Persiapan dan karakteristik busa semi-kaku poliuretan untuk pegangan tangan otomotif berkinerja tinggi.
Sandaran tangan di interior mobil merupakan bagian penting dari kabin, yang berperan dalam mendorong dan menarik pintu serta menopang lengan penumpang di dalam mobil. Dalam keadaan darurat, ketika mobil dan sandaran tangan bertabrakan, sandaran tangan berbahan poliuretan lunak dan sandaran tangan berbahan PP (polipropilen) yang dimodifikasi, ABS (poliakrilonitril-butadiena-stirena), dan plastik keras lainnya, dapat memberikan elastisitas dan peredaman yang baik, sehingga mengurangi cedera. Sandaran tangan berbahan busa poliuretan lunak dapat memberikan rasa nyaman saat digenggam dan tekstur permukaan yang indah, sehingga meningkatkan kenyamanan dan estetika kokpit. Oleh karena itu, dengan perkembangan industri otomotif dan peningkatan kebutuhan masyarakat akan material interior, keunggulan busa poliuretan lunak pada sandaran tangan otomotif semakin jelas terlihat.
Terdapat tiga jenis pegangan tangan lunak poliuretan: busa berdaya tahan tinggi, busa berlapis sendiri, dan busa semi-kaku. Permukaan luar pegangan tangan berdaya tahan tinggi dilapisi dengan lapisan PVC (polivinil klorida), dan bagian dalamnya adalah busa poliuretan berdaya tahan tinggi. Daya dukung busa relatif lemah, kekuatannya relatif rendah, dan daya rekat antara busa dan lapisan luar relatif kurang memadai. Pegangan tangan berlapis sendiri memiliki lapisan inti busa, biaya rendah, tingkat integrasi tinggi, dan banyak digunakan pada kendaraan komersial, tetapi sulit untuk mempertimbangkan kekuatan permukaan dan kenyamanan secara keseluruhan. Pegangan tangan semi-kaku dilapisi dengan lapisan PVC, lapisan tersebut memberikan sentuhan dan tampilan yang baik, dan busa semi-kaku di dalamnya memiliki rasa yang sangat baik, ketahanan terhadap benturan, penyerapan energi, dan ketahanan terhadap penuaan, sehingga semakin banyak digunakan dalam interior mobil penumpang.
Dalam makalah ini, dirancang formula dasar busa semi-kaku poliuretan untuk pegangan tangan mobil, dan dipelajari peningkatannya berdasarkan formula tersebut.
Bagian eksperimental
Bahan baku utama
Polieter poliol A (nilai hidroksil 30 ~ 40 mg/g), polimer poliol B (nilai hidroksil 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI yang dimodifikasi [difenilmetana diisosianat, w (NCO) adalah 25%~30%], katalis komposit, dispersan pembasah (Agen 3), antioksidan A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, dll.; Dispersan pembasah (Agen 1), dispersan pembasah (Agen 2): Byke Chemical. Bahan baku di atas adalah kelas industri. Lapisan PVC: Changshu Ruihua.
Peralatan dan instrumen utama
Mixer kecepatan tinggi tipe Sdf-400, timbangan elektronik tipe AR3202CN, cetakan aluminium (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), oven peniup listrik tipe 101-4AB, mesin penegang universal elektronik tipe KJ-1065, termostat super tipe 501A.
Persiapan rumus dasar dan sampel
Rumusan dasar busa poliuretan semi-kaku ditunjukkan pada Tabel 1.
Persiapan sampel uji sifat mekanik: polieter komposit (bahan A) disiapkan sesuai dengan formula desain, dicampur dengan MDI yang dimodifikasi dalam proporsi tertentu, diaduk dengan alat pengaduk berkecepatan tinggi (3000r/min) selama 3~5 detik, kemudian dituangkan ke dalam cetakan yang sesuai untuk dibusa, dan cetakan dibuka dalam waktu tertentu untuk mendapatkan sampel cetakan busa poliuretan semi-kaku.
Persiapan sampel untuk uji kinerja pengikatan: lapisan kulit PVC ditempatkan di cetakan bagian bawah, dan campuran polieter dan MDI yang dimodifikasi dicampur dalam proporsi yang sesuai, diaduk dengan alat pengaduk berkecepatan tinggi (3000 r/min) selama 3-5 detik, kemudian dituangkan ke permukaan kulit, dan cetakan ditutup, dan busa poliuretan dengan kulit tersebut dicetak dalam waktu tertentu.
Tes kinerja
Sifat mekanis: 40%CLD (kekerasan tekan) sesuai dengan uji standar ISO-3386; Kekuatan tarik dan perpanjangan saat putus diuji sesuai dengan standar ISO-1798; Kekuatan sobek diuji sesuai dengan standar ISO-8067. Kinerja perekatan: Mesin tegangan universal elektronik digunakan untuk mengupas lapisan luar dan busa 180° sesuai dengan standar OEM.
Pengujian kinerja penuaan: Uji hilangnya sifat mekanik dan sifat perekat setelah 24 jam penuaan pada suhu 120℃ sesuai dengan suhu standar OEM.
Hasil dan diskusi
Sifat mekanik
Dengan mengubah rasio polieter poliol A dan polimer poliol B dalam formula dasar, pengaruh berbagai dosis polieter terhadap sifat mekanik busa poliuretan semi-kaku dieksplorasi, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Dari hasil pada Tabel 2 dapat dilihat bahwa rasio polieter poliol A terhadap polimer poliol B memiliki pengaruh signifikan terhadap sifat mekanik busa poliuretan. Ketika rasio polieter poliol A terhadap polimer poliol B meningkat, perpanjangan putus meningkat, kekerasan tekan menurun sampai batas tertentu, dan kekuatan tarik serta kekuatan sobek sedikit berubah. Rantai molekul poliuretan terutama terdiri dari segmen lunak dan segmen keras, segmen lunak dari poliol dan segmen keras dari ikatan karbamat. Di satu sisi, berat molekul relatif dan nilai hidroksil dari kedua poliol berbeda, di sisi lain, polimer poliol B adalah polieter poliol yang dimodifikasi oleh akrilonitril dan stirena, dan kekakuan segmen rantai ditingkatkan karena adanya cincin benzena, sementara polimer poliol B mengandung zat molekul kecil, yang meningkatkan kerapuhan busa. Ketika polieter poliol A adalah 80 bagian dan polimer poliol B adalah 10 bagian, sifat mekanik komprehensif busa lebih baik.
Sifat pengikat
Sebagai produk dengan frekuensi penekanan yang tinggi, pegangan tangan akan secara signifikan mengurangi kenyamanan bagian-bagiannya jika busa dan lapisan terkelupas, sehingga kinerja perekatan busa poliuretan dan lapisan sangat dibutuhkan. Berdasarkan penelitian di atas, berbagai dispersan pembasah ditambahkan untuk menguji sifat adhesi busa dan lapisan. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 3.
Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa dispersan pembasah yang berbeda memiliki efek yang jelas pada gaya pengelupasan antara busa dan kulit: Busa runtuh setelah penggunaan aditif 2, yang mungkin disebabkan oleh pembukaan busa yang berlebihan setelah penambahan aditif 2; Setelah penggunaan aditif 1 dan 3, kekuatan pengelupasan sampel kosong mengalami peningkatan tertentu, dan kekuatan pengelupasan aditif 1 sekitar 17% lebih tinggi daripada sampel kosong, dan kekuatan pengelupasan aditif 3 sekitar 25% lebih tinggi daripada sampel kosong. Perbedaan antara aditif 1 dan aditif 3 terutama disebabkan oleh perbedaan kemampuan pembasahan material komposit pada permukaan. Secara umum, untuk mengevaluasi kemampuan pembasahan cairan pada padatan, sudut kontak merupakan parameter penting untuk mengukur kemampuan pembasahan permukaan. Oleh karena itu, sudut kontak antara material komposit dan kulit setelah menambahkan dua dispersan pembasah di atas diuji, dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 1.
Dari Gambar 1 dapat dilihat bahwa sudut kontak sampel kosong adalah yang terbesar, yaitu 27°, dan sudut kontak zat tambahan 3 adalah yang terkecil, yaitu hanya 12°. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan aditif 3 dapat meningkatkan kemampuan pembasahan material komposit dan kulit secara lebih besar, dan lebih mudah menyebar di permukaan kulit, sehingga penggunaan aditif 3 memiliki daya pengelupasan yang paling besar.
Properti yang menua
Produk pegangan tangan ditekan di dalam mobil, frekuensi paparan sinar matahari tinggi, dan kinerja penuaan merupakan kinerja penting lain yang harus dipertimbangkan oleh busa pegangan tangan semi-kaku poliuretan. Oleh karena itu, kinerja penuaan formula dasar diuji dan studi peningkatan dilakukan, dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4.
Dengan membandingkan data pada Tabel 4, dapat ditemukan bahwa sifat mekanik dan sifat ikatan dari formula dasar menurun secara signifikan setelah penuaan termal pada suhu 120℃: setelah penuaan selama 12 jam, kehilangan berbagai sifat kecuali densitas (sama seperti di bawah) adalah 13%~16%; kehilangan kinerja setelah penuaan 24 jam adalah 23%~26%. Hal ini menunjukkan bahwa sifat penuaan termal dari formula dasar tidak baik, dan sifat penuaan termal dari formula asli dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menambahkan antioksidan kelas A ke dalam formula. Di bawah kondisi eksperimental yang sama setelah penambahan antioksidan A, kehilangan berbagai sifat setelah 12 jam adalah 7%~8%, dan kehilangan berbagai sifat setelah 24 jam adalah 13%~16%. Penurunan sifat mekanik terutama disebabkan oleh serangkaian reaksi berantai yang dipicu oleh putusnya ikatan kimia dan radikal bebas aktif selama proses penuaan termal, yang mengakibatkan perubahan mendasar pada struktur atau sifat zat asli. Di satu sisi, penurunan kinerja pengikatan disebabkan oleh penurunan sifat mekanik busa itu sendiri, di sisi lain, karena lapisan PVC mengandung sejumlah besar plasticizer, dan plasticizer tersebut bermigrasi ke permukaan selama proses penuaan termal dan oksidasi. Penambahan antioksidan dapat meningkatkan sifat penuaan termalnya, terutama karena antioksidan dapat menghilangkan radikal bebas yang baru terbentuk, menunda atau menghambat proses oksidasi polimer, sehingga mempertahankan sifat asli polimer.
Kinerja komprehensif
Berdasarkan hasil di atas, formula optimal dirancang dan berbagai sifatnya dievaluasi. Kinerja formula tersebut dibandingkan dengan busa pegangan tangan poliuretan berdaya pantul tinggi umum. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 5.
Seperti yang terlihat pada Tabel 5, kinerja formula busa poliuretan semi-kaku yang optimal memiliki beberapa keunggulan dibandingkan formula dasar dan umum, dan lebih praktis, serta lebih cocok untuk aplikasi pegangan tangan berkinerja tinggi.
Kesimpulan
Dengan menyesuaikan jumlah polieter dan memilih dispersan pembasah dan antioksidan yang berkualitas, busa poliuretan semi-kaku dapat memiliki sifat mekanik yang baik, sifat penuaan panas yang sangat baik, dan sebagainya. Berdasarkan kinerja busa yang sangat baik, produk busa poliuretan semi-kaku berkinerja tinggi ini dapat diaplikasikan pada material penyangga otomotif seperti pegangan tangan dan meja instrumen.
Waktu posting: 25 Juli 2024