Préparation et caractéristiques de la mousse semi-rigide en polyuréthane pour mains courantes automobiles hautes performances.
L'accoudoir est un élément essentiel de l'habitacle. Il permet de pousser et de tirer la porte, tout en maintenant le bras de la personne à l'intérieur. En cas d'urgence, en cas de collision entre la voiture et la rampe, les rampes souples en polyuréthane et en PP (polypropylène) modifié, ABS (polyacrylonitrile-butadiène-styrène) et autres plastiques durs offrent une bonne élasticité et un bon amorti, réduisant ainsi les blessures. Les rampes en mousse souple de polyuréthane offrent un toucher agréable et une belle texture, améliorant ainsi le confort et l'esthétique de l'habitacle. Par conséquent, avec le développement de l'industrie automobile et l'augmentation des exigences en matière de matériaux intérieurs, les avantages de la mousse souple de polyuréthane pour les rampes automobiles deviennent de plus en plus évidents.
Il existe trois types de mains courantes souples en polyuréthane : la mousse haute résilience, la mousse auto-enrobée et la mousse semi-rigide. La surface extérieure des mains courantes haute résilience est recouverte d'une peau en PVC (polychlorure de vinyle), tandis que l'intérieur est en mousse polyuréthane haute résilience. Le support de la mousse est relativement faible, sa résistance est faible et l'adhérence entre la mousse et la peau est relativement insuffisante. La main courante auto-enrobée, dotée d'une couche centrale en mousse, est économique et offre un haut degré d'intégration. Elle est largement utilisée dans les véhicules utilitaires. Cependant, la résistance de la surface et le confort global sont difficiles à prendre en compte. L'accoudoir semi-rigide est recouvert d'une peau en PVC, agréable au toucher et esthétique, tandis que la mousse semi-rigide interne offre un excellent toucher, une excellente résistance aux chocs, une bonne absorption d'énergie et une bonne résistance au vieillissement. C'est pourquoi elle est de plus en plus utilisée dans les intérieurs de voitures particulières.
Dans cet article, la formule de base de la mousse semi-rigide de polyuréthane pour les 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% ~ 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. Revêtement 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 thermostat de type 501A.
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 de test des 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 (3000r/min) pendant 3 à 5 s, puis versé dans le moule correspondant pour faire 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 liaison : une couche de peau en PVC est placée dans la matrice inférieure du moule, et le polyéther combiné et le MDI modifié sont mélangés proportionnellement, agités par un dispositif d'agitation à grande vitesse (3 000 tr/min) pendant 3 à 5 s, puis versés sur la surface de la peau, et le moule est fermé, et la mousse de polyuréthane avec la peau est moulée dans un certain temps.
Test de performance
Propriétés mécaniques : 40 % CLD (dureté à la compression) selon la norme 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. Performances 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.
Performances de vieillissement : Testez la perte des propriétés mécaniques et des 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 indiqué dans le tableau 2.
Les résultats du tableau 2 montrent que le rapport polyéther polyol A/polymère polyol B a un effet significatif sur les propriétés mécaniques de la mousse de polyuréthane. Lorsque ce rapport augmente, l'allongement à la rupture augmente, la dureté à la compression diminue légèrement, et la résistance à la traction et à la déchirure varie peu. La chaîne moléculaire du polyuréthane est principalement constituée d'un segment souple et d'un segment dur, le segment souple étant issu du polyol et le segment dur d'une liaison carbamate. D'une part, la masse moléculaire relative et l'indice d'hydroxyle des deux polyols sont différents. D'autre part, le polymère polyol B est un polyéther polyol modifié par l'acrylonitrile et le styrène, et la rigidité du segment de chaîne est améliorée grâce à la présence d'un cycle benzénique, tandis que le polymère polyol B contient des substances de petite taille, ce qui augmente la fragilité de la mousse. Lorsque 80 parts de polyéther polyol A et 10 parts de polymère polyol B, les propriétés mécaniques globales de la mousse sont meilleures.
Propriété de liaison
En tant que produit soumis à une fréquence de pressage élevée, la main courante réduit considérablement le confort des pièces si la mousse et le revêtement se décollent. Il est donc essentiel d'assurer l'adhérence de la mousse polyuréthane et du revêtement. Sur la base de ces recherches, différents dispersants mouillants ont été ajoutés pour tester les propriétés d'adhérence de la mousse et du revêtement. Les résultats sont présentés dans le tableau 3.
Le tableau 3 montre que différents dispersants mouillants ont des effets évidents sur la force de pelage entre la mousse et la peau : l'affaissement de la mousse se produit après l'utilisation de l'additif 2, ce qui peut être dû à une ouverture excessive de la mousse après l'ajout de l'additif 2 ; après l'utilisation des additifs 1 et 3, la résistance au pelage de l'échantillon témoin augmente légèrement. Celle de l'additif 1 est supérieure d'environ 17 % à celle de l'échantillon témoin, et celle de l'additif 3 est supérieure d'environ 25 % à celle de l'échantillon témoin. La différence entre l'additif 1 et l'additif 3 est principalement due à la différence de mouillabilité du matériau composite en surface. En général, 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 sont présentés à la figure 1.
La figure 1 montre que l'angle de contact de l'échantillon vierge est maximal (27°) et que celui de l'additif 3 est minimal (12°). Cela montre que l'utilisation de l'additif 3 améliore considérablement la mouillabilité du matériau composite et de la peau, et facilite son étalement sur la peau. Il offre donc la plus grande force de pelage.
Propriété vieillissante
Les produits de main courante sont pressés en cabine, exposés fréquemment au soleil, et la résistance au vieillissement est un autre critère important à prendre en compte pour la mousse de polyuréthane semi-rigide pour main courante. Par conséquent, la résistance au vieillissement de la formule de base a été testée et une étude d'amélioration a été réalisée. Les résultats sont présentés dans le tableau 4.
Français En comparant les données du Tableau 4, on peut constater que les propriétés mécaniques et les propriétés de liaison de la formule de base sont significativement diminuées après vieillissement thermique à 120℃ : après vieillissement pendant 12h, la perte de diverses propriétés à l'exception de la densité (la même ci-dessous) est de 13%~16% ; La perte de performance de vieillissement de 24h est de 23%~26%. Il est indiqué que la propriété de vieillissement thermique de la formule de base n'est pas bonne, et la propriété de vieillissement thermique de la formule originale peut être évidemment améliorée par l'ajout d'une classe d'antioxydant A à la formule. Dans les mêmes conditions expérimentales après l'ajout d'antioxydant A, la perte de diverses propriétés après 12h était de 7%~8%, et la perte de diverses propriétés après 24h était de 13%~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 pendant le 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 collage est due à la dégradation des propriétés mécaniques de la mousse elle-même. D'autre part, la peau du PVC contient une quantité importante de plastifiants, qui migrent vers la surface lors du vieillissement thermique à l'oxygène. L'ajout d'antioxydants peut améliorer ses propriétés de vieillissement thermique, notamment en éliminant les radicaux libres nouvellement générés, en retardant ou en inhibant le processus d'oxydation du polymère, préservant ainsi ses propriétés d'origine.
Performance globale
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 polyuréthane à haut rebond pour main courante. 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 elles sont plus pratiques et plus adaptées à l'application de mains courantes hautes performances.
Conclusion
L'ajustement de la quantité de polyéther et le choix d'un dispersant mouillant et d'un antioxydant performants confèrent à la mousse de polyuréthane semi-rigide de bonnes propriétés mécaniques et une excellente résistance au vieillissement thermique. Grâce à ses excellentes performances, cette mousse de polyuréthane semi-rigide haute performance peut être utilisée pour la fabrication de matériaux de protection pour automobiles, tels que les rampes et les tables d'instruments.
Date de publication : 25 juillet 2024