Persiapan dan karakteristik busa poliuretan semi-kaku untuk pegangan tangan otomotif berkinerja tinggi.
Sandaran tangan di interior mobil merupakan bagian penting dari kabin, yang berperan untuk mendorong dan menarik pintu serta menopang lengan penumpang di dalam mobil. Jika terjadi keadaan darurat, seperti tabrakan antara mobil dan pegangan tangan, pegangan tangan berbahan poliuretan lembut dan PP (polipropilena) yang dimodifikasi, ABS (poliakrilonitril-butadiena-stirena) serta pegangan tangan berbahan plastik keras lainnya dapat memberikan elastisitas dan penyangga yang baik, sehingga mengurangi cedera. Pegangan tangan berbahan busa poliuretan lembut dapat memberikan rasa nyaman dan tekstur permukaan yang indah, sehingga meningkatkan kenyamanan dan keindahan kokpit. Oleh karena itu, seiring dengan perkembangan industri otomotif dan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan material interior, keunggulan busa poliuretan lembut pada pegangan tangan otomotif menjadi semakin nyata.
Ada tiga jenis pegangan tangan lunak poliuretan: busa berketahanan tinggi, busa berkerak sendiri dan busa semi-kaku. Permukaan luar pegangan tangan berketahanan tinggi dilapisi dengan kulit PVC (polivinil klorida), dan bagian dalamnya adalah busa berketahanan tinggi poliuretan. Dukungan busa relatif lemah, kekuatannya relatif rendah, dan adhesi antara busa dan kulit relatif tidak mencukupi. Pegangan tangan berkulit sendiri memiliki lapisan inti busa kulit, biaya rendah, tingkat integrasi tinggi, dan banyak digunakan dalam kendaraan komersial, tetapi sulit untuk memperhitungkan kekuatan permukaan dan kenyamanan keseluruhan. Sandaran tangan semi-kaku dilapisi dengan kulit PVC, kulit memberikan sentuhan dan penampilan yang baik, dan busa semi-kaku internal memiliki rasa yang sangat baik, tahan benturan, penyerapan energi dan ketahanan penuaan, sehingga semakin banyak digunakan dalam penggunaan interior mobil penumpang.
Dalam makalah ini, formula dasar busa poliuretan semi-kaku untuk pegangan tangan mobil dirancang, dan peningkatannya dipelajari atas dasar ini.
Bagian percobaan
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 termodifikasi [difenilmetana diisosianat, w (NCO) 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 berkecepatan tinggi tipe Sdf-400, timbangan elektronik tipe AR3202CN, cetakan aluminium (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), oven blower listrik tipe 101-4AB, mesin penegang universal elektronik tipe KJ-1065, termostat super tipe 501A.
Persiapan formula dasar dan sampel
Formulasi dasar busa poliuretan semi-kaku ditunjukkan pada Tabel 1.
Persiapan sampel uji sifat mekanik: polieter komposit (material A) disiapkan sesuai dengan formula desain, dicampur dengan MDI yang dimodifikasi dalam proporsi tertentu, diaduk dengan alat pengaduk berkecepatan tinggi (3000r/menit) selama 3~5 detik, kemudian dituangkan ke dalam cetakan yang sesuai untuk berbusa, dan membuka cetakan dalam waktu tertentu untuk mendapatkan sampel cetakan busa poliuretan semi-kaku.
Persiapan sampel untuk uji kinerja ikatan: lapisan kulit PVC ditempatkan di cetakan bagian bawah, dan polieter gabungan dan MDI yang dimodifikasi dicampur secara proporsional, diaduk dengan perangkat pengaduk berkecepatan tinggi (3.000 r/menit) selama 3~5 detik, kemudian dituangkan ke permukaan kulit, dan cetakan ditutup, dan busa poliuretan dengan kulit dicetak dalam waktu tertentu.
Uji kinerja
Sifat mekanis: 40%CLD (kekerasan tekan) sesuai uji standar ISO-3386; Kekuatan tarik dan perpanjangan putus diuji sesuai standar ISO-1798; Kekuatan sobek diuji sesuai standar ISO-8067. Kinerja perekatan: Mesin tegangan universal elektronik digunakan untuk mengupas kulit dan busa 180° sesuai standar OEM.
Kinerja penuaan: Uji hilangnya sifat mekanis dan sifat ikatan setelah 24 jam penuaan pada suhu 120℃ sesuai dengan suhu standar OEM.
Hasil dan Pembahasan
Sifat mekanis
Dengan mengubah rasio polieter poliol A dan polimer poliol B dalam rumus dasar, pengaruh dosis polieter yang berbeda terhadap sifat mekanis busa poliuretan semi-kaku dieksplorasi, seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 2.
Hal ini dapat dilihat dari hasil pada Tabel 2 bahwa rasio polieter poliol A terhadap polimer poliol B memiliki efek yang 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 dan 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 dua 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, sedangkan polimer poliol B mengandung zat molekul kecil, yang meningkatkan kerapuhan busa. Bila polieter poliol A adalah 80 bagian dan polimer poliol B adalah 10 bagian, sifat mekanis komprehensif busa lebih baik.
Properti ikatan
Sebagai produk dengan frekuensi tekan tinggi, pegangan tangan akan secara signifikan mengurangi kenyamanan komponen jika busa dan kulit terkelupas, sehingga diperlukan kinerja perekatan busa poliuretan dan kulit. Berdasarkan penelitian di atas, berbagai dispersan pembasah ditambahkan untuk menguji sifat adhesi busa dan kulit. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 3.
Dapat dilihat dari Tabel 3 bahwa dispersan pembasah yang berbeda memiliki efek yang jelas pada gaya pengelupasan antara busa dan kulit: Keruntuhan busa terjadi setelah penggunaan aditif 2, yang mungkin disebabkan oleh pembukaan busa yang berlebihan setelah penambahan aditif 2; Setelah penggunaan aditif 1 dan 3, kekuatan pengupasan sampel kosong mengalami peningkatan tertentu, dan kekuatan pengupasan aditif 1 sekitar 17% lebih tinggi daripada sampel kosong, dan kekuatan pengupasan aditif 3 sekitar 25% lebih tinggi daripada sampel kosong. Perbedaan antara aditif 1 dan aditif 3 terutama disebabkan oleh perbedaan keterbasahan bahan komposit di permukaan. Secara umum, untuk mengevaluasi keterbasahan cairan pada padatan, Sudut kontak merupakan parameter penting untuk mengukur keterbasahan permukaan. Oleh karena itu, Sudut kontak antara bahan komposit dan kulit setelah menambahkan dua dispersan pembasah di atas diuji, dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 menunjukkan sudut kontak sampel kosong paling besar, yaitu 27°, dan sudut kontak zat pembantu 3 paling kecil, yaitu hanya 12°. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan aditif 3 dapat meningkatkan daya basah material komposit dan kulit secara signifikan, serta lebih mudah menyebar di permukaan kulit, sehingga penggunaan aditif 3 memiliki daya kupas paling besar.
Properti yang menua
Produk pegangan tangan ditekan di dalam mobil, frekuensi paparan sinar matahari tinggi, dan kinerja penuaan merupakan kinerja penting lainnya yang harus dipertimbangkan oleh busa pegangan tangan semi-kaku poliuretan. Oleh karena itu, kinerja penuaan formula dasar diuji dan studi perbaikan 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 120℃: setelah penuaan selama 12 jam, hilangnya berbagai sifat kecuali kepadatan (sama di bawah) adalah 13%~16%; Kehilangan kinerja penuaan 24 jam adalah 23%~26%. Diindikasikan bahwa sifat penuaan panas dari formula dasar tidak baik, dan sifat penuaan panas dari formula asli dapat ditingkatkan secara nyata dengan menambahkan kelas A antioksidan A ke dalam formula. Di bawah kondisi eksperimen yang sama setelah penambahan antioksidan A, hilangnya berbagai sifat setelah 12 jam adalah 7%~8%, dan hilangnya berbagai sifat setelah 24 jam adalah 13%~16%. Penurunan sifat mekanik terutama disebabkan oleh serangkaian reaksi berantai yang dipicu oleh kerusakan ikatan kimia dan radikal bebas aktif selama proses penuaan termal, yang mengakibatkan perubahan mendasar dalam struktur atau sifat zat asli. Di satu sisi, penurunan kinerja ikatan disebabkan oleh penurunan sifat mekanis busa itu sendiri, di sisi lain, karena lapisan PVC mengandung banyak plasticizer, dan plasticizer tersebut bermigrasi ke permukaan selama proses penuaan oksigen termal. 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 yang komprehensif
Berdasarkan hasil di atas, formula optimal dirancang dan berbagai sifatnya dievaluasi. Kinerja formula ini dibandingkan dengan busa pegangan tangan poliuretan berdaya pantul tinggi pada umumnya. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 5.
Seperti dapat dilihat dari Tabel 5, kinerja formula busa poliuretan semi-kaku yang optimal memiliki keunggulan tertentu dibandingkan formula dasar dan umum, dan lebih praktis, dan lebih cocok untuk penerapan pegangan tangan berkinerja tinggi.
Kesimpulan
Penyesuaian jumlah polieter dan pemilihan dispersan pembasah serta antioksidan yang berkualitas dapat menghasilkan busa poliuretan semi-kaku dengan sifat mekanik yang baik, ketahanan panas yang sangat baik, dan sebagainya. Berdasarkan kinerja busa yang unggul, produk busa poliuretan semi-kaku berkinerja tinggi ini dapat diaplikasikan pada material penyangga otomotif seperti pegangan tangan dan meja instrumen.
Waktu posting: 25-Jul-2024