การเตรียมและคุณลักษณะของโฟมโพลียูรีเทนกึ่งแข็งสำหรับราวจับรถยนต์สมรรถนะสูง
ที่วางแขนภายในรถเป็นส่วนสำคัญของห้องโดยสารซึ่งทำหน้าที่ผลักและดึงประตูและวางแขนของคนไว้ในรถ ในกรณีฉุกเฉิน เมื่อรถและการชนกันของราวจับ ราวจับแบบอ่อนโพลียูรีเทนและ PP (โพลีโพรพีลีนที่ดัดแปลง) ABS (โพลีอะคริโลไนไตรล์ - บิวทาไดอีน - สไตรีน) และราวจับพลาสติกแข็งอื่นๆ สามารถให้ความยืดหยุ่นและบัฟเฟอร์ที่ดี จึงช่วยลดการบาดเจ็บได้ ราวจับโฟมโพลียูรีเทนเนื้อนุ่มให้ความรู้สึกสบายมือและพื้นผิวที่สวยงาม จึงช่วยเพิ่มความสะดวกสบายและความสวยงามของห้องนักบิน ดังนั้น ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมยานยนต์และการปรับปรุงความต้องการของผู้คนสำหรับวัสดุตกแต่งภายใน ข้อดีของโฟมโพลียูรีเทนในราวจับของรถยนต์จึงมีความชัดเจนมากขึ้นเรื่อยๆ
ราวจับโพลียูรีเทนแบบอ่อนมีสามประเภท: โฟมความยืดหยุ่นสูง โฟมที่หุ้มตัวเอง และโฟมกึ่งแข็ง พื้นผิวด้านนอกของราวจับความยืดหยุ่นสูงหุ้มด้วยผิว PVC (โพลีไวนิลคลอไรด์) และด้านในเป็นโฟมโพลียูรีเทนความยืดหยุ่นสูง การรองรับของโฟมค่อนข้างอ่อน ความแข็งแรงค่อนข้างต่ำ และการยึดเกาะระหว่างโฟมกับผิวหนังค่อนข้างไม่เพียงพอ ราวจับแบบมีผิวตัวเองมีชั้นผิวแกนโฟม ต้นทุนต่ำ มีระดับการบูรณาการสูง และใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์เพื่อการพาณิชย์ แต่เป็นการยากที่จะคำนึงถึงความแข็งแรงของพื้นผิวและความสะดวกสบายโดยรวม ที่เท้าแขนกึ่งแข็งหุ้มด้วยผิว PVC ผิวให้สัมผัสและรูปลักษณ์ที่ดีและโฟมกึ่งแข็งภายในให้ความรู้สึกที่ดีเยี่ยม ทนต่อแรงกระแทก การดูดซับพลังงาน และความต้านทานต่อความชรา ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในการใช้ ภายในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล
ในบทความนี้ มีการออกแบบสูตรพื้นฐานของโฟมโพลียูรีเทนกึ่งแข็งสำหรับราวจับรถยนต์ และมีการศึกษาการปรับปรุงบนพื้นฐานนี้
ส่วนการทดลอง
วัตถุดิบหลัก
Polyether polyol A (ค่าไฮดรอกซิล 30 ~ 40 มก./กรัม), โพลีเมอร์โพลิออล B (ค่าไฮดรอกซิล 25 ~ 30 มก./กรัม) : Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI ดัดแปลง [diphenylmethane diisocyanate, w (NCO) คือ 25% ~ 30%], ตัวเร่งปฏิกิริยาคอมโพสิต, สารช่วยกระจายตัวแบบเปียก (ตัวแทน 3), สารต้านอนุมูลอิสระ A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou ฯลฯ ; สารช่วยกระจายตัวแบบเปียก (Agent 1), สารช่วยกระจายตัวแบบเปียก (Agent 2) : Byke Chemical วัตถุดิบข้างต้นเป็นเกรดอุตสาหกรรม ผิวซับใน PVC: Changshu Ruihua
อุปกรณ์และเครื่องมือหลัก
เครื่องผสมความเร็วสูงประเภท Sdf-400, เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ประเภท AR3202CN, แม่พิมพ์อลูมิเนียม (10 ซม. × 10 ซม. × 1 ซม., 10 ซม. × 10 ซม. × 5 ซม.), เตาอบเป่าลมไฟฟ้าประเภท 101-4AB, เครื่องปรับแรงตึงอเนกประสงค์แบบอิเล็กทรอนิกส์ประเภท KJ-1065, ประเภท 501A ซุปเปอร์ เทอร์โมสตัท
การเตรียมสูตรพื้นฐานและตัวอย่าง
สูตรพื้นฐานของโฟมโพลียูรีเทนกึ่งแข็งแสดงไว้ในตารางที่ 1
การเตรียมตัวอย่างทดสอบคุณสมบัติทางกล: เตรียมคอมโพสิตโพลีอีเทอร์ (วัสดุ A) ตามสูตรการออกแบบ ผสมกับ MDI ที่ดัดแปลงในสัดส่วนที่กำหนด กวนด้วยอุปกรณ์กวนความเร็วสูง (3000r/min) เป็นเวลา 3 ~ 5 วินาที จากนั้นเทลงในแม่พิมพ์ที่เกี่ยวข้องกับโฟม และเปิดแม่พิมพ์ภายในระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้ได้ตัวอย่างโฟมโพลียูรีเทนกึ่งแข็ง
การเตรียมตัวอย่างสำหรับการทดสอบประสิทธิภาพการยึดติด: วางชั้นของผิว PVC ไว้ในแม่พิมพ์ล่างของแม่พิมพ์ และผสมโพลีเอเทอร์และ MDI ที่ดัดแปลงเข้าด้วยกันตามสัดส่วน กวนด้วยอุปกรณ์กวนความเร็วสูง (3,000 รอบ/นาที ) เป็นเวลา 3 ~ 5 วินาที จากนั้นเทลงบนพื้นผิวของผิวหนัง และแม่พิมพ์จะปิดลง และโฟมโพลียูรีเทนกับผิวหนังจะถูกขึ้นรูปภายในระยะเวลาหนึ่ง
การทดสอบประสิทธิภาพ
คุณสมบัติทางกล: 40% CLD (ความแข็งอัด) ตามมาตรฐานการทดสอบ ISO-3386; ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวที่จุดขาดได้รับการทดสอบตามมาตรฐาน ISO-1798 ทดสอบความต้านทานการฉีกขาดตามมาตรฐาน ISO-8067 ประสิทธิภาพการติด: เครื่องปรับแรงตึงอเนกประสงค์แบบอิเล็กทรอนิกส์ใช้ในการลอกผิวหนังและโฟม 180° ตามมาตรฐานของ OEM
ประสิทธิภาพการเสื่อมสภาพ: ทดสอบการสูญเสียคุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติการยึดเกาะหลังจากอายุ 24 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 120°C ตามอุณหภูมิมาตรฐานของ OEM
ผลลัพธ์และการอภิปราย
สมบัติทางกล
โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนของโพลีอีเทอร์โพลีออล A และโพลีออลโพลีออล B ในสูตรพื้นฐาน ได้มีการสำรวจอิทธิพลของปริมาณโพลีอีเทอร์ที่แตกต่างกันต่อคุณสมบัติเชิงกลของโฟมโพลียูรีเทนกึ่งแข็ง ดังแสดงในตารางที่ 2
จะเห็นได้จากผลลัพธ์ในตารางที่ 2 ว่าอัตราส่วนของโพลีเอเทอร์โพลิออล A ต่อโพลีออล B มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกลของโฟมโพลียูรีเทน เมื่ออัตราส่วนของ polyether polyol A ต่อ polymer polyol B เพิ่มขึ้น การยืดตัวที่จุดขาดจะเพิ่มขึ้น ความแข็งของแรงอัดจะลดลงในระดับหนึ่ง และความต้านทานแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาดจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย สายโซ่โมเลกุลของโพลียูรีเทนส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนที่อ่อนและส่วนที่แข็ง ส่วนอ่อนจากโพลิออล และส่วนที่แข็งจากพันธะคาร์บาเมต ในอีกด้านหนึ่ง น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์และค่าไฮดรอกซิลของโพลีออลทั้งสองนั้นแตกต่างกัน ในทางกลับกัน โพลีออลโพลีออล B นั้นเป็นโพลีออลโพลีอีเทอร์ที่ดัดแปลงโดยอะคริโลไนไตรล์และสไตรีน และความแข็งแกร่งของส่วนของโซ่ได้รับการปรับปรุงเนื่องจาก การมีอยู่ของวงแหวนเบนซีน ในขณะที่พอลิเมอร์โพลิออลบีมีสารโมเลกุลขนาดเล็กซึ่งเพิ่มความเปราะบางของโฟม เมื่อโพลีเอเทอร์โพลิออล A มี 80 ส่วนและโพลีออลบีมี 10 ส่วน สมบัติทางกลที่ครอบคลุมของโฟมจะดีกว่า
ทรัพย์สินพันธะ
เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่มีความถี่ในการกดสูง ราวจับจะลดความสบายของชิ้นส่วนลงอย่างมากหากโฟมและผิวหนังลอกออก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีประสิทธิภาพการยึดเกาะของโฟมโพลียูรีเทนและผิวหนัง จากการวิจัยข้างต้น ได้มีการเติมสารช่วยกระจายตัวแบบเปียกต่างๆ เพื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดเกาะของโฟมและผิวหนัง ผลลัพธ์แสดงไว้ในตารางที่ 3
จะเห็นได้จากตารางที่ 3 ว่าสารช่วยกระจายตัวแบบเปียกที่แตกต่างกันมีผลชัดเจนต่อแรงลอกระหว่างโฟมและผิวหนัง: โฟมยุบตัวเกิดขึ้นหลังจากการใช้สารเติมแต่ง 2 ซึ่งอาจเกิดจากการเปิดโฟมมากเกินไปหลังจากการเติมสารเติมแต่ง 2; หลังจากใช้สารเติมแต่ง 1 และ 3 ความแข็งแรงในการลอกของตัวอย่างเปล่าจะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน และความแข็งแรงในการลอกของสารเติมแต่ง 1 นั้นสูงกว่าตัวอย่างเปล่าประมาณ 17% และความแข็งแรงในการลอกของสารเติมแต่ง 3 คือ สูงกว่าตัวอย่างเปล่าประมาณ 25% ความแตกต่างระหว่างสารเติมแต่ง 1 และสารเติมแต่ง 3 สาเหตุหลักมาจากความแตกต่างในความสามารถในการเปียกของวัสดุคอมโพสิตบนพื้นผิว โดยทั่วไป ในการประเมินความสามารถในการเปียกของของเหลวบนของแข็ง มุมสัมผัสเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการวัดความสามารถในการเปียกของพื้นผิว ดังนั้น มุมสัมผัสระหว่างวัสดุคอมโพสิตและผิวหนังหลังจากเติมสารช่วยกระจายตัวแบบเปียกสองตัวข้างต้นได้รับการทดสอบ และผลลัพธ์ถูกแสดงไว้ในรูปที่ 1
จากรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่ามุมสัมผัสของตัวอย่างเปล่ามีค่ามากที่สุด ซึ่งก็คือ 27° และมุมสัมผัสของสารเสริม 3 นั้นเล็กที่สุด ซึ่งก็คือเพียง 12° เท่านั้น นี่แสดงให้เห็นว่าการใช้สารเติมแต่ง 3 สามารถปรับปรุงความสามารถในการเปียกของวัสดุคอมโพสิตและผิวหนังได้ในระดับที่สูงขึ้น และง่ายต่อการแพร่กระจายบนพื้นผิวของผิวหนัง ดังนั้นการใช้สารเติมแต่ง 3 จึงมีแรงลอกมากที่สุด
ทรัพย์สินที่แก่ชรา
ผลิตภัณฑ์ราวจับถูกกดลงในรถ ความถี่ในการสัมผัสกับแสงแดดสูงและประสิทธิภาพการเสื่อมสภาพเป็นประสิทธิภาพที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่โฟมราวจับกึ่งแข็งโพลียูรีเทนต้องพิจารณา ดังนั้นจึงมีการทดสอบประสิทธิภาพการชราของสูตรพื้นฐานและดำเนินการศึกษาการปรับปรุงและผลลัพธ์แสดงไว้ในตารางที่ 4
เมื่อเปรียบเทียบข้อมูลในตารางที่ 4 พบว่าคุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติการยึดเกาะของสูตรพื้นฐานลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการบ่มด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 120°C : หลังจากบ่มเป็นเวลา 12 ชั่วโมง จะสูญเสียคุณสมบัติต่างๆ ยกเว้นความหนาแน่น (ดังด้านล่าง) คือ 13%~16%; ประสิทธิภาพที่ลดลงของอายุ 24 ชั่วโมงคือ 23%~26% มีการระบุว่าคุณสมบัติการแก่เนื่องจากความร้อนของสูตรพื้นฐานไม่ดี และสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการแก่เนื่องจากความร้อนของสูตรดั้งเดิมได้อย่างเห็นได้ชัดโดยการเพิ่มสารต้านอนุมูลอิสระประเภท A ลงในสูตร ภายใต้เงื่อนไขการทดลองเดียวกันหลังจากการเติมสารต้านอนุมูลอิสระ A การสูญเสียคุณสมบัติต่างๆ หลังจาก 12 ชั่วโมงคือ 7%~8% และการสูญเสียคุณสมบัติต่างๆ หลังจาก 24 ชั่วโมงคือ 13%~16% สมบัติเชิงกลที่ลดลงมีสาเหตุหลักมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่หลายชุดที่เกิดจากการแตกตัวของพันธะเคมีและอนุมูลอิสระที่ออกฤทธิ์ในระหว่างกระบวนการชราภาพด้วยความร้อน ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในโครงสร้างหรือคุณสมบัติของสารดั้งเดิม ในอีกด้านหนึ่ง ประสิทธิภาพการยึดเกาะที่ลดลงนั้นเกิดจากคุณสมบัติเชิงกลของโฟมที่ลดลง ในทางกลับกัน เนื่องจากผิว PVC มีพลาสติไซเซอร์จำนวนมาก และพลาสติไซเซอร์จะย้ายไปยังพื้นผิวในระหว่างกระบวนการ ของการแก่ชราของออกซิเจนความร้อน การเติมสารต้านอนุมูลอิสระสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน เนื่องจากสารต้านอนุมูลอิสระสามารถกำจัดอนุมูลอิสระที่สร้างขึ้นใหม่ ชะลอหรือยับยั้งกระบวนการออกซิเดชันของโพลีเมอร์ เพื่อรักษาคุณสมบัติเดิมของโพลีเมอร์
ประสิทธิภาพที่ครอบคลุม
จากผลลัพธ์ข้างต้น สูตรที่เหมาะสมที่สุดได้รับการออกแบบและประเมินคุณสมบัติต่างๆ ของสูตร ประสิทธิภาพของสูตรถูกนำมาเปรียบเทียบกับโฟมราวจับโพลียูรีเทนที่มีการเด้งกลับสูงทั่วไป ผลลัพธ์แสดงไว้ในตารางที่ 5
ดังที่เห็นได้จากตารางที่ 5 ประสิทธิภาพของสูตรโฟมโพลียูรีเทนกึ่งแข็งที่เหมาะสมที่สุดมีข้อได้เปรียบเหนือสูตรพื้นฐานและสูตรทั่วไปบางประการ และใช้งานได้จริงมากกว่า และเหมาะสมกับการใช้ราวจับประสิทธิภาพสูงมากกว่า
บทสรุป
การปรับปริมาณโพลีอีเทอร์และการเลือกสารช่วยกระจายตัวแบบเปียกและสารต้านอนุมูลอิสระที่มีคุณสมบัติเหมาะสมจะทำให้โฟมโพลียูรีเทนกึ่งแข็งมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี คุณสมบัติการเสื่อมสภาพด้วยความร้อนที่ดีเยี่ยม และอื่นๆ ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของโฟม ผลิตภัณฑ์โฟมกึ่งแข็งโพลียูรีเทนประสิทธิภาพสูงนี้สามารถนำไปใช้กับวัสดุกันกระแทกในยานยนต์ เช่น ราวจับและโต๊ะเครื่องมือ
เวลาโพสต์: 25 ก.ค.-2024