Aukštos kokybės automobilių turėklų poliuretano pusiau standžių putų paruošimas ir charakteristikos.
Porankis automobilio salone yra svarbi kabinos dalis, atliekanti durų stūmimo ir traukimo bei keleivio rankos įdėjimo į automobilį vaidmenį. Avarijos atveju, kai automobilis susiduria su turėklais, minkšti poliuretano turėklai ir modifikuotas PP (polipropilenas), ABS (poliakrilnitrilas - butadienas - stirenas) ir kiti kieti plastikiniai turėklai gali užtikrinti gerą elastingumą ir amortizaciją, taip sumažinant traumų riziką. Poliuretano minkštų putų turėklai gali suteikti gerą pojūtį rankai ir gražią paviršiaus tekstūrą, taip pagerindami kabinos komfortą ir grožį. Todėl, vystantis automobilių pramonei ir gerėjant žmonių poreikiams interjero medžiagoms, minkštų poliuretano putų privalumai automobilių turėkluose tampa vis akivaizdesni.
Yra trijų rūšių minkšti poliuretano turėklai: didelio elastingumo putplastis, savaime susiformavęs putplastis ir pusiau standus putplastis. Didelio elastingumo turėklų išorinis paviršius padengtas PVC (polivinilchlorido) plėvele, o vidus – didelio elastingumo poliuretano putplasčiu. Putplasčio atrama yra gana silpna, stiprumas – gana mažas, o sukibimas tarp putplasčio ir plėvelės yra gana nepakankamas. Savisaugos turėklai turi putplasčio pagrindinį sluoksnį, yra nebrangūs, pasižymi dideliu integracijos laipsniu ir plačiai naudojami komercinėse transporto priemonėse, tačiau sunku atsižvelgti į paviršiaus stiprumą ir bendrą komfortą. Pusiau standus porankis padengtas PVC plėvele, plėvele maloniai liečiant ir atrodant, o vidinės pusiau standžios putplastis pasižymi puikiu pojūčiu, atsparumu smūgiams, energijos sugertimi ir atsparumu senėjimui, todėl jie vis plačiau naudojami lengvųjų automobilių salonuose.
Šiame straipsnyje sukurta pagrindinė poliuretano pusiau standžių putų, skirtų automobilių turėklams, formulė ir, remiantis ja, nagrinėjamas jos tobulinimas.
Eksperimentinė dalis
Pagrindinė žaliava
Polieterio poliolis A (hidroksilo vertė 30–40 mg/g), polimerinis poliolis B (hidroksilo vertė 25–30 mg/g): „Wanhua Chemical Group Co., LTD.“ Modifikuotas MDI [difenilmetano diizocianatas, w (NCO) sudaro 25–30 %], sudėtinis katalizatorius, drėkinamasis dispergentas (3 agentas), antioksidantas A: „Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD.“, Maitou ir kt.; Drėkinamasis dispergentas (1 agentas), drėkinamasis dispergentas (2 agentas): „Byke Chemical“. Minėtos žaliavos yra pramoninės klasės. PVC pamušalo oda: „Changshu Ruihua“.
Pagrindinė įranga ir instrumentai
Sdf-400 tipo greitaeigis maišytuvas, AR3202CN tipo elektroninės svarstyklės, aliuminio forma (10cm × 10cm × 1cm, 10cm × 10cm × 5cm), 101-4AB tipo elektrinė pūstuvinė krosnelė, KJ-1065 tipo elektroninė universali įtempimo mašina, 501A tipo supertermostatas.
Pagrindinės formulės ir mėginio paruošimas
Pagrindinė pusiau standaus poliuretano putplasčio formulė parodyta 1 lentelėje.
Mechaninių savybių bandinio paruošimas: kompozitinis polieteris (A medžiaga) buvo paruoštas pagal projektinę formulę, tam tikru santykiu sumaišytas su modifikuotu MDI, 3–5 sekundes maišomas didelio greičio maišymo įrenginiu (3000 aps./min.), tada supilamas į atitinkamą formą, kad susidarytų putos, ir per tam tikrą laiką forma atidaroma, kad būtų gautas pusiau standus poliuretano putplasčio liejamas bandinys.
Bandinio paruošimas sukibimo bandymui: į apatinę formos matricą įdedamas PVC plėvelės sluoksnis, o sujungtas polieteris ir modifikuotas MDI sumaišomi proporcingai, maišomi didelio greičio maišymo įrenginiu (3000 aps./min.) 3–5 sekundes, tada supilami į plėvelės paviršių, forma uždaroma ir per tam tikrą laiką formuojamos poliuretano putos su plėvele.
Našumo testas
Mechaninės savybės: 40 % CLD (gniuždymo kietumas) pagal ISO-3386 standarto bandymą; Tempimo stipris ir pailgėjimas plyšimo metu išbandyti pagal ISO-1798 standartą; Plyšimo stipris išbandytas pagal ISO-8067 standartą. Sukibimo charakteristikos: Elektroninė universali įtempimo mašina naudojama odai ir putoms nulupti 180° kampu pagal originalios įrangos gamintojo (OEM) standartą.
Senėjimo charakteristikos: patikrinkite mechaninių savybių ir sukibimo savybių praradimą po 24 valandų sendinimo 120 ℃ temperatūroje pagal standartinę originalios įrangos gamintojo (OEM) temperatūrą.
Rezultatai ir aptarimas
Mechaninė savybė
Keičiant polieterio poliolio A ir polimero poliolio B santykį pagrindinėje formulėje, buvo ištirta skirtingos polieterio dozės įtaka pusiau standaus poliuretano putplasčio mechaninėms savybėms, kaip parodyta 2 lentelėje.
Iš 2 lentelėje pateiktų rezultatų matyti, kad polieterio poliolio A ir polimero poliolio B santykis daro didelę įtaką poliuretano putų mechaninėms savybėms. Kai polieterio poliolio A ir polimero poliolio B santykis padidėja, pailgėjimas plyšimo metu didėja, gniuždymo kietumas tam tikru mastu sumažėja, o tempiamasis stipris ir plyšimo stipris mažai kinta. Poliuretano molekulinę grandinę daugiausia sudaro minkštas ir kietas segmentai, minkštas segmentas – iš poliolio, o kietas segmentas – iš karbamato jungties. Viena vertus, abiejų poliolių santykinė molekulinė masė ir hidroksilo vertė skiriasi, kita vertus, polimeras poliolis B yra akrilnitrilu ir stirenu modifikuotas polieterio poliolis, o grandinės segmento standumas pagerėja dėl benzeno žiedo buvimo, o polimeras poliolis B turi mažų molekulinių medžiagų, kurios padidina putų trapumą. Kai polieterio poliolis A sudaro 80 dalių, o polimeras poliolis B – 10 dalių, putų bendros mechaninės savybės yra geresnės.
Įpareigojantis turtas
Kadangi turėklai yra dažnai spaudžiami, jie žymiai sumažins dalių patogumą, jei putplastis ir apvalkalas nusilups, todėl reikalingas poliuretano putų ir apvalkalo sukibimo efektyvumas. Remiantis minėtais tyrimais, siekiant patikrinti putplasčio ir apvalkalo sukibimo savybes, buvo pridėti įvairių drėkinamųjų dispergentų. Rezultatai pateikti 3 lentelėje.
Iš 3 lentelės matyti, kad skirtingi drėkinamieji dispergentai turi akivaizdų poveikį lupimo jėgai tarp putų ir odos: putos subyra panaudojus 2 priedą, tai gali būti dėl per didelio putų atsivėrimo pridėjus 2 priedą; panaudojus 1 ir 3 priedus, tuščiojo bandinio nuplėšimo stipris šiek tiek padidėja, o 1 priedo nuplėšimo stipris yra apie 17 % didesnis nei tuščiojo bandinio, o 3 priedo nuplėšimo stipris yra apie 25 % didesnis nei tuščiojo bandinio. Skirtumas tarp 1 ir 3 priedo daugiausia atsiranda dėl kompozicinės medžiagos drėkinimo ant paviršiaus skirtumo. Apskritai, norint įvertinti skysčio drėkinimą ant kietos medžiagos, sąlyčio kampas yra svarbus paviršiaus drėkinimo matavimo parametras. Todėl buvo išbandytas kompozicinės medžiagos ir odos sąlyčio kampas pridėjus minėtų dviejų drėkinamųjų dispergentų, o rezultatai pateikti 1 paveiksle.
Iš 1 paveikslo matyti, kad tuščiojo bandinio sąlyčio kampas yra didžiausias – 27°, o pagalbinės medžiagos 3 sąlyčio kampas – mažiausias – tik 12°. Tai rodo, kad 3 priedo naudojimas gali labiau pagerinti kompozicinės medžiagos ir odos drėkinamumą, ją lengviau paskirstyti ant odos paviršiaus, todėl 3 priedo naudojimas turi didžiausią lupimo jėgą.
Senstantis turtas
Turėklų gaminiai presuojami automobilyje, juos dažnai veikia saulės spinduliai, o senėjimo savybės yra dar viena svarbi savybė, į kurią reikia atsižvelgti renkantis pusiau standžias poliuretano turėklų putas. Todėl buvo išbandytas pagrindinės formulės senėjimo atsparumas ir atliktas tobulinimo tyrimas, kurio rezultatai pateikti 4 lentelėje.
Palyginus 4 lentelėje pateiktus duomenis, galima pastebėti, kad bazinės formulės mechaninės ir sukibimo savybės po terminio sendinimo 120 ℃ temperatūroje gerokai sumažėja: po 12 val. sendinimo įvairių savybių, išskyrus tankį (tas pats toliau pateiktas), praradimas yra 13–16 %; 24 val. sendinimo eksploatacinių savybių praradimas yra 23–26 %. Tai rodo, kad bazinės formulės terminio sendinimo savybės nėra geros, o pradinės formulės terminio sendinimo savybes galima akivaizdžiai pagerinti į formulę įdėjus A klasės antioksidanto A. Tokiomis pačiomis eksperimentinėmis sąlygomis, pridėjus antioksidanto A, įvairių savybių praradimas po 12 val. buvo 7–8 %, o po 24 val. – 13–16 %. Mechaninių savybių sumažėjimą daugiausia lemia cheminių jungčių nutrūkimas ir aktyvūs laisvieji radikalai, sukeliantys terminio sendinimo proceso metu vykstančias grandinines reakcijas, dėl kurių iš esmės pasikeičia pradinės medžiagos struktūra ar savybės. Viena vertus, sukibimo savybių sumažėjimą lemia paties putplasčio mechaninių savybių sumažėjimas, kita vertus, PVC odoje yra daug plastifikatorių, kurie terminio deguonies senėjimo metu migruoja į paviršių. Antioksidantų pridėjimas gali pagerinti terminio senėjimo savybes, daugiausia dėl to, kad antioksidantai gali pašalinti naujai susidariusius laisvuosius radikalus, sulėtinti arba slopinti polimero oksidacijos procesą, kad būtų išlaikytos pradinės polimero savybės.
Išsamus našumas
Remiantis aukščiau pateiktais rezultatais, buvo sukurta optimali formulė ir įvertintos įvairios jos savybės. Formulės veikimas buvo palygintas su įprastomis didelio atšokimo poliuretano turėklų putomis. Rezultatai pateikti 5 lentelėje.
Kaip matyti iš 5 lentelės, optimalios pusiau standžios poliuretano putų formulės veikimas turi tam tikrų pranašumų, palyginti su pagrindinėmis ir bendrosiomis formulėmis, be to, ji yra praktiškesnė ir labiau tinkama naudoti didelio našumo turėklams.
Išvada
Reguliuojant polieterio kiekį ir parinkus tinkamą drėkinamąjį dispergentą bei antioksidantą, pusiau standžios poliuretano putos gali pasižymėti geromis mechaninėmis savybėmis, puikiomis šiluminio senėjimo savybėmis ir pan. Dėl puikių putų savybių šis aukštos kokybės pusiau standus poliuretano putų produktas gali būti naudojamas automobilių buferinėms medžiagoms, tokioms kaip turėklai ir prietaisų stalai.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 25 d.