הכנה ומאפיינים של קצף פוליאוריטן חצי קשיח עבור מעקות רכב בעלי ביצועים גבוהים.
משענת היד בחלק הפנימי של המכונית היא חלק חשוב בתא הנוסעים, אשר ממלא תפקיד של דחיפה ומשיכת הדלת והנחת זרועו של האדם ברכב. במקרה חירום, כאשר המכונית והמעקה מתנגשים, מעקה רך מפוליאוריתן ו-PP שונה (פוליפרופילן), ABS (פוליאקרילוניטריל - בוטאדיאן - סטירן) ומעקה פלסטיק קשיח אחר, יכולים לספק גמישות טובה וחיץ, ובכך להפחית את הפציעה. מעקות מוקצף פוליאוריתן רך יכולים לספק תחושת ידיים טובה ומרקם פני שטח יפהפה, ובכך לשפר את הנוחות והיופי של תא הטייס. לכן, עם התפתחות תעשיית הרכב ושיפור הדרישות של אנשים לחומרי פנים, היתרונות של קצף פוליאוריטן רך במעקות רכב הופכים ברורים יותר ויותר.
ישנם שלושה סוגים של מעקות רכים מפוליאוריתן: קצף בעל גמישות גבוהה, קצף בעל קרום עצמי וקצף חצי קשיח. המשטח החיצוני של מעקות החוסן הגבוה מכוסה בעור PVC (פוליויניל כלוריד), והחלק הפנימי הוא קצף גמישות גבוהה מפוליאוריתן. התמיכה של הקצף חלשה יחסית, החוזק נמוך יחסית וההיצמדות בין הקצף לעור אינה מספקת יחסית. המעקה העצמי בעל שכבת ליבת קצף של עור, עלות נמוכה, דרגת אינטגרציה גבוהה, והוא נמצא בשימוש נרחב בכלי רכב מסחריים, אך קשה לקחת בחשבון את חוזק המשטח ואת הנוחות הכללית. משענת יד קשיחה למחצה מכוסה בעור PVC, העור מספק מגע ומראה טובים, והקצף החצי קשיח הפנימי בעל תחושה מצוינת, עמידות בפני פגיעות, ספיגת אנרגיה ועמידות להזדקנות, כך שהוא נמצא בשימוש נרחב יותר ויותר בשימוש ב פנים רכב נוסעים.
במאמר זה מתוכננת הנוסחה הבסיסית של קצף פוליאוריטן חצי קשיח עבור מעקות לרכב, והשיפור שלה נחקר על בסיס זה.
קטע נסיוני
חומר גלם עיקרי
פוליאתר פוליאול A (ערך הידרוקסיל 30 ~ 40 מ"ג/גרם), פוליאול פולימרי B (ערך הידרוקסיל 25 ~ 30 מ"ג/גרם) : Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI שונה [diphenylmethane diisocyanate, w (NCO) הוא 25%~30%], זרז מרוכב, מפזר הרטבה (סוכן 3), נוגד חמצון A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, וכו'; חומר מפזר הרטבה (סוכן 1), חומר מפיץ הרטבה (סוכן 2): Byke Chemical. חומרי הגלם הנ"ל הם בדרגה תעשייתית. עור בטנת PVC: Changshu Ruihua.
ציוד ומכשירים עיקריים
מיקסר מהיר מסוג Sdf-400, איזון אלקטרוני מסוג AR3202CN, תבנית אלומיניום (10 ס"מ×10 ס"מ×1 ס"מ, 10 ס"מ×10 ס"מ×5 ס"מ), תנור מפוח חשמלי מסוג 101-4AB, מכונת מתח אוניברסלית אלקטרונית מסוג KJ-1065, סופר מסוג 501A תֶרמוֹסטָט.
הכנת נוסחה ודוגמא בסיסית
הניסוח הבסיסי של קצף פוליאוריטן קשיח למחצה מוצג בטבלה 1.
הכנת דגימת בדיקת המאפיינים המכניים: הפוליאתר המרוכב (חומר A) הוכן לפי נוסחת התכנון, מעורבב עם ה-MDI המותאם בפרופורציה מסוימת, ערבוב עם מכשיר ערבוב מהיר (3000r/min) למשך 3~5s , לאחר מכן שפכו לתוך התבנית המתאימה לקצף, ופתחו את התבנית תוך זמן מסוים כדי לקבל את המדגם יצוק קצף פוליאוריטן למחצה.
הכנת המדגם לבדיקת ביצועי ההדבקה: שכבת עור PVC מונחת בתבנית התחתונה של התבנית, והפוליאתר המשולב וה-MDI המותאם מערבבים בפרופורציה, תוך בחישה על ידי מכשיר ערבוב מהיר (3,000 סל"ד לדקה) ) במשך 3 ~ 5 שניות, ואז שפכו לתוך פני העור, והתבנית נסגרת, וקצף הפוליאוריתן עם העור נוצר תוך זמן מסוים.
מבחן ביצועים
מאפיינים מכניים: 40%CLD (קשיות דחיסה) לפי בדיקת תקן ISO-3386; חוזק מתיחה והתארכות בשבירה נבדקים לפי תקן ISO-1798; חוזק הקריעה נבדק על פי תקן ISO-8067. ביצועי הדבקה: מכונת המתח האוניברסלית האלקטרונית משמשת לקילוף העור ולהקצף ב-180 מעלות בהתאם לתקן של יצרן OEM.
ביצועי התיישנות: בדוק את אובדן התכונות המכניות ותכונות ההדבקה לאחר 24 שעות של יישון ב-120℃ בהתאם לטמפרטורה הסטנדרטית של יצרן OEM.
תוצאות ודיון
רכוש מכני
על ידי שינוי היחס בין פוליאתר פוליאול A לפוליאול פוליאול B בנוסחה הבסיסית, נחקרה ההשפעה של מינון פוליאתר שונה על התכונות המכניות של קצף פוליאוריטן קשיח למחצה, כפי שמוצג בטבלה 2.
ניתן לראות מהתוצאות בטבלה 2 שליחס בין פוליאתר פוליאול A לפוליול פוליאול B יש השפעה משמעותית על התכונות המכניות של קצף פוליאוריטן. כאשר היחס בין פוליאתר פוליאול A לפוליול פוליאול B עולה, ההתארכות בשבירה גדלה, קשיות הלחיצה יורדת במידה מסוימת וחוזק המתיחה וחוזק הקריעה משתנים מעט. השרשרת המולקולרית של פוליאוריטן מורכבת בעיקר מקטע רך ומקטע קשה, מקטע רך מפוליול ומקטע קשה מקשר קרבמט. מצד אחד, המשקל המולקולרי היחסי וערך ההידרוקסיל של שני הפוליאולים שונים, מצד שני, הפוליאל פוליאול B הוא פוליאתר פוליאול שונה על ידי אקרילוניטריל וסטירן, והקשיחות של מקטע השרשרת משתפרת עקב קיומה של טבעת בנזן, בעוד שהפוליול פוליאול B מכיל חומרים מולקולריים קטנים, מה שמגביר את שבירות הקצף. כאשר פוליאתר פוליול A הוא 80 חלקים ופוליאול פוליאול B הוא 10 חלקים, התכונות המכניות המקיפות של הקצף טובות יותר.
רכוש מליטה
כמוצר בעל תדירות לחיצה גבוהה, המעקה יפחית משמעותית את נוחות החלקים אם הקצף והעור מתקלפים, ולכן נדרשים ביצועי ההדבקה של קצף פוליאוריטן ועור. על בסיס המחקר לעיל, נוספו חומרי פיזור הרטבה שונים כדי לבדוק את תכונות ההדבקה של הקצף והעור. התוצאות מוצגות בטבלה 3.
ניתן לראות מטבלה 3 שלמפזרי הרטבה שונים יש השפעות ברורות על כוח הקילוף בין הקצף לעור: קריסת קצף מתרחשת לאחר שימוש בתוסף 2, שעלולה להיגרם מפתיחה מוגזמת של הקצף לאחר הוספת תוסף. 2; לאחר השימוש בתוספים 1 ו-3, חוזק ההפשטה של דגימת החסר יש עלייה מסוימת, וחוזק ההפשטה של תוסף 1 גבוה בכ-17% מזה של הדגימה הריקה, וחוזק ההפשטה של תוסף 3 הוא גבוה בכ-25% מזה של המדגם הריק. ההבדל בין תוסף 1 לתוסף 3 נגרם בעיקר מההבדל בכושר ההרטבה של החומר המרוכב על פני השטח. באופן כללי, כדי להעריך את הרטיבות של נוזל על מוצק, זווית המגע היא פרמטר חשוב למדידת הרטיבות פני השטח. לכן, נבדקה זווית המגע בין החומר המרוכב לעור לאחר הוספת שני חומרי ההרטבה לעיל, והתוצאות הוצגו באיור 1.
ניתן לראות מאיור 1 שזווית המגע של מדגם ריק היא הגדולה ביותר, שהיא 27°, וזווית המגע של חומר עזר 3 היא הקטנה ביותר, שהיא רק 12°. זה מראה ששימוש בתוסף 3 יכול לשפר את יכולת ההרטבה של החומר המרוכב והעור במידה רבה יותר, וקל יותר להתפשט על פני העור, ולכן השימוש בתוסף 3 הוא בעל כוח הקילוף הגדול ביותר.
רכוש מזדקן
מוצרי מעקה נלחצים במכונית, תדירות החשיפה לאור השמש גבוהה, וביצועי ההזדקנות הם ביצועים חשובים נוספים שעל קצף המעקה הקשיח למחצה פוליאוריטן לקחת בחשבון. לכן, ביצועי ההזדקנות של הפורמולה הבסיסית נבדקו ומחקר השיפור בוצע, והתוצאות הוצגו בטבלה 4.
על ידי השוואת הנתונים בטבלה 4, ניתן למצוא שהמאפיינים המכניים ותכונות ההתקשרות של הנוסחה הבסיסית יורדים באופן משמעותי לאחר יישון תרמי ב-120℃: לאחר יישון במשך 12 שעות, אובדן של תכונות שונות מלבד צפיפות (אותה להלן) הוא 13%~16%; אובדן הביצועים של הזדקנות 24 שעות הוא 23% ~ 26%. מצוין שתכונת ההזדקנות בחום של הפורמולה הבסיסית אינה טובה, וניתן לשפר את תכונת ההזדקנות בחום של הפורמולה המקורית על ידי הוספת A class של נוגד חמצון A לפורמולה. באותם תנאי ניסוי לאחר הוספת נוגד חמצון A, אובדן תכונות שונות לאחר 12 שעות היה 7%~8%, ואובדן תכונות שונות לאחר 24 שעות היה 13%~16%. הירידה בתכונות המכניות נובעת בעיקר מסדרה של תגובות שרשרת המופעלות על ידי שבירת קשרים כימיים ורדיקלים חופשיים פעילים במהלך תהליך ההזדקנות התרמי, וכתוצאה מכך שינויים מהותיים במבנה או בתכונות של החומר המקורי. מצד אחד, הירידה בביצועי ההדבקה נובעת מהירידה בתכונות המכניות של הקצף עצמו, מצד שני, מכיוון שעור ה-PVC מכיל מספר רב של חומרי פלסטיק, והפלסטיקאי נודד אל פני השטח במהלך התהליך. של הזדקנות חמצן תרמית. תוספת של נוגדי חמצון יכולה לשפר את תכונות ההזדקנות התרמית שלו, בעיקר בגלל שנוגדי חמצון יכולים לחסל רדיקלים חופשיים חדשים שנוצרו, לעכב או לעכב את תהליך החמצון של הפולימר, כדי לשמור על התכונות המקוריות של הפולימר.
ביצועים מקיפים
על סמך התוצאות הנ"ל תוכננה הנוסחה האופטימלית והוערכו תכונותיה השונות. הביצועים של הפורמולה הושוו לאלו של קצף המעקה הפוליאוריטן הגבוה הכללי. התוצאות מוצגות בטבלה 5.
כפי שניתן לראות מטבלה 5, לביצועים של הנוסחה האופטימלית של קצף פוליאוריטן חצי קשיח יש יתרונות מסוימים על פני הנוסחאות הבסיסיות והכלליות, והיא מעשית יותר, והיא מתאימה יותר ליישום מעקות ביצועים גבוהים.
מַסְקָנָה
התאמת כמות הפוליאתר ובחירת מפזר הרטבה ונוגדי חמצון מתאימים יכולים להעניק לקצף הפוליאוריתן הקשיח למחצה תכונות מכניות טובות, תכונות התיישנות בחום מעולות וכן הלאה. בהתבסס על הביצועים המצוינים של הקצף, ניתן ליישם מוצר קצף חצי קשיח פוליאוריתן בעל ביצועים גבוהים על חומרי חיץ לרכב כגון מעקות ושולחנות מכשירים.
זמן פרסום: 25 ביולי 2024