Preparação e características de espuma semirrígida de poliuretano para corrimãos automotivos de alto desempenho.
O apoio de braço no interior do carro é uma parte importante da cabine, que desempenha a função de empurrar e puxar a porta e colocar o braço da pessoa no carro. Em caso de emergência, quando o carro e o corrimão colidem, o corrimão macio de poliuretano e PP modificado (polipropileno), ABS (poliacrilonitrila - butadieno - estireno) e outros corrimãos de plástico rígido podem fornecer boa elasticidade e amortecimento, reduzindo assim lesões. Os corrimãos de espuma macia de poliuretano podem proporcionar uma boa sensação ao toque e uma bela textura de superfície, melhorando assim o conforto e a beleza do cockpit. Portanto, com o desenvolvimento da indústria automotiva e a melhoria das exigências das pessoas em relação aos materiais internos, as vantagens da espuma macia de poliuretano nos corrimãos automotivos estão se tornando cada vez mais óbvias.
Existem três tipos de corrimãos macios de poliuretano: espuma de alta resiliência, espuma autocrusta e espuma semirrígida. A superfície externa dos corrimãos de alta resiliência é coberta com pele de PVC (cloreto de polivinila) e o interior é de espuma de poliuretano de alta resiliência. O suporte da espuma é relativamente fraco, a resistência é relativamente baixa e a adesão entre a espuma e a pele é relativamente insuficiente. O corrimão com pele própria possui uma camada central de espuma, baixo custo, alto grau de integração e é amplamente utilizado em veículos comerciais, mas é difícil levar em consideração a resistência da superfície e o conforto geral. O apoio de braço semirrígido é revestido com pele de PVC, a pele proporciona bom toque e aparência, e a espuma semirrígida interna tem excelente toque, resistência ao impacto, absorção de energia e resistência ao envelhecimento, por isso é cada vez mais utilizada no uso de interior do carro de passageiros.
Neste artigo, é projetada a fórmula básica da espuma semirrígida de poliuretano para corrimãos de automóveis e, com base nisso, seu aprimoramento é estudado.
Seção experimental
Matéria-prima principal
Poliéter poliol A (valor de hidroxila 30 ~ 40 mg/g), polímero poliol B (valor de hidroxila 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI modificado [diisocianato de difenilmetano, w (NCO) é 25% ~ 30%], catalisador composto, dispersante umectante (Agente 3), antioxidante A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, etc.; Dispersante umectante (Agente 1), dispersante umectante (Agente 2): Byke Chemical. As matérias-primas acima são de qualidade industrial. Pele de forro de PVC: Changshu Ruihua.
Principais equipamentos e instrumentos
Misturador de alta velocidade tipo Sdf-400, balança eletrônica tipo AR3202CN, molde de alumínio (10cm × 10cm × 1cm, 10cm × 10cm × 5cm), forno soprador elétrico tipo 101-4AB, máquina de tensão universal eletrônica tipo KJ-1065, super tipo 501A termostato.
Preparação da fórmula básica e amostra
A formulação básica da espuma de poliuretano semirrígida é mostrada na Tabela 1.
Preparação da amostra de teste de propriedades mecânicas: o poliéter compósito (material A) foi preparado de acordo com a fórmula do projeto, misturado com o MDI modificado em uma certa proporção, agitado com um dispositivo de agitação de alta velocidade (3000 r/min) por 3 ~ 5s , em seguida, derramado no molde correspondente para formar espuma e abriu o molde dentro de um certo tempo para obter a amostra moldada de espuma de poliuretano semirrígida.
Preparação da amostra para teste de desempenho de ligação: uma camada de película de PVC é colocada na matriz inferior do molde, e o poliéter combinado e o MDI modificado são misturados proporcionalmente, agitados por um dispositivo de agitação de alta velocidade (3.000 r/min ) por 3 ~ 5 s, depois derramado na superfície da pele, e o molde é fechado, e a espuma de poliuretano com a pele é moldada dentro de um certo tempo.
Teste de desempenho
Propriedades mecânicas: 40%CLD (dureza compressiva) de acordo com teste padrão ISO-3386; A resistência à tração e o alongamento na ruptura são testados de acordo com o padrão ISO-1798; A resistência ao rasgo é testada de acordo com o padrão ISO-8067. Desempenho de colagem: A máquina de tensão universal eletrônica é usada para descascar a pele e espumar 180° de acordo com o padrão de um OEM.
Desempenho de envelhecimento: Teste a perda de propriedades mecânicas e propriedades de ligação após 24 horas de envelhecimento a 120°C de acordo com a temperatura padrão de um OEM.
Resultados e discussão
Propriedade mecânica
Ao alterar a proporção de poliéter poliol A e polímero poliol B na fórmula básica, foi explorada a influência de diferentes dosagens de poliéter nas propriedades mecânicas da espuma de poliuretano semirrígida, conforme mostrado na Tabela 2.
Pode-se observar pelos resultados da Tabela 2 que a proporção de poliéter poliol A para polímero poliol B tem um efeito significativo nas propriedades mecânicas da espuma de poliuretano. Quando a proporção de poliéter poliol A para polímero poliol B aumenta, o alongamento na ruptura aumenta, a dureza compressiva diminui até certo ponto e a resistência à tração e a resistência ao rasgo mudam pouco. A cadeia molecular do poliuretano consiste principalmente em segmento mole e segmento duro, segmento mole de poliol e segmento duro de ligação carbamato. Por um lado, o peso molecular relativo e o valor de hidroxila dos dois polióis são diferentes, por outro lado, o polímero poliol B é um poliéter poliol modificado por acrilonitrila e estireno, e a rigidez do segmento da cadeia é melhorada devido ao existência de anel benzênico, enquanto o polímero poliol B contém substâncias moleculares pequenas, o que aumenta a fragilidade da espuma. Quando o poliéter poliol A tem 80 partes e o polímero poliol B tem 10 partes, as propriedades mecânicas abrangentes da espuma são melhores.
Propriedade de ligação
Por ser um produto com alta frequência de prensagem, o corrimão reduzirá significativamente o conforto das peças se a espuma e a pele descascarem, portanto, é necessário o desempenho de ligação da espuma de poliuretano e da pele. Com base na pesquisa acima, foram adicionados diferentes dispersantes umectantes para testar as propriedades de adesão da espuma e da pele. Os resultados são mostrados na Tabela 3.
Pode-se observar na Tabela 3 que diferentes dispersantes umectantes têm efeitos óbvios na força de descascamento entre a espuma e a pele: O colapso da espuma ocorre após o uso do aditivo 2, o que pode ser causado pela abertura excessiva da espuma após a adição do aditivo 2; Após o uso dos aditivos 1 e 3, a resistência à remoção da amostra em branco apresenta um certo aumento, e a resistência à remoção do aditivo 1 é cerca de 17% maior que a da amostra em branco, e a resistência à remoção do aditivo 3 é cerca de 25% superior ao da amostra em branco. A diferença entre o aditivo 1 e o aditivo 3 é causada principalmente pela diferença na molhabilidade do material compósito na superfície. Em geral, para avaliar a molhabilidade do líquido sobre o sólido, o ângulo de contato é um parâmetro importante para medir a molhabilidade da superfície. Portanto, o ângulo de contato entre o material compósito e a pele após a adição dos dois dispersantes umectantes acima foi testado e os resultados foram mostrados na Figura 1.
Pode-se observar na Figura 1 que o ângulo de contato da amostra em branco é o maior, que é de 27°, e o ângulo de contato do agente auxiliar 3 é o menor, que é de apenas 12°. Isso mostra que o uso do aditivo 3 pode melhorar em maior medida a molhabilidade do material compósito e da pele, e é mais fácil de espalhar na superfície da pele, portanto o uso do aditivo 3 tem a maior força de descascamento.
Propriedade envelhecida
Os produtos de corrimão são pressionados no carro, a frequência de exposição à luz solar é alta e o desempenho de envelhecimento é outro desempenho importante que a espuma semirrígida de poliuretano para corrimão deve considerar. Portanto, foi testado o desempenho de envelhecimento da fórmula básica e realizado o estudo de melhoria, e os resultados foram apresentados na Tabela 4.
Ao comparar os dados da Tabela 4, pode-se verificar que as propriedades mecânicas e as propriedades de ligação da fórmula básica diminuem significativamente após o envelhecimento térmico a 120°C: após o envelhecimento por 12h, a perda de várias propriedades, exceto a densidade (as mesmas abaixo) é 13%~16%; A perda de desempenho do envelhecimento de 24 horas é de 23% ~ 26%. É indicado que a propriedade de envelhecimento térmico da fórmula básica não é boa, e a propriedade de envelhecimento térmico da fórmula original pode ser obviamente melhorada adicionando uma classe de antioxidante A à fórmula. Nas mesmas condições experimentais após a adição do antioxidante A, a perda de várias propriedades após 12h foi de 7%~8%, e a perda de várias propriedades após 24h foi de 13%~16%. A diminuição das propriedades mecânicas deve-se principalmente a uma série de reações em cadeia desencadeadas pela quebra de ligações químicas e radicais livres ativos durante o processo de envelhecimento térmico, resultando em alterações fundamentais na estrutura ou propriedades da substância original. Por um lado, o declínio no desempenho da ligação se deve ao declínio nas propriedades mecânicas da própria espuma, por outro lado, porque a película de PVC contém um grande número de plastificantes, e o plastificante migra para a superfície durante o processo do envelhecimento térmico por oxigênio. A adição de antioxidantes pode melhorar suas propriedades de envelhecimento térmico, principalmente porque os antioxidantes podem eliminar os radicais livres recém-gerados, retardar ou inibir o processo de oxidação do polímero, de modo a manter as propriedades originais do polímero.
Desempenho abrangente
Com base nos resultados acima, a fórmula ideal foi desenhada e suas diversas propriedades foram avaliadas. O desempenho da fórmula foi comparado com o da espuma geral de poliuretano para corrimão de alto rebote. Os resultados são mostrados na Tabela 5.
Como pode ser visto na Tabela 5, o desempenho da fórmula ideal de espuma semirrígida de poliuretano apresenta certas vantagens sobre as fórmulas básica e geral, além de ser mais prático e mais adequado para a aplicação de corrimãos de alto desempenho.
Conclusão
Ajustar a quantidade de poliéter e selecionar um dispersante umectante e antioxidante qualificado pode dar à espuma de poliuretano semirrígida boas propriedades mecânicas, excelentes propriedades de envelhecimento térmico e assim por diante. Com base no excelente desempenho da espuma, este produto de espuma semirrígida de poliuretano de alto desempenho pode ser aplicado em materiais amortecedores automotivos, como corrimãos e mesas de instrumentos.
Horário da postagem: 25 de julho de 2024