Preparación y características de espuma semirrígida de poliuretano para pasamanos automotrices de alto rendimiento.
El reposabrazos en el interior del coche es una parte importante de la cabina, que desempeña la función de empujar y tirar de la puerta y colocar el brazo de la persona en el coche. En caso de una emergencia, cuando el automóvil y el pasamano chocan, los pasamanos blandos de poliuretano y PP (polipropileno) modificado, ABS (poliacrilonitrilo - butadieno - estireno) y otros pasamanos de plástico duro pueden proporcionar buena elasticidad y amortiguación, reduciendo así las lesiones. Los pasamanos de espuma suave de poliuretano pueden proporcionar una buena sensación en la mano y una hermosa textura de la superficie, mejorando así la comodidad y la belleza de la cabina. Por lo tanto, con el desarrollo de la industria automotriz y la mejora de los requisitos de las personas en cuanto a materiales interiores, las ventajas de la espuma blanda de poliuretano en los pasamanos de automóviles son cada vez más obvias.
Hay tres tipos de pasamanos blandos de poliuretano: espuma de alta resiliencia, espuma autoincrustada y espuma semirrígida. La superficie exterior de los pasamanos de alta resiliencia está cubierta con una piel de PVC (cloruro de polivinilo) y el interior es de espuma de poliuretano de alta resiliencia. El soporte de la espuma es relativamente débil, la resistencia es relativamente baja y la adhesión entre la espuma y la piel es relativamente insuficiente. El pasamanos con revestimiento interno tiene una capa central de espuma, es de bajo costo, tiene un alto grado de integración y se usa ampliamente en vehículos comerciales, pero es difícil tener en cuenta la resistencia de la superficie y la comodidad general. El reposabrazos semirrígido está cubierto con una piel de PVC, la piel proporciona un buen tacto y apariencia, y la espuma semirrígida interna tiene una excelente sensación, resistencia al impacto, absorción de energía y resistencia al envejecimiento, por lo que se usa cada vez más en el uso de interior de turismos.
En este trabajo se diseña la fórmula básica de la espuma semirrígida de poliuretano para pasamanos de automóviles y sobre esta base se estudia su mejora.
Sección experimental
Materia prima principal
Poliéter poliol A (índice de hidroxilo 30 ~ 40 mg/g), poliol polimérico B (índice de hidroxilo 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI modificado [diisocianato de difenilmetano, w (NCO) es 25% ~ 30%], catalizador compuesto, dispersante humectante (Agente 3), antioxidante A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, etc.; Dispersante humectante (Agente 1), dispersante humectante (Agente 2): Byke Chemical. Las materias primas anteriores son de grado industrial. Piel de revestimiento de PVC: Changshu Ruihua.
Principales equipos e instrumentos.
Mezclador de alta velocidad tipo Sdf-400, balanza electrónica tipo AR3202CN, molde de aluminio (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), horno soplador eléctrico tipo 101-4AB, máquina de tensión universal electrónica tipo KJ-1065, super tipo 501A termostato.
Preparación de fórmula básica y muestra.
La formulación básica de la espuma de poliuretano semirrígida se muestra en la Tabla 1.
Preparación de la muestra de prueba de propiedades mecánicas: el poliéter compuesto (material A) se preparó de acuerdo con la fórmula de diseño, se mezcló con el MDI modificado en una cierta proporción, se agitó con un dispositivo agitador de alta velocidad (3000 r/min) durante 3 ~ 5 s. , luego se vertió en el molde correspondiente para hacer espuma y se abrió el molde dentro de un cierto tiempo para obtener la muestra moldeada de espuma de poliuretano semirrígida.
Preparación de la muestra para la prueba de rendimiento de unión: se coloca una capa de piel de PVC en la matriz inferior del molde, y el poliéter combinado y el MDI modificado se mezclan en proporción, se agitan mediante un dispositivo agitador de alta velocidad (3 000 r/min ) durante 3 ~ 5 s, luego se vierte en la superficie de la piel, se cierra el molde y se moldea la espuma de poliuretano con la piel dentro de un tiempo determinado.
Prueba de rendimiento
Propiedades mecánicas: 40%CLD (dureza a la compresión) según ensayo estándar ISO-3386; La resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura se ensayan según la norma ISO-1798; La resistencia al desgarro se prueba según la norma ISO-8067. Rendimiento de unión: La máquina electrónica de tensión universal se utiliza para pelar la piel y hacer espuma 180° según el estándar de un OEM.
Rendimiento ante el envejecimiento: Pruebe la pérdida de propiedades mecánicas y propiedades de unión después de 24 horas de envejecimiento a 120 ℃ según la temperatura estándar de un OEM.
Resultados y discusión
Propiedad mecánica
Al cambiar la proporción de poliéter poliol A y polímero poliol B en la fórmula básica, se exploró la influencia de diferentes dosis de poliéter en las propiedades mecánicas de la espuma de poliuretano semirrígida, como se muestra en la Tabla 2.
Puede verse a partir de los resultados de la Tabla 2 que la relación de poliéter poliol A a polímero poliol B tiene un efecto significativo sobre las propiedades mecánicas de la espuma de poliuretano. Cuando aumenta la proporción de poliéter poliol A a polímero poliol B, aumenta el alargamiento de rotura, la dureza a la compresión disminuye hasta cierto punto y la resistencia a la tracción y la resistencia al desgarro cambian poco. La cadena molecular del poliuretano consta principalmente de un segmento blando y un segmento duro, un segmento blando de poliol y un segmento duro de enlace carbamato. Por un lado, el peso molecular relativo y el valor de hidroxilo de los dos polioles son diferentes, por otro lado, el poliol polimérico B es un poliéter poliol modificado con acrilonitrilo y estireno, y la rigidez del segmento de cadena se mejora debido a la existencia de anillo de benceno, mientras que el polímero poliol B contiene sustancias moleculares pequeñas, lo que aumenta la fragilidad de la espuma. Cuando el poliéter poliol A tiene 80 partes y el poliol polimérico B tiene 10 partes, las propiedades mecánicas integrales de la espuma son mejores.
Propiedad de vinculación
Como producto con alta frecuencia de prensado, el pasamanos reducirá significativamente la comodidad de las piezas si la espuma y la piel se pelan, por lo que se requiere el rendimiento de unión de la espuma de poliuretano y la piel. Sobre la base de la investigación anterior, se añadieron diferentes dispersantes humectantes para probar las propiedades de adhesión de la espuma y la piel. Los resultados se muestran en la Tabla 3.
Puede verse en la Tabla 3 que diferentes dispersantes humectantes tienen efectos obvios sobre la fuerza de despegue entre la espuma y la piel: El colapso de la espuma ocurre después del uso del aditivo 2, lo que puede ser causado por una apertura excesiva de la espuma después de la adición del aditivo. 2; Después del uso de los aditivos 1 y 3, la resistencia al decapado de la muestra en blanco tiene un cierto aumento, y la resistencia al decapado del aditivo 1 es aproximadamente un 17% mayor que la de la muestra en blanco, y la resistencia al decapado del aditivo 3 es aproximadamente un 25% mayor que el de la muestra en blanco. La diferencia entre el aditivo 1 y el aditivo 3 se debe principalmente a la diferencia en la humectabilidad del material compuesto en la superficie. En general, para evaluar la humectabilidad de un líquido sobre un sólido, el ángulo de contacto es un parámetro importante para medir la humectabilidad de la superficie. Por lo tanto, se probó el ángulo de contacto entre el material compuesto y la piel después de agregar los dos dispersantes humectantes anteriores, y los resultados se muestran en la Figura 1.
Puede verse en la Figura 1 que el ángulo de contacto de la muestra en blanco es el más grande, que es de 27°, y el ángulo de contacto del agente auxiliar 3 es el más pequeño, que es de sólo 12°. Esto muestra que el uso del aditivo 3 puede mejorar en mayor medida la humectabilidad del material compuesto y la piel, y es más fácil de extender sobre la superficie de la piel, por lo que el uso del aditivo 3 tiene el mayor poder de pelado.
Propiedad envejecida
Los productos de pasamanos se presionan en el automóvil, la frecuencia de exposición a la luz solar es alta y el rendimiento envejecido es otro desempeño importante que la espuma de pasamanos semirrígida de poliuretano debe considerar. Por lo tanto, se probó el comportamiento de envejecimiento de la fórmula básica y se llevó a cabo el estudio de mejora, y los resultados se muestran en la Tabla 4.
Al comparar los datos de la Tabla 4, se puede encontrar que las propiedades mecánicas y las propiedades de unión de la fórmula básica disminuyen significativamente después del envejecimiento térmico a 120 ℃: después del envejecimiento durante 12 h, se pierden varias propiedades excepto la densidad (lo mismo a continuación) es 13%~16%; La pérdida de rendimiento del envejecimiento de 24 horas es del 23 % al 26 %. Se indica que la propiedad de envejecimiento por calor de la fórmula básica no es buena, y la propiedad de envejecimiento por calor de la fórmula original se puede mejorar obviamente añadiendo una clase de antioxidante A a la fórmula. En las mismas condiciones experimentales después de la adición del antioxidante A, la pérdida de diversas propiedades después de 12 h fue del 7 % al 8 % y la pérdida de diversas propiedades después de 24 h fue del 13 % al 16 %. La disminución de las propiedades mecánicas se debe principalmente a una serie de reacciones en cadena desencadenadas por la rotura de enlaces químicos y los radicales libres activos durante el proceso de envejecimiento térmico, lo que resulta en cambios fundamentales en la estructura o propiedades de la sustancia original. Por un lado, la disminución del rendimiento de unión se debe a la disminución de las propiedades mecánicas de la propia espuma y, por otro lado, porque la piel de PVC contiene una gran cantidad de plastificantes, y el plastificante migra a la superficie durante el proceso. del envejecimiento térmico por oxígeno. La adición de antioxidantes puede mejorar sus propiedades de envejecimiento térmico, principalmente porque los antioxidantes pueden eliminar los radicales libres recién generados, retrasar o inhibir el proceso de oxidación del polímero, para mantener las propiedades originales del polímero.
Rendimiento integral
Con base en los resultados anteriores, se diseñó la fórmula óptima y se evaluaron sus diversas propiedades. El rendimiento de la fórmula se comparó con el de la espuma general de poliuretano de alto rebote para pasamanos. Los resultados se muestran en la Tabla 5.
Como se puede observar en la Tabla 5, el desempeño de la fórmula óptima de espuma de poliuretano semirrígida tiene ciertas ventajas sobre las fórmulas básica y general, y es más práctica y más adecuada para la aplicación de pasamanos de alto rendimiento.
Conclusión
Ajustar la cantidad de poliéter y seleccionar un dispersante humectante y un antioxidante calificados puede darle a la espuma de poliuretano semirrígida buenas propiedades mecánicas, excelentes propiedades de envejecimiento por calor, etc. Gracias al excelente rendimiento de la espuma, este producto de espuma semirrígida de poliuretano de alto rendimiento se puede aplicar a materiales amortiguadores de automóviles, como pasamanos y mesas de instrumentos.
Hora de publicación: 25 de julio de 2024