Polüuretaanist pooljäika vahu valmistamine ja omadused kõrgjõudlusega autokäsipuude jaoks.
Auto salongi käetugi on kabiini oluline osa, mis täidab ukse lükkamise ja tõmbamise ning inimese käe autosse asetamise rolli. Hädaolukorras, kui auto ja käsipuu kokku põrkavad, pakuvad polüuretaanist pehmest käsipuust ja modifitseeritud PP-st (polüpropüleenist), ABS-ist (polüakrüülnitriil-butadieen-stüreen) ja muudest kõvadest plastmaterjalidest käsipuud head elastsust ja puhvrit, vähendades seeläbi vigastusi. Polüuretaanist pehmest vahust käsipuud pakuvad head käetunnetust ja ilusat pinnatekstuuri, parandades seeläbi kabiini mugavust ja ilu. Seetõttu on autotööstuse arengu ja inimeste sisustusmaterjalide nõudmiste paranemisega polüuretaanist pehme vahu eelised autokäsipuudes üha ilmsemaks muutunud.
Polüuretaanist pehmeid käsipuid on kolme tüüpi: suure vastupidavusega vaht, isekoorunud vaht ja pooljäik vaht. Suure vastupidavusega käsipuude välispind on kaetud PVC (polüvinüülkloriid) kattekihiga ja sisemus on polüuretaanist suure vastupidavusega vaht. Vahtmaterjali tugi on suhteliselt nõrk, tugevus on suhteliselt madal ja vahu ja kattekihi vaheline nakkuvus on suhteliselt ebapiisav. Isekooritud käsipuul on vahtmaterjalist südamikukiht, see on odav, kõrge integreerimisastmega ja seda kasutatakse laialdaselt tarbesõidukites, kuid pinna tugevust ja üldist mugavust on raske arvestada. Pooljäik käetugi on kaetud PVC kattekihiga, mis annab hea puudutuse ja välimuse ning sisemisel pooljäigal vahtmaterjalil on suurepärane tunnetus, löögikindlus, energia neeldumine ja vananemiskindlus, mistõttu seda kasutatakse üha laialdasemalt sõiduautode salongides.
Selles töös on välja töötatud auto käsipuude polüuretaanist pooljäika vahu põhivalem ja selle põhjal uuritakse selle täiustamist.
Eksperimentaalne osa
Peamine tooraine
Polüeeterpolüool A (hüdroksüülarv 30–40 mg/g), polümeerpolüool B (hüdroksüülarv 25–30 mg/g): Wanhua Chemical Group Co., LTD. Modifitseeritud MDI [difenüülmetaandiisotsüanaat, w(NCO) on 25–30%], komposiitkatalüsaator, märgav dispergaator (aine 3), antioksüdant A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou jne.; Niisutav dispergaator (aine 1), märgav dispergaator (aine 2): Byke Chemical. Ülaltoodud toorained on tööstusliku kvaliteediga. PVC vooder: Changshu Ruihua.
Peamised seadmed ja instrumendid
Sdf-400 tüüpi kiire mikser, AR3202CN tüüpi elektrooniline kaal, alumiiniumvorm (10cm × 10cm × 1cm, 10cm × 10cm × 5cm), 101-4AB tüüpi elektriline puhuriga ahi, KJ-1065 tüüpi elektrooniline universaalne pingutusmasin, 501A tüüpi supertermostaat.
Põhivalemi ja proovi ettevalmistamine
Pooljäika polüuretaanvahu põhikoostis on näidatud tabelis 1.
Mehaaniliste omaduste testproovi ettevalmistamine: komposiitpolüeeter (A-materjal) valmistati vastavalt kavandatud valemile, segati modifitseeritud MDI-ga teatud vahekorras, segati kiire segamisseadmega (3000 p/min) 3–5 sekundit, valati seejärel vastavasse vormi vahustamiseks ja vorm avati teatud aja jooksul, et saada pooljäik polüuretaanvahust vormitud proov.
Proovi ettevalmistamine liimimisvõime testiks: vormi alumisse stantsi asetatakse PVC-kiht ja polüeeter ning modifitseeritud MDI segatakse vahekorras, segatakse kiire segamisseadmega (3000 p/min) 3–5 sekundit, seejärel valatakse kihi pinnale, vorm suletakse ja polüuretaanvaht koos kihiga vormitakse teatud aja jooksul.
Jõudlustest
Mehaanilised omadused: 40%CLD (survekõvadus) vastavalt ISO-3386 standardile; Tõmbetugevust ja katkevenivust testitakse vastavalt ISO-1798 standardile; Rebenemistugevust testitakse vastavalt ISO-8067 standardile. Liimimisomadused: Elektroonilist universaalset pingutusmasinat kasutatakse naha ja vahu 180° koorimiseks vastavalt originaalvaruosade tootja standardile.
Vananemisomadused: testige mehaaniliste omaduste ja sidumisomaduste kadu pärast 24-tunnist vanandamist temperatuuril 120 ℃ vastavalt originaalseadmete tootja standardtemperatuurile.
Tulemused ja arutelu
Mehaaniline omadus
Polüeeterpolüool A ja polümeerpolüool B suhte muutmisega põhivalemis uuriti erineva polüeetri annuse mõju pooljäika polüuretaanvahu mehaanilistele omadustele, nagu on näidatud tabelis 2.
Tabelis 2 esitatud tulemustest on näha, et polüeeterpolüooli A ja polümeerpolüooli B suhe mõjutab oluliselt polüuretaanvahu mehaanilisi omadusi. Kui polüeeterpolüooli A ja polümeerpolüooli B suhe suureneb, suureneb katkevenivus, survetugevus väheneb teatud määral ning tõmbetugevus ja rebenemistugevus muutuvad vähe. Polüuretaani molekulaahel koosneb peamiselt pehmest ja kõvast segmendist, pehmest segmendist polüoolist ja kõvast segmendist karbamaatsidemest. Ühelt poolt on kahe polüooli suhteline molekulmass ja hüdroksüülarv erinevad, teiselt poolt on polümeerpolüool B akrüülnitriili ja stüreeniga modifitseeritud polüeeterpolüool ning ahela segmendi jäikus on benseenitsükli olemasolu tõttu paranenud, samas kui polümeerpolüool B sisaldab väikesemolekulaarseid aineid, mis suurendavad vahu haprust. Kui polüeeterpolüooli A on 80 osa ja polümeerpolüooli B on 10 osa, on vahu üldised mehaanilised omadused paremad.
Kinnisvara sidumise
Kuna tegemist on suure pressimissagedusega tootega, vähendab käsipuu vaht ja katte koorumisel oluliselt detailide mugavust, seega on polüuretaanvahu ja katte nakkuvus vajalik. Eeltoodud uuringu põhjal lisati vahu ja katte nakkeomaduste testimiseks erinevaid märgavaid dispergeerivaid aineid. Tulemused on esitatud tabelis 3.
Tabelist 3 on näha, et erinevatel märgavatel dispergeerivatel ainetel on vahu ja naha vahelisele koorumisjõule ilmne mõju: vahu kokkuvarisemine toimub pärast lisandi 2 kasutamist, mis võib olla põhjustatud vahu liigsest avanemisest pärast lisandi 2 lisamist; pärast lisandite 1 ja 3 kasutamist on pimeproovi eraldustugevus teatud määral suurenenud ning lisandi 1 eraldustugevus on umbes 17% kõrgem kui pimeproovil ja lisandi 3 eraldustugevus on umbes 25% kõrgem kui pimeproovil. Lisandi 1 ja lisandi 3 erinevus tuleneb peamiselt komposiitmaterjali märguvuse erinevusest pinnal. Üldiselt on vedeliku märguvuse hindamisel tahkel pinnal oluline parameeter pinna märguvuse mõõtmiseks kontaktnurk. Seetõttu testiti komposiitmaterjali ja naha vahelist kokkupuutenurka pärast kahe ülaltoodud märgava dispergeeriva aine lisamist ning tulemused on näidatud joonisel 1.
Jooniselt 1 on näha, et pimeproovi kokkupuutenurk on suurim, mis on 27°, ja abiaine 3 kokkupuutenurk on väikseim, mis on vaid 12°. See näitab, et lisandi 3 kasutamine võib parandada komposiitmaterjali ja naha märguvust suuremal määral ning seda on naha pinnale lihtsam laiali määrida, seega on lisandi 3 kasutamisel suurim koorimisjõud.
Vananev vara
Käsipuutooted pressitakse autos, päikesevalguse käes viibimise sagedus on suur ja vananemiskindlus on veel üks oluline omadus, mida polüuretaanist pooljäiga käsipuuvahu puhul tuleb arvestada. Seetõttu testiti põhivalemi vananemiskindlust ja viidi läbi täiustusuuring ning tulemused on esitatud tabelis 4.
Tabelis 4 esitatud andmete võrdlemisel võib leida, et põhivalemi mehaanilised omadused ja sidumisomadused on pärast termilist vanandamist temperatuuril 120 ℃ märkimisväärselt vähenenud: pärast 12-tunnist vanandamist on mitmesuguste omaduste, välja arvatud tiheduse (sama allpool), kadu 13–16%; 24-tunnise vanandamise jõudluse kadu on 23–26%. See näitab, et põhivalemi kuumvanandamise omadus ei ole hea ja algse valemi kuumvanandamise omadust saab oluliselt parandada, lisades valemile A-klassi antioksüdanti A. Samades katsetingimustes oli pärast antioksüdant A lisamist mitmesuguste omaduste kadu 12 tunni pärast 7–8% ja 24 tunni pärast 13–16%. Mehaaniliste omaduste langus on peamiselt tingitud keemiliste sidemete purunemise ja aktiivsete vabade radikaalide poolt termilise vanandamise käigus käivitatud ahelreaktsioonide seeriast, mille tulemuseks on algse aine struktuuri või omaduste põhjalik muutus. Ühelt poolt on liimimisvõime langus tingitud vahu enda mehaaniliste omaduste langusest, teisalt aga sellest, et PVC-kest sisaldab suures koguses plastifikaatoreid ja plastifikaator liigub termilise hapnikuga vanandamise käigus pinnale. Antioksüdantide lisamine võib parandada selle termilise vananemise omadusi, peamiselt seetõttu, et antioksüdandid võivad kõrvaldada äsja tekkinud vabu radikaale, aeglustada või pärssida polümeeri oksüdatsiooniprotsessi, säilitades seeläbi polümeeri algsed omadused.
Põhjalik jõudlus
Eeltoodud tulemuste põhjal töötati välja optimaalne valem ja hinnati selle erinevaid omadusi. Valemi toimivust võrreldi üldise polüuretaanist suure tagasilöögikindlusega käsipuuvahu toimivusega. Tulemused on esitatud tabelis 5.
Nagu tabelist 5 näha, on optimaalse pooljäika polüuretaanvahu valemi toimivusel teatud eelised põhi- ja üldvalemite ees ning see on praktilisem ja sobib paremini suure jõudlusega käsipuude paigaldamiseks.
Kokkuvõte
Polüeetri koguse reguleerimine ja kvalifitseeritud märgava dispergeeriva aine ning antioksüdandi valimine võib anda pooljäikale polüuretaanvahule head mehaanilised omadused, suurepärased kuumuskindlad omadused jne. Tänu vahu suurepärastele omadustele saab seda kõrgjõudlusega polüuretaanist pooljäika vahttoodet kasutada autotööstuse puhvermaterjalidel, näiteks käsipuudel ja instrumentide laudadel.
Postituse aeg: 25. juuli 2024