka PVC apvalks satur lielu daudzumu plastifikatoru, un plastifikators termiskās skābekļa novecošanas procesā migrē uz virsmu. Antioksidantu pievienošana var uzlabot tā termiskās novecošanas īpašības, galvenokārt tāpēc, ka antioksidanti var likvidēt jaunizveidotos brīvos radikāļus, aizkavēt vai kavēt polimēra oksidēšanās procesu, lai saglabātu polimēra sākotnējās īpašības.
Visaptveroša veiktspēja
Pamatojoties uz iepriekš minētajiem rezultātiem, tika izstrādāta optimālā formula un novērtētas tās dažādās īpašības. Formulas veiktspēja tika salīdzināta ar vispārējā poliuretāna augstas atsitiena margu putu veiktspēju. Rezultāti ir parādīti 5. tabulā.
Kā redzams 5. tabulā, optimālās daļēji stingrās poliuretāna putu formulas veiktspējai ir noteiktas priekšrocības salīdzinājumā ar pamata un vispārīgajām formulām, un tā ir praktiskāka, un tā ir piemērotāka augstas veiktspējas margu pielietošanai.
Secinājums
Pielāgojot poliētera daudzumu un izvēloties kvalificētu mitrinošu disperģētāju un antioksidantu, puscietajām poliuretāna putām var piešķirt labas mehāniskās īpašības, lieliskas termiskās novecošanās īpašības utt. Pamatojoties uz putu izcilo veiktspēju, šo augstas veiktspējas poliuretāna puscieto putu produktu var izmantot automobiļu buferu materiāliem, piemēram, margām un instrumentu galdiem.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 25. jūlijs