Vorbereitung und Eigenschaften von Polyurethan-Halbhartschaum für Hochleistungshandläufe im Automobilbereich.
Die Armlehne im Innenraum des Autos ist ein wichtiger Teil des Fahrerhauses, der die Aufgabe hat, die Tür zu drücken und zu ziehen und den Arm der Person im Auto zu platzieren. Im Notfall, wenn das Auto und der Handlauf kollidieren, können weiche Handläufe aus Polyurethan und modifizierte PP (Polypropylen), ABS (Polyacrylnitril – Butadien – Styrol) und andere Handläufe aus Hartplastik für gute Elastizität und Puffer sorgen und so Verletzungen reduzieren. Handläufe aus Polyurethan-Weichschaum sorgen für ein gutes Handgefühl und eine schöne Oberflächenstruktur und verbessern so den Komfort und die Schönheit des Cockpits. Mit der Entwicklung der Automobilindustrie und der Verbesserung der Anforderungen der Menschen an Innenmaterialien werden daher die Vorteile von Polyurethan-Weichschaum in Autohandläufen immer offensichtlicher.
Es gibt drei Arten von weichen Polyurethan-Handläufen: hochelastischer Schaumstoff, selbstgekrusteter Schaumstoff und halbharter Schaumstoff. Die Außenfläche der hochelastischen Handläufe ist mit einer PVC-Haut (Polyvinylchlorid) bedeckt und die Innenseite besteht aus hochelastischem Polyurethanschaum. Die Unterstützung des Schaums ist relativ schwach, die Festigkeit ist relativ gering und die Haftung zwischen Schaum und Haut ist relativ unzureichend. Der selbsthäutige Handlauf verfügt über eine Schaumstoffkernschicht, ist kostengünstig und weist einen hohen Integrationsgrad auf. Er wird häufig in Nutzfahrzeugen verwendet, es ist jedoch schwierig, die Festigkeit der Oberfläche und den Gesamtkomfort zu berücksichtigen. Die halbstarre Armlehne ist mit einer PVC-Haut überzogen, die Haut sorgt für eine gute Haptik und ein gutes Aussehen, und der innere halbstarre Schaumstoff weist eine ausgezeichnete Haptik, Schlagfestigkeit, Energieabsorption und Alterungsbeständigkeit auf und wird daher immer häufiger verwendet Pkw-Innenraum.
In diesem Artikel wird die Grundformel von Polyurethan-Halbhartschaum für Autohandläufe entworfen und auf dieser Grundlage seine Verbesserung untersucht.
Experimenteller Abschnitt
Hauptrohstoff
Polyetherpolyol A (Hydroxylzahl 30–40 mg/g), Polymerpolyol B (Hydroxylzahl 25–30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modifiziertes MDI [Diphenylmethandiisocyanat, w (NCO) beträgt 25–30 %], Verbundkatalysator, benetzendes Dispergiermittel (Mittel 3), Antioxidans A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou usw.; Benetzendes Dispergiermittel (Mittel 1), benetzendes Dispergiermittel (Mittel 2): Byke Chemical. Die oben genannten Rohstoffe sind von Industriequalität. PVC-Futterhaut: Changshu Ruihua.
Hauptausrüstung und Instrumente
Hochgeschwindigkeitsmischer vom Typ Sdf-400, elektronische Waage vom Typ AR3202CN, Aluminiumform (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), elektrischer Gebläseofen vom Typ 101-4AB, elektronische Universalspannungsmaschine vom Typ KJ-1065, Super vom Typ 501A Thermostat.
Vorbereitung der Grundformel und Probe
Die Grundformulierung von halbhartem Polyurethanschaum ist in Tabelle 1 dargestellt.
Vorbereitung der Testprobe für die mechanischen Eigenschaften: Der Verbundpolyether (A-Material) wurde gemäß der Entwurfsformel hergestellt, mit dem modifizierten MDI in einem bestimmten Verhältnis gemischt und mit einem Hochgeschwindigkeitsrührgerät (3000 U/min) 3 bis 5 Sekunden lang gerührt , dann zum Schäumen in die entsprechende Form gegossen und die Form innerhalb einer bestimmten Zeit geöffnet, um die geformte Probe aus halbstarrem Polyurethanschaum zu erhalten.
Vorbereitung der Probe für den Klebeleistungstest: Eine Schicht PVC-Haut wird in die untere Matrize der Form gelegt, und der kombinierte Polyether und das modifizierte MDI werden im Verhältnis gemischt und mit einem Hochgeschwindigkeitsrührgerät (3.000 U/min) gerührt ) für 3–5 s, dann in die Hautoberfläche gegossen, die Form geschlossen und der Polyurethanschaum mit der Haut innerhalb einer bestimmten Zeit geformt.
Leistungstest
Mechanische Eigenschaften: 40 % CLD (Druckhärte) gemäß ISO-3386-Standardtest; Zugfestigkeit und Bruchdehnung werden gemäß der Norm ISO-1798 getestet; Die Reißfestigkeit wird gemäß der Norm ISO-8067 getestet. Verklebungsleistung: Mit der elektronischen Universalspannmaschine wird die Haut geschält und um 180° geschäumt, entsprechend der Norm eines OEM.
Alterungsleistung: Testen Sie den Verlust der mechanischen Eigenschaften und Bindungseigenschaften nach 24-stündiger Alterung bei 120 °C gemäß der Standardtemperatur eines OEM.
Ergebnisse und Diskussion
Mechanisches Eigentum
Durch Ändern des Verhältnisses von Polyetherpolyol A und Polymerpolyol B in der Grundformel wurde der Einfluss unterschiedlicher Polyetherdosierungen auf die mechanischen Eigenschaften von halbhartem Polyurethanschaum untersucht, wie in Tabelle 2 gezeigt.
Aus den Ergebnissen in Tabelle 2 ist ersichtlich, dass das Verhältnis von Polyetherpolyol A zu Polymerpolyol B einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Polyurethanschaum hat. Wenn das Verhältnis von Polyetherpolyol A zu Polymerpolyol B steigt, nimmt die Bruchdehnung zu, die Druckhärte nimmt in gewissem Maße ab und die Zugfestigkeit und Reißfestigkeit ändern sich kaum. Die Molekülkette von Polyurethan besteht hauptsächlich aus Weichsegmenten und Hartsegmenten, Weichsegmenten aus Polyolen und Hartsegmenten aus Carbamatbindungen. Einerseits sind das relative Molekulargewicht und die Hydroxylzahl der beiden Polyole unterschiedlich, andererseits ist das Polymerpolyol B ein durch Acrylnitril und Styrol modifiziertes Polyetherpolyol, wodurch die Steifigkeit des Kettensegments verbessert wird Das Vorhandensein eines Benzolrings, während das Polymer Polyol B niedermolekulare Substanzen enthält, was die Sprödigkeit des Schaums erhöht. Wenn Polyetherpolyol A 80 Teile und Polymerpolyol B 10 Teile ausmachen, sind die umfassenden mechanischen Eigenschaften des Schaums besser.
Bindungseigenschaft
Da es sich um ein Produkt mit hoher Pressfrequenz handelt, verringert der Handlauf den Komfort der Teile erheblich, wenn sich Schaum und Haut ablösen, sodass die Verbindungsleistung von Polyurethanschaum und Haut erforderlich ist. Auf der Grundlage der oben genannten Untersuchungen wurden verschiedene benetzende Dispergiermittel zugesetzt, um die Haftungseigenschaften des Schaums und der Haut zu testen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass unterschiedliche benetzende Dispergiermittel offensichtliche Auswirkungen auf die Ablösekraft zwischen Schaum und Haut haben: Nach der Verwendung von Additiv 2 kommt es zum Zusammenbruch des Schaums, was durch eine übermäßige Öffnung des Schaums nach Zugabe des Additivs verursacht werden kann 2; Nach der Verwendung der Additive 1 und 3 hat die Abziehfestigkeit der Blindprobe einen gewissen Anstieg erfahren, und die Abziehfestigkeit des Additivs 1 ist etwa 17 % höher als die der Blindprobe, und die Abziehfestigkeit des Additivs 3 ist etwa 17 % höher als die der Blindprobe ca. 25 % höher als bei der Blindprobe. Der Unterschied zwischen Additiv 1 und Additiv 3 wird hauptsächlich durch die unterschiedliche Benetzbarkeit des Verbundmaterials auf der Oberfläche verursacht. Im Allgemeinen ist der Kontaktwinkel zur Beurteilung der Benetzbarkeit einer Flüssigkeit auf einem Feststoff ein wichtiger Parameter zur Messung der Oberflächenbenetzbarkeit. Daher wurde der Kontaktwinkel zwischen dem Verbundmaterial und der Haut nach Zugabe der beiden oben genannten benetzenden Dispergiermittel getestet und die Ergebnisse sind in Abbildung 1 dargestellt.
Aus Abbildung 1 ist ersichtlich, dass der Kontaktwinkel der Blindprobe mit 27° am größten und der Kontaktwinkel des Hilfsmittels 3 mit nur 12° am kleinsten ist. Dies zeigt, dass die Verwendung von Additiv 3 die Benetzbarkeit des Verbundmaterials und der Haut stärker verbessern kann und sich leichter auf der Hautoberfläche verteilen lässt, sodass die Verwendung von Additiv 3 die größte Peelingkraft aufweist.
In die Jahre gekommene Immobilie
Handlaufprodukte werden im Auto gepresst, die Häufigkeit der Sonneneinstrahlung ist hoch und die Alterungsleistung ist eine weitere wichtige Leistung, die halbharter Handlaufschaum aus Polyurethan berücksichtigt werden muss. Daher wurde die Alterungsleistung der Grundformel getestet und eine Verbesserungsstudie durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Durch den Vergleich der Daten in Tabelle 4 kann festgestellt werden, dass die mechanischen Eigenschaften und Bindungseigenschaften der Grundformel nach thermischer Alterung bei 120 °C deutlich abnehmen: Nach 12-stündiger Alterung kommt es zum Verlust verschiedener Eigenschaften außer der Dichte (dasselbe unten). ist 13 % ~ 16 %; Der Leistungsverlust der 24-Stunden-Alterung beträgt 23 % bis 26 %. Es wird darauf hingewiesen, dass die Hitzealterungseigenschaft der Grundformel nicht gut ist und die Hitzealterungseigenschaft der Originalformel offensichtlich verbessert werden kann, indem der Formel eine Klasse von Antioxidantien A hinzugefügt wird. Unter den gleichen Versuchsbedingungen betrug der Verlust verschiedener Eigenschaften nach Zugabe von Antioxidans A nach 12 Stunden 7 % bis 8 % und der Verlust verschiedener Eigenschaften nach 24 Stunden 13 % bis 16 %. Die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften ist hauptsächlich auf eine Reihe von Kettenreaktionen zurückzuführen, die durch den Bruch chemischer Bindungen und aktive freie Radikale während des thermischen Alterungsprozesses ausgelöst werden und zu grundlegenden Veränderungen in der Struktur oder den Eigenschaften der ursprünglichen Substanz führen. Der Rückgang der Klebeleistung ist einerseits auf die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Schaums selbst zurückzuführen, andererseits darauf, dass die PVC-Haut eine große Anzahl an Weichmachern enthält und der Weichmacher während des Prozesses an die Oberfläche wandert der thermischen Sauerstoffalterung. Der Zusatz von Antioxidantien kann seine thermischen Alterungseigenschaften verbessern, vor allem weil Antioxidantien neu erzeugte freie Radikale eliminieren, den Oxidationsprozess des Polymers verzögern oder hemmen können, um so die ursprünglichen Eigenschaften des Polymers aufrechtzuerhalten.
Umfassende Leistung
Basierend auf den oben genannten Ergebnissen wurde die optimale Formel entworfen und ihre verschiedenen Eigenschaften bewertet. Die Leistung der Formel wurde mit der des allgemeinen Polyurethan-Handlaufschaums mit hoher Rückfederung verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, weist die Leistung der optimalen halbharten Polyurethanschaumformel bestimmte Vorteile gegenüber den Basis- und allgemeinen Formeln auf, ist praktischer und eignet sich besser für die Anwendung von Hochleistungshandläufen.
Abschluss
Durch die Anpassung der Menge an Polyether und die Auswahl geeigneter benetzender Dispergiermittel und Antioxidantien können dem halbharten Polyurethanschaum gute mechanische Eigenschaften, hervorragende Wärmealterungseigenschaften usw. verliehen werden. Aufgrund der hervorragenden Leistung des Schaums kann dieses Hochleistungs-Polyurethan-Halbhartschaumprodukt auf Puffermaterialien für Kraftfahrzeuge wie Handläufe und Instrumententische angewendet werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. Juli 2024