Chế tạo và đặc tính của bọt bán cứng polyurethane cho tay vịn ô tô hiệu suất cao.
Bệ tì tay bên trong ô tô là bộ phận quan trọng của cabin, nó có nhiệm vụ đẩy kéo cửa và đặt tay của người lên xe. Trong trường hợp khẩn cấp, khi ô tô và tay vịn va chạm, tay vịn mềm bằng polyurethane và PP (polypropylene) biến tính, ABS (polyacrylonitrile - butadiene - styrene) và các tay vịn bằng nhựa cứng khác có thể mang lại độ đàn hồi và đệm tốt, từ đó giảm thương tích. Tay vịn bằng bọt mềm polyurethane có thể mang lại cảm giác cầm tay tốt và kết cấu bề mặt đẹp, từ đó cải thiện sự thoải mái và vẻ đẹp của buồng lái. Do đó, với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và nâng cao yêu cầu của người dân đối với vật liệu nội thất, những ưu điểm của bọt mềm polyurethane trong tay vịn ô tô ngày càng trở nên rõ ràng.
Có ba loại tay vịn mềm polyurethane: bọt có độ đàn hồi cao, bọt tự tạo lớp và bọt bán cứng. Bề mặt bên ngoài của tay vịn có khả năng đàn hồi cao được bọc bằng da PVC (polyvinyl clorua), bên trong là bọt có khả năng đàn hồi cao polyurethane. Khả năng hỗ trợ của bọt tương đối yếu, độ bền tương đối thấp và độ bám dính giữa bọt và da tương đối không đủ. Lan can tự bọc da có lớp da lõi xốp, chi phí thấp, mức độ tích hợp cao và được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện thương mại, nhưng rất khó để tính đến độ bền của bề mặt và sự thoải mái tổng thể. Tay vịn bán cứng được bọc bằng da PVC, da mang lại cảm giác và vẻ ngoài tốt, bọt bán cứng bên trong có cảm giác tuyệt vời, chống va đập, hấp thụ năng lượng và chống lão hóa nên ngày càng được sử dụng rộng rãi trong việc sử dụng nội thất xe khách.
Trong bài báo này, công thức cơ bản của bọt bán cứng polyurethane cho tay vịn ô tô được thiết kế và nghiên cứu cải tiến nó trên cơ sở này.
Phần thí nghiệm
Nguyên liệu chính
Polyether polyol A (giá trị hydroxyl 30 ~ 40 mg/g), polyol polymer B (giá trị hydroxyl 25 ~ 30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI biến tính [diphenylmethane diisocyanate, w (NCO) là 25%~30%], chất xúc tác tổng hợp, chất phân tán làm ướt (Chất 3), chất chống oxy hóa A: Wanhua Chemical (Bắc Kinh) Co., LTD., Maitou, v.v.; Chất phân tán làm ướt (Chất 1), chất phân tán làm ướt (Chất 2): Byke Chemical. Các nguyên liệu thô trên là loại công nghiệp. Da lót PVC: Changshu Ruihua.
Thiết bị và dụng cụ chính
Máy trộn tốc độ cao loại Sdf-400, cân điện tử loại AR3202CN, khuôn nhôm (10cm×10cm×1cm, 10cm×10cm×5cm), lò thổi điện loại 101-4AB, máy căng vạn năng điện tử loại KJ-1065, loại super 501A máy điều nhiệt.
Chuẩn bị công thức cơ bản và mẫu
Công thức cơ bản của bọt polyurethane bán cứng được thể hiện trong Bảng 1.
Chuẩn bị mẫu thử tính chất cơ học: hỗn hợp polyether (Vật liệu A) được điều chế theo công thức thiết kế, trộn với MDI biến tính theo tỷ lệ nhất định, khuấy bằng thiết bị khuấy tốc độ cao (3000r/phút) trong 3 ~ 5 giây , sau đó đổ vào khuôn tương ứng để tạo bọt, mở khuôn trong thời gian nhất định để thu được mẫu đúc bằng bọt polyurethane bán cứng.
Chuẩn bị mẫu để kiểm tra hiệu suất liên kết: một lớp da PVC được đặt vào khuôn dưới của khuôn, và polyete kết hợp và MDI biến tính được trộn theo tỷ lệ, được khuấy bằng thiết bị khuấy tốc độ cao (3 000 r/min). ) trong 3 ~ 5 giây, sau đó đổ vào bề mặt da, đóng khuôn lại và tạo bọt polyurethane với da trong một thời gian nhất định.
Kiểm tra hiệu suất
Tính chất cơ học: 40%CLD (độ cứng nén) theo thử nghiệm tiêu chuẩn ISO-3386; Độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt được kiểm tra theo tiêu chuẩn ISO-1798; Độ bền xé được kiểm tra theo tiêu chuẩn ISO-8067. Hiệu suất liên kết: Máy căng đa năng điện tử được sử dụng để lột da và tạo bọt 180° theo tiêu chuẩn của OEM.
Hiệu suất lão hóa: Kiểm tra sự mất đi các đặc tính cơ học và đặc tính liên kết sau 24 giờ lão hóa ở 120oC theo nhiệt độ tiêu chuẩn của OEM.
Kết quả và thảo luận
Tính chất cơ học
Bằng cách thay đổi tỷ lệ polyether polyol A và polymer polyol B trong công thức cơ bản, người ta đã khám phá được ảnh hưởng của liều lượng polyether khác nhau đến tính chất cơ học của bọt polyurethane bán cứng, như trong Bảng 2.
Có thể thấy từ kết quả trong Bảng 2 rằng tỷ lệ polyether polyol A so với polymer polyol B có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học của bọt polyurethane. Khi tỷ lệ polyether polyol A và polymer polyol B tăng lên, độ giãn dài khi đứt tăng, độ cứng nén giảm đến một mức nhất định, độ bền kéo và độ bền xé thay đổi rất ít. Chuỗi phân tử của polyurethane chủ yếu bao gồm đoạn mềm và đoạn cứng, đoạn mềm từ polyol và đoạn cứng từ liên kết carbamate. Một mặt, trọng lượng phân tử tương đối và giá trị hydroxyl của hai polyol là khác nhau, mặt khác, polyme polyol B là một polyol polyether được biến đổi bởi acrylonitrile và styrene, và độ cứng của đoạn chuỗi được cải thiện do sự tồn tại của vòng benzen, trong khi polyme polyol B chứa các chất phân tử nhỏ làm tăng độ giòn của bọt. Khi polyether polyol A là 80 phần và polymer polyol B là 10 phần, tính chất cơ học toàn diện của bọt sẽ tốt hơn.
Thuộc tính liên kết
Là sản phẩm có tần số ép cao, lan can sẽ làm giảm đáng kể độ êm ái của các bộ phận nếu bọt và da bị bong tróc, do đó cần phải có hiệu suất liên kết của bọt polyurethane và da. Trên cơ sở nghiên cứu trên, các chất phân tán làm ướt khác nhau đã được thêm vào để kiểm tra đặc tính bám dính của bọt và da. Kết quả được thể hiện ở Bảng 3.
Có thể thấy trong Bảng 3, các chất phân tán làm ướt khác nhau có tác động rõ rệt đến lực bong tróc giữa bọt và da: Sự xẹp bọt xảy ra sau khi sử dụng chất phụ gia 2, có thể do bọt mở quá mức sau khi thêm chất phụ gia 2; Sau khi sử dụng chất phụ gia 1 và 3, cường độ tước của mẫu trắng tăng lên nhất định và cường độ tước của chất phụ gia 1 cao hơn mẫu trắng khoảng 17% và cường độ tước của chất phụ gia 3 là cao hơn mẫu trắng khoảng 25%. Sự khác biệt giữa phụ gia 1 và phụ gia 3 chủ yếu là do sự khác biệt về độ ẩm của vật liệu composite trên bề mặt. Nhìn chung, để đánh giá độ thấm ướt của chất lỏng trên chất rắn thì Góc tiếp xúc là thông số quan trọng để đo độ thấm ướt bề mặt. Do đó, Góc tiếp xúc giữa vật liệu composite và da sau khi thêm hai chất phân tán làm ướt ở trên đã được kiểm tra và kết quả được thể hiện trong Hình 1.
Có thể thấy trong Hình 1, Góc tiếp xúc của mẫu trắng là lớn nhất là 27°, và Góc tiếp xúc của tác nhân phụ 3 là nhỏ nhất, chỉ là 12°. Điều này cho thấy việc sử dụng phụ gia 3 có thể cải thiện khả năng thấm ướt của vật liệu composite và da ở mức độ lớn hơn, dễ tán trên bề mặt da hơn nên sử dụng phụ gia 3 có lực bong tróc lớn nhất.
Tài sản lão hóa
Các sản phẩm lan can được ép trong ô tô, tần suất tiếp xúc với ánh nắng mặt trời cao và hiệu suất lão hóa là một hiệu suất quan trọng khác mà bọt lan can bán cứng polyurethane phải xem xét. Do đó, hiệu suất lão hóa của công thức cơ bản đã được thử nghiệm và nghiên cứu cải tiến đã được thực hiện và kết quả được thể hiện trong Bảng 4.
Bằng cách so sánh dữ liệu trong Bảng 4, có thể thấy rằng các tính chất cơ học và tính chất liên kết của công thức cơ bản giảm đáng kể sau khi lão hóa nhiệt ở 120oC: sau khi lão hóa trong 12 giờ, mất đi các tính chất khác nhau ngoại trừ mật độ (tương tự bên dưới) là 13%~16%; Sự mất hiệu suất của quá trình lão hóa 24 giờ là 23% ~ 26%. Người ta chỉ ra rằng đặc tính lão hóa do nhiệt của công thức cơ bản là không tốt và đặc tính lão hóa do nhiệt của công thức ban đầu có thể được cải thiện rõ ràng bằng cách thêm chất chống oxy hóa loại A vào công thức. Trong cùng điều kiện thí nghiệm sau khi bổ sung chất chống oxy hóa A, sự mất đi các tính chất khác nhau sau 12 giờ là 7% ~ 8% và sự mất đi các tính chất khác nhau sau 24 giờ là 13% ~ 16%. Sự giảm tính chất cơ học chủ yếu là do một loạt các phản ứng dây chuyền gây ra bởi sự phá vỡ liên kết hóa học và các gốc tự do hoạt động trong quá trình lão hóa nhiệt, dẫn đến những thay đổi cơ bản về cấu trúc hoặc tính chất của chất ban đầu. Một mặt, sự suy giảm hiệu suất liên kết là do sự suy giảm tính chất cơ học của bọt, mặt khác, do da PVC chứa một lượng lớn chất hóa dẻo và chất hóa dẻo di chuyển lên bề mặt trong quá trình này. lão hóa oxy nhiệt. Việc bổ sung chất chống oxy hóa có thể cải thiện đặc tính lão hóa nhiệt của nó, chủ yếu là do chất chống oxy hóa có thể loại bỏ các gốc tự do mới được tạo ra, trì hoãn hoặc ức chế quá trình oxy hóa của polymer, để duy trì các đặc tính ban đầu của polymer.
Hiệu suất toàn diện
Dựa trên các kết quả trên, công thức tối ưu đã được thiết kế và các tính chất khác nhau của nó đã được đánh giá. Hiệu suất của công thức này được so sánh với hiệu suất của bọt lan can có độ đàn hồi cao polyurethane nói chung. Kết quả được thể hiện ở Bảng 5.
Như có thể thấy trong Bảng 5, hiệu suất của công thức bọt polyurethane bán cứng tối ưu có những ưu điểm nhất định so với các công thức cơ bản và chung, nó thực tế hơn và phù hợp hơn cho việc ứng dụng tay vịn hiệu suất cao.
Phần kết luận
Việc điều chỉnh lượng polyether và lựa chọn chất phân tán ướt và chất chống oxy hóa đủ tiêu chuẩn có thể mang lại cho bọt polyurethane bán cứng các đặc tính cơ học tốt, đặc tính lão hóa nhiệt tuyệt vời, v.v. Dựa trên hiệu suất tuyệt vời của bọt, sản phẩm bọt bán cứng polyurethane hiệu suất cao này có thể được áp dụng cho các vật liệu đệm ô tô như tay vịn và bàn dụng cụ.
Thời gian đăng: 25-07-2024