Persiapan dan karakteristik busa semi-kaku poliuretan untuk pegangan tangan otomotif berperforma tinggi.
Sandaran tangan pada bagian dalam mobil merupakan bagian penting pada kabin yang berperan untuk mendorong dan menarik pintu serta menempatkan lengan orang di dalam mobil. Dalam keadaan darurat, ketika mobil dan pegangan tangan bertabrakan, pegangan tangan lunak poliuretan dan PP (polypropylene) yang dimodifikasi, ABS (polyacrylonitrile - butadiene - styrene) dan pegangan tangan plastik keras lainnya, dapat memberikan elastisitas dan penyangga yang baik, sehingga mengurangi cedera. Pegangan tangan busa poliuretan yang lembut dapat memberikan rasa nyaman di tangan dan tekstur permukaan yang indah, sehingga meningkatkan kenyamanan dan keindahan kokpit. Oleh karena itu, seiring dengan berkembangnya industri otomotif dan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan material interior, keunggulan busa lembut poliuretan pada pegangan tangan otomotif menjadi semakin jelas.
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 terbuat dari busa poliuretan berketahanan tinggi. Daya dukung busa relatif lemah, kekuatan relatif rendah, dan daya rekat antara busa dengan kulit relatif kurang. Pegangan kulit sendiri memiliki lapisan kulit inti busa, biaya rendah, tingkat integrasi tinggi, dan banyak digunakan pada kendaraan komersial, namun sulit untuk memperhitungkan kekuatan permukaan dan kenyamanan keseluruhan. Sandaran tangan semi-kaku ditutupi dengan kulit PVC, kulit memberikan sentuhan dan penampilan yang baik, dan busa semi-kaku internal memiliki rasa yang sangat baik, ketahanan benturan, penyerapan energi dan ketahanan penuaan, sehingga semakin banyak digunakan dalam penggunaan. interior mobil penumpang.
Dalam tulisan ini, formula dasar busa semi-kaku poliuretan untuk pegangan tangan mobil dirancang, dan perbaikannya dipelajari atas dasar ini.
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. Kulit 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 tegangan universal elektronik tipe KJ-1065, super tipe 501A termostat.
Persiapan formula dasar dan sampel
Formulasi dasar busa poliuretan semi-kaku ditunjukkan pada Tabel 1.
Persiapan sampel uji sifat mekanik: komposit polieter (bahan A) disiapkan sesuai 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 hingga 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 bagian bawah cetakan, dan gabungan polieter dan MDI yang dimodifikasi dicampur secara proporsional, diaduk dengan alat pengaduk berkecepatan tinggi (3.000 putaran/menit ) selama 3~5 detik, kemudian dituangkan ke permukaan kulit, dan cetakan ditutup, dan busa poliuretan dengan kulit dicetak dalam waktu tertentu.
Tes kinerja
Sifat mekanik: 40%CLD (kekerasan tekan) sesuai dengan uji standar ISO-3386; Kekuatan tarik dan perpanjangan putus diuji sesuai dengan standar ISO-1798; Kekuatan sobek diuji sesuai standar ISO-8067. Performa pengikatan: Mesin tegangan universal elektronik digunakan untuk mengupas kulit dan busa 180° sesuai dengan standar OEM.
Kinerja penuaan: Uji hilangnya sifat mekanik dan sifat ikatan setelah 24 jam penuaan pada 120℃ sesuai dengan suhu standar OEM.
Hasil dan diskusi
Properti mekanis
Dengan mengubah rasio polieter poliol A dan polimer poliol B dalam rumus dasar, pengaruh dosis polieter yang berbeda terhadap sifat mekanik busa poliuretan semi-kaku dieksplorasi, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Terlihat dari hasil pada Tabel 2 bahwa perbandingan polieter poliol A terhadap polimer poliol B berpengaruh nyata 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 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, sedangkan polimer poliol B mengandung zat bermolekul kecil, yang meningkatkan kerapuhan busa. Jika polieter poliol A berjumlah 80 bagian dan polimer poliol B berjumlah 10 bagian, sifat mekanik keseluruhan busa lebih baik.
Properti pengikatan
Sebagai produk dengan frekuensi pengepresan yang tinggi, pegangan akan secara signifikan mengurangi kenyamanan bagian jika busa dan kulit terkelupas, sehingga diperlukan kinerja ikatan antara busa poliuretan dan kulit. Berdasarkan penelitian di atas, dispersan pembasah yang berbeda ditambahkan untuk menguji sifat adhesi busa dan kulit. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3 menunjukkan bahwa dispersan pembasahan 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 pengupasan sampel blanko mengalami peningkatan tertentu, dan kekuatan pengupasan aditif 1 sekitar 17% lebih tinggi dibandingkan dengan sampel blanko, dan kekuatan pengupasan aditif 3 adalah sekitar 25% lebih tinggi dibandingkan sampel kosong. Perbedaan antara aditif 1 dan aditif 3 terutama disebabkan oleh perbedaan keterbasahan material komposit pada permukaan. Secara umum, untuk mengevaluasi keterbasahan suatu zat cair terhadap zat padat, sudut kontak merupakan parameter penting untuk mengukur keterbasahan permukaan. Oleh karena itu, sudut kontak antara material komposit dan kulit setelah penambahan dua dispersan pembasah di atas diuji, dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 1.
Terlihat dari Gambar 1 bahwa Sudut kontak blanko sampel paling besar yaitu 27°, dan Sudut kontak bahan pembantu 3 paling kecil yaitu hanya 12°. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan aditif 3 dapat meningkatkan keterbasahan material komposit dan kulit lebih besar, serta lebih mudah menyebar pada permukaan kulit, sehingga penggunaan aditif 3 memiliki kekuatan pengelupasan yang paling besar.
Properti penuaan
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 semi-kaku poliuretan. Oleh karena itu, kinerja penuaan formula dasar diuji dan dilakukan studi perbaikan, dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4.
Dengan membandingkan data pada Tabel 4, dapat ditemukan bahwa sifat mekanik dan sifat ikatan 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%; Hilangnya kinerja penuaan 24 jam adalah 23%~26%. Hal ini menunjukkan bahwa sifat penuaan panas dari formula dasar kurang baik, dan sifat penuaan panas dari formula asli jelas dapat ditingkatkan dengan menambahkan antioksidan golongan A ke dalam formula. Dalam kondisi percobaan 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 ini terutama disebabkan oleh serangkaian reaksi berantai yang dipicu oleh putusnya ikatan kimia dan radikal bebas aktif selama proses penuaan termal, sehingga mengakibatkan perubahan mendasar pada struktur atau sifat zat aslinya. Di satu sisi, penurunan kinerja ikatan disebabkan oleh penurunan sifat mekanik dari busa itu sendiri, di sisi lain, karena kulit PVC mengandung sejumlah besar bahan pemlastis, dan bahan pemlastis bermigrasi ke permukaan selama proses. penuaan oksigen termal. Penambahan antioksidan dapat meningkatkan sifat penuaan termal, terutama karena antioksidan dapat menghilangkan radikal bebas yang baru dihasilkan, menunda atau menghambat proses oksidasi polimer, sehingga dapat mempertahankan sifat asli polimer.
Kinerja yang komprehensif
Berdasarkan hasil di atas, formula optimal dirancang dan berbagai propertinya dievaluasi. Kinerja formula tersebut dibandingkan dengan busa pegangan poliuretan dengan pantulan 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, serta lebih praktis dan lebih cocok untuk penerapan pegangan tangan berperforma tinggi.
Kesimpulan
Menyesuaikan jumlah polieter dan memilih dispersan pembasahan dan antioksidan yang memenuhi syarat dapat memberikan sifat mekanik yang baik pada busa poliuretan semi-kaku, sifat penuaan panas yang sangat baik, dan sebagainya. Berdasarkan kinerja busa yang sangat baik, produk busa semi-kaku poliuretan berkinerja tinggi ini dapat diterapkan pada bahan penyangga otomotif seperti pegangan tangan dan meja instrumen.
Waktu posting: 25 Juli 2024