Préparation et caractéristiques de la mousse semi-rigide de polyuréthane pour mains courantes automobiles hautes performances.
L'accoudoir à l'intérieur de la voiture est une partie importante de la cabine, qui joue le rôle de pousser et de tirer la porte et de placer le bras de la personne dans la voiture. En cas d'urgence, lorsque la voiture et la main courante entrent en collision, la main courante souple en polyuréthane et le PP modifié (polypropylène), l'ABS (polyacrylonitrile - butadiène - styrène) et autres mains courantes en plastique dur peuvent fournir une bonne élasticité et un bon tampon, réduisant ainsi les blessures. Les mains courantes en mousse souple de polyuréthane peuvent offrir une bonne sensation de main et une belle texture de surface, améliorant ainsi le confort et la beauté du cockpit. Par conséquent, avec le développement de l'industrie automobile et l'amélioration des exigences des gens en matière de matériaux intérieurs, les avantages de la mousse souple de polyuréthane dans les mains courantes automobiles deviennent de plus en plus évidents.
Il existe trois sortes de mains courantes souples en polyuréthane : la mousse haute résilience, la mousse auto-croûtante et la mousse semi-rigide. La surface extérieure des mains courantes haute résilience est recouverte d'une peau en PVC (chlorure de polyvinyle) et l'intérieur est en mousse polyuréthane haute résilience. Le support de la mousse est relativement faible, la résistance est relativement faible et l'adhésion entre la mousse et la peau est relativement insuffisante. La main courante à peau unique a une couche de peau centrale en mousse, un faible coût, un degré d'intégration élevé et est largement utilisée dans les véhicules utilitaires, mais il est difficile de prendre en compte la résistance de la surface et le confort général. L'accoudoir semi-rigide est recouvert d'une peau en PVC, la peau offre un bon toucher et une bonne apparence, et la mousse semi-rigide interne a une excellente sensation, une excellente résistance aux chocs, une absorption d'énergie et une résistance au vieillissement, elle est donc de plus en plus largement utilisée dans l'utilisation de intérieur d'une voiture de tourisme.
Dans cet article, la formule de base de la mousse de polyuréthane semi-rigide pour mains courantes d'automobile est conçue et son amélioration est étudiée sur cette base.
Section expérimentale
Matière première principale
Polyéther polyol A (indice d'hydroxyle 30 ~ 40 mg/g), polymère polyol B (indice d'hydroxyle 25 ~ 30 mg/g) : Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI modifié [diisocyanate de diphénylméthane, w (NCO) est de 25 % à 30 %], catalyseur composite, dispersant mouillant (agent 3), antioxydant A : Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou, etc. ; Dispersant mouillant (Agent 1), dispersant mouillant (Agent 2) : Byke Chemical. Les matières premières ci-dessus sont de qualité industrielle. Peau de doublure en PVC : Changshu Ruihua.
Principaux équipements et instruments
Mélangeur à grande vitesse de type Sdf-400, balance électronique de type AR3202CN, moule en aluminium (10 cm × 10 cm × 1 cm, 10 cm × 10 cm × 5 cm), four soufflant électrique de type 101-4AB, machine de tension universelle électronique de type KJ-1065, super type 501A thermostat.
Préparation de la formule de base et de l'échantillon
La formulation de base de la mousse de polyuréthane semi-rigide est présentée dans le tableau 1.
Préparation de l'échantillon d'essai de propriétés mécaniques : le polyéther composite (matériau A) a été préparé selon la formule de conception, mélangé avec le MDI modifié dans une certaine proportion, agité avec un dispositif d'agitation à grande vitesse (3 000 tr/min) pendant 3 à 5 s. , puis versé dans le moule correspondant pour mousser et ouvert le moule dans un certain temps pour obtenir l'échantillon moulé en mousse de polyuréthane semi-rigide.
Préparation de l'échantillon pour le test de performance de collage : une couche de peau de PVC est placée dans la matrice inférieure du moule, et le polyéther combiné et le MDI modifié sont mélangés en proportion, agités par un dispositif d'agitation à grande vitesse (3 000 tr/min ) pendant 3 à 5 s, puis versé sur la surface de la peau, le moule est fermé et la mousse de polyuréthane avec la peau est moulée dans un certain temps.
Test de performances
Propriétés mécaniques : 40 %CLD (dureté en compression) selon test standard ISO-3386 ; La résistance à la traction et l'allongement à la rupture sont testés selon la norme ISO-1798 ; La résistance à la déchirure est testée selon la norme ISO-8067. Performance de collage : La machine de tension universelle électronique est utilisée pour peler la peau et la mousse à 180° selon la norme d'un OEM.
Performance de vieillissement : Testez la perte de propriétés mécaniques et de propriétés de liaison après 24 heures de vieillissement à 120 ℃ selon la température standard d'un OEM.
Résultats et discussion
Propriété mécanique
En modifiant le rapport entre le polyéther polyol A et le polymère polyol B dans la formule de base, l'influence de différents dosages de polyéther sur les propriétés mécaniques de la mousse de polyuréthane semi-rigide a été explorée, comme le montre le tableau 2.
Il ressort des résultats du tableau 2 que le rapport du polyéther polyol A au polymère polyol B a un effet significatif sur les propriétés mécaniques de la mousse de polyuréthane. Lorsque le rapport du polyéther polyol A au polymère polyol B augmente, l'allongement à la rupture augmente, la dureté en compression diminue dans une certaine mesure et la résistance à la traction et à la déchirure change peu. La chaîne moléculaire du polyuréthane se compose principalement d'un segment mou et d'un segment dur, d'un segment mou provenant du polyol et d'un segment dur provenant d'une liaison carbamate. D'une part, le poids moléculaire relatif et l'indice d'hydroxyle des deux polyols sont différents, d'autre part, le polymère polyol B est un polyéther polyol modifié par de l'acrylonitrile et du styrène, et la rigidité du segment de chaîne est améliorée grâce à existence d'un cycle benzénique, tandis que le polymère polyol B contient de petites substances moléculaires, ce qui augmente la fragilité de la mousse. Lorsque le polyéther polyol A est constitué de 80 parties et le polymère polyol B de 10 parties, les propriétés mécaniques globales de la mousse sont meilleures.
Propriété de liaison
En tant que produit à haute fréquence de pression, la main courante réduira considérablement le confort des pièces si la mousse et la peau se décollent, c'est pourquoi les performances de liaison de la mousse de polyuréthane et de la peau sont requises. Sur la base des recherches ci-dessus, différents dispersants mouillants ont été ajoutés pour tester les propriétés d'adhésion de la mousse et de la peau. Les résultats sont présentés dans le tableau 3.
Il ressort du tableau 3 que différents dispersants mouillants ont des effets évidents sur la force de pelage entre la mousse et la peau : L'effondrement de la mousse se produit après l'utilisation de l'additif 2, qui peut être provoqué par une ouverture excessive de la mousse après l'ajout de l'additif. 2 ; Après l'utilisation des additifs 1 et 3, la résistance au décapage de l'échantillon vierge a une certaine augmentation, et la résistance au décapage de l'additif 1 est d'environ 17 % supérieure à celle de l'échantillon blanc, et la résistance au décapage de l'additif 3 est environ 25 % supérieure à celle de l'échantillon blanc. La différence entre l'additif 1 et l'additif 3 est principalement due à la différence de mouillabilité du matériau composite en surface. De manière générale, pour évaluer la mouillabilité d'un liquide sur un solide, l'angle de contact est un paramètre important pour mesurer la mouillabilité de la surface. Par conséquent, l'angle de contact entre le matériau composite et la peau après l'ajout des deux dispersants mouillants ci-dessus a été testé et les résultats ont été présentés sur la figure 1.
Il ressort de la figure 1 que l'angle de contact de l'échantillon à blanc est le plus grand, soit 27°, et que l'angle de contact de l'agent auxiliaire 3 est le plus petit, soit seulement 12°. Cela montre que l'utilisation de l'additif 3 peut améliorer davantage la mouillabilité du matériau composite et de la peau, et qu'il est plus facile à étaler sur la surface de la peau, de sorte que l'utilisation de l'additif 3 a la plus grande force de pelage.
Propriété vieillissante
Les produits de main courante sont pressés dans la voiture, la fréquence d'exposition au soleil est élevée et la performance de vieillissement est une autre performance importante que la mousse de main courante semi-rigide en polyuréthane doit prendre en compte. Par conséquent, les performances de vieillissement de la formule de base ont été testées et l'étude d'amélioration a été réalisée, et les résultats ont été présentés dans le tableau 4.
En comparant les données du tableau 4, on constate que les propriétés mécaniques et les propriétés d'adhérence de la formule de base sont significativement diminuées après vieillissement thermique à 120℃ : après vieillissement de 12h, perte de diverses propriétés sauf la densité (la même ci-dessous) est de 13 % à 16 % ; La perte de performance du vieillissement sur 24 heures est de 23 % à 26 %. Il est indiqué que la propriété de vieillissement thermique de la formule de base n'est pas bonne et que la propriété de vieillissement thermique de la formule originale peut être évidemment améliorée en ajoutant une classe A d'antioxydant A à la formule. Dans les mêmes conditions expérimentales après l'ajout de l'antioxydant A, la perte de diverses propriétés après 12 heures était de 7 % à 8 % et la perte de diverses propriétés après 24 heures était de 13 % à 16 %. La diminution des propriétés mécaniques est principalement due à une série de réactions en chaîne déclenchées par la rupture des liaisons chimiques et les radicaux libres actifs au cours du processus de vieillissement thermique, entraînant des changements fondamentaux dans la structure ou les propriétés de la substance d'origine. D'une part, la baisse des performances de liaison est due à la diminution des propriétés mécaniques de la mousse elle-même, d'autre part, car la peau en PVC contient une grande quantité de plastifiants, et le plastifiant migre vers la surface au cours du processus. du vieillissement thermique à l’oxygène. L'ajout d'antioxydants peut améliorer ses propriétés de vieillissement thermique, principalement parce que les antioxydants peuvent éliminer les radicaux libres nouvellement générés, retarder ou inhiber le processus d'oxydation du polymère, afin de maintenir les propriétés originales du polymère.
Performances complètes
Sur la base des résultats ci-dessus, la formule optimale a été conçue et ses différentes propriétés ont été évaluées. Les performances de la formule ont été comparées à celles de la mousse générale de main courante en polyuréthane à haut rebond. Les résultats sont présentés dans le tableau 5.
Comme le montre le tableau 5, les performances de la formule optimale de mousse de polyuréthane semi-rigide présentent certains avantages par rapport aux formules de base et générales, et elle est plus pratique et plus adaptée à l'application de mains courantes hautes performances.
Conclusion
L'ajustement de la quantité de polyéther et la sélection d'un dispersant mouillant et d'un antioxydant qualifiés peuvent conférer à la mousse de polyuréthane semi-rigide de bonnes propriétés mécaniques, d'excellentes propriétés de vieillissement thermique, etc. Basé sur les excellentes performances de la mousse, ce produit en mousse semi-rigide de polyuréthane haute performance peut être appliqué sur des matériaux tampons automobiles tels que les mains courantes et les tables d'instruments.
Heure de publication : 25 juillet 2024