Yüksek performanslı otomotiv korkulukları için poliüretan yarı sert köpüğün hazırlanması ve özellikleri.
Aracın iç kısmındaki kol dayanağı, kapıyı itip çekme ve kişinin kolunu araçta tutma görevini üstlenen kabinin önemli bir parçasıdır. Acil bir durumda, araç ile korkuluk çarpışması durumunda, poliüretan yumuşak korkuluk ve modifiye edilmiş PP (polipropilen), ABS (poliakrilonitril - bütadien - stiren) ve diğer sert plastik korkuluklar, iyi esneklik ve tamponlama sağlayarak yaralanmaları azaltabilir. Poliüretan yumuşak köpük korkuluklar, iyi bir el hissi ve güzel bir yüzey dokusu sağlayarak kokpitin konforunu ve güzelliğini artırabilir. Bu nedenle, otomotiv endüstrisinin gelişmesi ve insanların iç mekan malzemelerine olan ihtiyaçlarının artmasıyla birlikte, otomotiv korkuluklarında poliüretan yumuşak köpüğün avantajları giderek daha belirgin hale gelmektedir.
Üç çeşit poliüretan yumuşak korkuluk vardır: yüksek esneklikli köpük, kendinden kabuklu köpük ve yarı sert köpük. Yüksek esneklikli korkulukların dış yüzeyi PVC (polivinil klorür) deri ile kaplıdır ve iç kısmı yüksek esneklikli poliüretan köpüktür. Köpüğün desteği nispeten zayıftır, mukavemeti nispeten düşüktür ve köpük ile deri arasındaki yapışma nispeten yetersizdir. Kendinden kabuklu korkuluk, köpük çekirdekli bir deri katmanına sahiptir, düşük maliyetlidir, yüksek entegrasyon derecesine sahiptir ve ticari araçlarda yaygın olarak kullanılır, ancak yüzeyin mukavemetini ve genel konforu hesaba katmak zordur. Yarı sert kol dayanağı PVC deri ile kaplıdır, deri iyi bir dokunuş ve görünüm sağlar ve iç yarı sert köpük mükemmel his, darbe direnci, enerji emilimi ve yaşlanma direncine sahiptir, bu nedenle binek araç iç mekan kullanımında giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada, otomobil korkuluklarında kullanılan poliüretan yarı sert köpüğün temel formülü tasarlanmış ve bu formül üzerinden geliştirilmesi üzerinde durulmuştur.
Deneysel bölüm
Ana hammadde
Polieter poliol A (hidroksil değeri 30 ~ 40 mg/g), polimer poliol B (hidroksil değeri 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modifiye MDI [difenilmetan diizosiyanat, w (NCO) %25~%30'dur], kompozit katalizör, ıslatıcı dağıtıcı (Etken 3), antioksidan A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, vb.; Islatıcı dağıtıcı (Etken 1), ıslatıcı dağıtıcı (Etken 2): Byke Chemical. Yukarıdaki hammaddeler endüstriyel sınıftır. PVC astar kaplama: Changshu Ruihua.
Ana ekipman ve aletler
Sdf-400 tipi yüksek hızlı mikser, AR3202CN tipi elektronik terazi, alüminyum kalıp (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), 101-4AB tipi elektrikli üflemeli fırın, KJ-1065 tipi elektronik üniversal gergi makinesi, 501A tipi süper termostat.
Temel formül ve numunenin hazırlanması
Yarı sert poliüretan köpüğün temel formülasyonu Tablo 1’de gösterilmiştir.
Mekanik özellik test numunesinin hazırlanması: Kompozit polieter (A malzemesi) tasarım formülüne göre hazırlandı, modifiye MDI ile belirli bir oranda karıştırıldı, yüksek hızlı bir karıştırma cihazı (3000r/dak) ile 3~5s karıştırıldı, daha sonra köpürtmek için ilgili kalıba döküldü ve belirli bir süre içinde kalıp açılarak yarı sert poliüretan köpük kalıplanmış numune elde edildi.
Bağlanma performansı testi için numunenin hazırlanması: Kalıbın alt kalıbına bir kat PVC deri yerleştirilir ve birleştirilen polieter ve modifiye MDI orantılı olarak karıştırılır, yüksek hızlı bir karıştırma cihazı ile (3 000 d/dk) 3~5 saniye karıştırılır, daha sonra derinin yüzeyine dökülür ve kalıp kapatılır ve deri ile birlikte poliüretan köpük belirli bir süre içinde kalıplanır.
Performans testi
Mekanik özellikler: ISO-3386 standart testine göre %40 CLD (basınç sertliği); Çekme dayanımı ve kopma uzaması ISO-1798 standardına göre test edilmiştir; Yırtılma dayanımı ISO-8067 standardına göre test edilmiştir. Bağlama performansı: Elektronik üniversal germe makinesi, bir OEM standardına göre deriyi ve köpüğü 180° soymak için kullanılır.
Yaşlanma performansı: OEM'in standart sıcaklığına göre 120℃'de 24 saat yaşlandırıldıktan sonra mekanik özelliklerin ve bağlanma özelliklerinin kaybını test edin.
Sonuçlar ve tartışma
Mekanik özellik
Tablo 2’de görüldüğü gibi, temel formüldeki polieter poliol A ve polimer poliol B oranı değiştirilerek, farklı polieter dozajlarının yarı sert poliüretan köpüğün mekanik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır.
Tablo 2'deki sonuçlardan polieter poliol A'nın polimer poliol B'ye oranının poliüretan köpüğün mekanik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu görülebilir. Polieter poliol A'nın polimer poliol B'ye oranı arttıkça kopma uzaması artar, basınç sertliği bir miktar azalır, çekme ve yırtılma mukavemeti çok az değişir. Poliüretanın moleküler zinciri esas olarak yumuşak segment ve sert segmentten, yumuşak segment poliolden ve sert segment karbamat bağından oluşur. Bir yandan iki poliolün bağıl molekül ağırlığı ve hidroksil değeri farklıdır, diğer yandan polimer poliol B, akrilonitril ve stiren ile modifiye edilmiş bir polieter polioldür ve benzen halkasının varlığı nedeniyle zincir segmentinin sertliği iyileştirilirken, polimer poliol B küçük moleküler maddeler içerir, bu da köpüğün kırılganlığını artırır. Polieter poliol A 80 kısım ve polimer poliol B 10 kısım olduğunda köpüğün genel mekanik özellikleri daha iyidir.
Bağlayıcı mülk
Yüksek basınç frekansına sahip bir ürün olan korkuluk, köpük ve deri soyulması durumunda parçaların konforunu önemli ölçüde azaltacağından, poliüretan köpük ve derinin yapışma performansına dikkat edilmelidir. Yukarıdaki araştırmaya dayanarak, köpük ve derinin yapışma özelliklerini test etmek için farklı ıslatıcı dağıtıcılar eklenmiştir. Sonuçlar Tablo 3'te gösterilmiştir.
Tablo 3'ten görülebileceği gibi farklı ıslatıcı dağıtıcılar köpük ile deri arasındaki soyma kuvveti üzerinde belirgin etkilere sahiptir: Katkı maddesi 2'nin kullanımından sonra köpük çökmesi meydana gelir, bu da katkı maddesi 2'nin eklenmesinden sonra köpüğün aşırı açılmasından kaynaklanabilir; Katkı maddeleri 1 ve 3'ün kullanımından sonra, boş numunenin soyulma mukavemeti belirli bir artış gösterir ve katkı maddesi 1'in soyulma mukavemeti boş numuneninkinden yaklaşık %17 daha yüksektir ve katkı maddesi 3'ün soyulma mukavemeti boş numuneninkinden yaklaşık %25 daha yüksektir. Katkı maddesi 1 ve katkı maddesi 3 arasındaki fark esas olarak kompozit malzemenin yüzeydeki ıslanabilirliğindeki farktan kaynaklanır. Genel olarak, sıvının katı üzerindeki ıslanabilirliğini değerlendirmek için temas açısı, yüzey ıslanabilirliğini ölçmek için önemli bir parametredir. Bu nedenle, yukarıdaki iki ıslatıcı dağıtıcının eklenmesinden sonra kompozit malzeme ile deri arasındaki temas açısı test edildi ve sonuçlar Şekil 1'de gösterildi.
Şekil 1'den görülebileceği gibi, boş numunenin temas açısı en büyük olan 27°, yardımcı madde 3'ün temas açısı ise en küçük olan sadece 12°'dir. Bu, katkı maddesi 3'ün kullanımının kompozit malzemenin ve cildin ıslanabilirliğini daha fazla artırabileceğini ve cilt yüzeyinde yayılmasının daha kolay olduğunu, dolayısıyla katkı maddesi 3'ün kullanımının en büyük soyma kuvvetine sahip olduğunu göstermektedir.
Yaşlanan mülk
Korkuluk ürünleri araç içinde preslenir, güneş ışığına maruz kalma sıklığı yüksektir ve yaşlanma performansı, poliüretan yarı sert korkuluk köpüğünün dikkate alması gereken bir diğer önemli performanstır. Bu nedenle, temel formülün yaşlanma performansı test edilmiş ve iyileştirme çalışması yürütülmüş ve sonuçlar Tablo 4'te gösterilmiştir.
Tablo 4'teki verileri karşılaştırarak, temel formülün mekanik özellikleri ve bağlanma özelliklerinin 120℃'de termal yaşlandırmadan sonra önemli ölçüde azaldığı görülebilir: 12 saat yaşlandırmadan sonra, yoğunluk hariç çeşitli özelliklerde kayıp (aşağıda aynı) %13-%16'dır; 24 saat yaşlandırmanın performans kaybı %23-%26'dır. Temel formülün ısıl yaşlandırma özelliğinin iyi olmadığı ve orijinal formülün ısıl yaşlandırma özelliğinin formüle A sınıfı antioksidan A eklenerek açıkça iyileştirilebileceği belirtilmektedir. Aynı deney koşulları altında, antioksidan A eklendikten sonra, 12 saat sonra çeşitli özelliklerde kayıp %7-%8 ve 24 saat sonra çeşitli özelliklerde kayıp %13-%16 olmuştur. Mekanik özelliklerdeki azalma, esas olarak termal yaşlandırma işlemi sırasında kimyasal bağ kopması ve aktif serbest radikallerin tetiklediği bir dizi zincirleme reaksiyondan kaynaklanmakta ve orijinal maddenin yapısında veya özelliklerinde temel değişikliklere neden olmaktadır. Bağlanma performansındaki düşüş, bir yandan köpüğün mekanik özelliklerindeki düşüşten kaynaklanırken, diğer yandan PVC dış yüzeyinin çok sayıda plastikleştirici içermesi ve plastikleştiricinin termal oksijen yaşlanması sürecinde yüzeye göç etmesinden kaynaklanmaktadır. Antioksidanların eklenmesi, termal yaşlanma özelliklerini iyileştirebilir; çünkü antioksidanlar yeni oluşan serbest radikalleri ortadan kaldırabilir, polimerin oksidasyon sürecini geciktirebilir veya engelleyebilir ve böylece polimerin orijinal özelliklerini koruyabilir.
Kapsamlı performans
Yukarıdaki sonuçlara dayanarak, optimum formül tasarlanmış ve çeşitli özellikleri değerlendirilmiştir. Formülün performansı, genel poliüretan yüksek geri tepme özellikli korkuluk köpüğünün performansıyla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar Tablo 5'te gösterilmiştir.
Tablo 5’ten görüleceği üzere, optimum yarı-rijit poliüretan köpük formülünün performansı, temel ve genel formüllere göre bazı avantajlara sahiptir ve daha pratiktir, ayrıca yüksek performanslı korkulukların uygulanması için daha uygundur.
Çözüm
Polieter miktarının ayarlanması ve kaliteli ıslatıcı dağıtıcı ve antioksidan seçimi, yarı sert poliüretan köpüğe iyi mekanik özellikler, mükemmel ısıl yaşlanma özellikleri vb. kazandırabilir. Köpüğün mükemmel performansına dayanarak, bu yüksek performanslı poliüretan yarı sert köpük ürünü, korkuluklar ve alet masaları gibi otomotiv tampon malzemelerine uygulanabilir.
Gönderi zamanı: 25 Temmuz 2024