تحضير وخصائص رغوة البولي يوريثان شبه الصلبة لدرابزين السيارات عالي الأداء.
يعد مسند الذراع الموجود داخل السيارة جزءًا مهمًا من الكابينة، حيث يلعب دور دفع وسحب الباب ووضع ذراع الشخص في السيارة. في حالة الطوارئ، عند اصطدام السيارة والدرابزين، يمكن أن يوفر الدرابزين الناعم من مادة البولي يوريثين وPP (البولي بروبيلين) المعدل، ABS (بولي أكريلونيتريل - بوتادين - ستايرين) وغيرها من الدرابزين البلاستيكي الصلب، مرونة جيدة وعازلة، وبالتالي تقليل الإصابة. يمكن أن توفر الدرابزين الرغوي الناعم من مادة البولي يوريثين ملمسًا جيدًا لليد وملمسًا جميلًا للسطح، وبالتالي تحسين الراحة والجمال في قمرة القيادة. لذلك، مع تطور صناعة السيارات وتحسين متطلبات الناس للمواد الداخلية، أصبحت مزايا رغوة البولي يوريثان الناعمة في درابزين السيارات أكثر وضوحًا.
هناك ثلاثة أنواع من الدرابزين الناعم من مادة البولي يوريثان: الرغوة عالية المرونة، والرغوة ذاتية القشرة، والرغوة شبه الصلبة. السطح الخارجي للدرابزين ذو المرونة العالية مغطى بجلد PVC (كلوريد البولي فينيل)، والجزء الداخلي مصنوع من رغوة البولي يوريثان ذات المرونة العالية. دعم الرغوة ضعيف نسبيًا، والقوة منخفضة نسبيًا، والالتصاق بين الرغوة والجلد غير كافٍ نسبيًا. يحتوي الدرابزين ذو البشرة الذاتية على طبقة أساسية من الجلد الرغوي، وتكلفة منخفضة، ودرجة تكامل عالية، ويستخدم على نطاق واسع في المركبات التجارية، ولكن من الصعب مراعاة قوة السطح والراحة العامة. مسند الذراع شبه الصلب مغطى بجلد PVC، ويوفر الجلد لمسة ومظهرًا جيدًا، كما أن الرغوة الداخلية شبه الصلبة تتمتع بملمس ممتاز، ومقاومة للصدمات، وامتصاص الطاقة ومقاومة الشيخوخة، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في استخدام سيارة الركاب الداخلية.
في هذا البحث تم تصميم الصيغة الأساسية لرغوة البولي يوريثان شبه الصلبة لدرابزين السيارات، وتمت دراسة تحسينها على هذا الأساس.
القسم التجريبي
المادة الخام الرئيسية
بولي إيثر بوليول أ (قيمة الهيدروكسيل 30 ~ 40 مجم / جم)، بوليمر بوليول ب (قيمة الهيدروكسيل 25 ~ 30 مجم / جم): Wanhua Chemical Group Co., LTD. MDI المعدل [ثنائي إيزوسيانات ثنائي فينيل ميثان، w (NCO) هو 25٪ ~ 30٪]، محفز مركب، مشتت ترطيب (العامل 3)، مضاد للأكسدة A: Wanhua Chemical (Beijing) Co., LTD., Maitou، إلخ؛ مشتت ترطيب (عامل 1)، مشتت ترطيب (عامل 2): Byke Chemical. المواد الخام المذكورة أعلاه هي من الدرجة الصناعية. جلد البطانة البلاستيكية: Changshu Ruihua.
المعدات والأدوات الرئيسية
خلاط عالي السرعة من النوع Sdf-400، ميزان إلكتروني من النوع AR3202CN، قالب ألومنيوم (10 سم × 10 سم × 1 سم، 10 سم × 10 سم × 5 سم)، فرن منفاخ كهربائي من النوع 101-4AB، آلة شد عالمية إلكترونية من النوع KJ-1065، نوع 501A فائق ترموستات.
إعداد الصيغة الأساسية والعينة
يتم عرض الصيغة الأساسية لرغوة البولي يوريثان شبه الصلبة في الجدول 1.
تحضير عينة اختبار الخواص الميكانيكية: تم تحضير البولي إيثر المركب (مادة A) وفقًا لصيغة التصميم، وخلطه مع MDI المعدل بنسبة معينة، وتم تقليبه بجهاز تحريك عالي السرعة (3000 دورة / دقيقة) لمدة 3 ~ 5 ثوانٍ ، ثم سكب في القالب المقابل للرغوة، وفتح القالب خلال فترة زمنية معينة للحصول على عينة مصبوبة من رغوة البولي يوريثان شبه الصلبة.
تحضير العينة لاختبار أداء الترابط: يتم وضع طبقة من الجلد PVC في القالب السفلي للقالب، ويتم خلط البولي إيثر المدمج وMDI المعدل بشكل متناسب، ويتم تقليبهما بواسطة جهاز تحريك عالي السرعة (3000 دورة / دقيقة) ) لمدة 3 إلى 5 ثوانٍ، ثم يُسكب على سطح الجلد، ويُغلق القالب، ويتم تشكيل رغوة البولي يوريثان مع الجلد خلال فترة زمنية معينة.
اختبار الأداء
الخواص الميكانيكية: 40%CLD (صلابة الضغط) وفقًا للاختبار القياسي ISO-3386؛ يتم اختبار قوة الشد والاستطالة عند الكسر وفقًا لمعيار ISO-1798؛ يتم اختبار قوة التمزق وفقًا لمعيار ISO-8067. أداء الترابط: يتم استخدام آلة الشد العالمية الإلكترونية لتقشير الجلد والرغوة بزاوية 180 درجة وفقًا لمعايير الشركة المصنعة للمعدات الأصلية.
أداء التقادم: اختبر فقدان الخواص الميكانيكية وخصائص الترابط بعد 24 ساعة من التعتيق عند درجة حرارة 120 درجة مئوية وفقًا لدرجة الحرارة القياسية لمصنع المعدات الأصلية.
النتائج والمناقشة
خاصية ميكانيكية
من خلال تغيير نسبة البولي إيثر بوليول أ والبوليمر بوليول ب في الصيغة الأساسية، تم استكشاف تأثير جرعة البولي إيثر المختلفة على الخواص الميكانيكية لرغوة البولي يوريثان شبه الصلبة، كما هو موضح في الجدول 2.
يمكن ملاحظة من النتائج الواردة في الجدول 2 أن نسبة البولي إيثر بوليول أ إلى البوليمر بوليول ب لها تأثير كبير على الخواص الميكانيكية لرغوة البولي يوريثان. عندما تزيد نسبة البولي إيثر بوليول أ إلى البوليمر بوليول ب، تزداد الاستطالة عند الكسر، وتقل صلابة الضغط إلى حد معين، وتتغير قوة الشد وقوة التمزق قليلاً. تتكون السلسلة الجزيئية للبولي يوريثين بشكل أساسي من قطعة ناعمة وقطعة صلبة، وقطعة ناعمة من البوليول وقطعة صلبة من رابطة الكاربامات. من ناحية، يختلف الوزن الجزيئي النسبي وقيمة الهيدروكسيل للبوليولات، ومن ناحية أخرى، فإن البوليمر بوليول B عبارة عن بوليول إيثر بوليول تم تعديله بواسطة أكريلونيتريل وستايرين، وتم تحسين صلابة مقطع السلسلة بسبب وجود حلقة البنزين، بينما يحتوي البوليمر بوليول ب على مواد جزيئية صغيرة مما يزيد من هشاشة الرغوة. عندما يكون البولي إيثر بوليول A 80 جزءًا والبوليمر بوليول B 10 أجزاء، فإن الخواص الميكانيكية الشاملة للرغوة تكون أفضل.
خاصية الترابط
كمنتج ذو تردد ضغط عالي، فإن الدرابزين سوف يقلل بشكل كبير من راحة الأجزاء إذا كانت الرغوة وتقشر الجلد، وبالتالي فإن أداء الترابط بين رغوة البولي يوريثان والجلد مطلوب. على أساس البحث أعلاه، تمت إضافة مشتتات ترطيب مختلفة لاختبار خصائص التصاق الرغوة والجلد. وتظهر النتائج في الجدول 3.
يمكن ملاحظة من الجدول 3 أن مشتتات الترطيب المختلفة لها تأثيرات واضحة على قوة التقشير بين الرغوة والجلد: يحدث انهيار الرغوة بعد استخدام المادة المضافة 2، والذي قد يكون ناجمًا عن الفتح المفرط للرغوة بعد إضافة المادة المضافة 2؛ بعد استخدام المضافات 1 و 3، فإن قوة تجريد العينة الفارغة لديها زيادة معينة، وقوة تجريد المادة المضافة 1 أعلى بحوالي 17٪ من قوة العينة الفارغة، وقوة تجريد المادة المضافة 3 تكون حوالي 25% أعلى من العينة الفارغة. الفرق بين المادة المضافة 1 والمادة المضافة 3 يرجع بشكل رئيسي إلى الاختلاف في قابلية بلل المادة المركبة على السطح. بشكل عام، لتقييم قابلية بلل السائل على مادة صلبة، تعد زاوية التلامس معلمة مهمة لقياس قابلية بلل السطح. لذلك، تم اختبار زاوية التلامس بين المادة المركبة والجلد بعد إضافة مشتتات الترطيب المذكورة أعلاه، وتظهر النتائج في الشكل 1.
يمكن أن نرى من الشكل 1 أن زاوية التلامس للعينة الفارغة هي الأكبر، وهي 27 درجة، وزاوية التلامس للعامل المساعد 3 هي الأصغر، وهي 12 درجة فقط. وهذا يدل على أن استخدام المادة المضافة 3 يمكن أن يحسن قابلية بلل المادة المركبة والجلد إلى حد أكبر، ومن الأسهل أن ينتشر على سطح الجلد، وبالتالي فإن استخدام المادة المضافة 3 له أكبر قوة تقشير.
خاصية الشيخوخة
يتم ضغط منتجات الدرابزين في السيارة، ويكون تكرار التعرض لأشعة الشمس مرتفعًا، ويعتبر أداء التقادم أداءً مهمًا آخر يجب أن تأخذه رغوة الدرابزين شبه الصلبة من البولي يوريثان في الاعتبار. ولذلك، تم اختبار أداء التقادم للصيغة الأساسية وإجراء دراسة التحسين، وتظهر النتائج في الجدول 4.
من خلال مقارنة البيانات الواردة في الجدول 4، يمكن العثور على أن الخواص الميكانيكية وخصائص الترابط للصيغة الأساسية انخفضت بشكل كبير بعد التعتيق الحراري عند 120 درجة مئوية: بعد التعتيق لمدة 12 ساعة، فقدان الخصائص المختلفة باستثناء الكثافة (كما هو موضح أدناه) هو 13% ~ 16%؛ فقدان الأداء لمدة 24 ساعة هو 23٪ ~ 26٪. يشار إلى أن خاصية الشيخوخة الحرارية للصيغة الأساسية ليست جيدة، ويمكن تحسين خاصية الشيخوخة الحرارية للصيغة الأصلية بشكل واضح عن طريق إضافة فئة A من مضادات الأكسدة A إلى الصيغة. في ظل نفس الظروف التجريبية بعد إضافة مضادات الأكسدة A، كان فقدان الخصائص المختلفة بعد 12 ساعة 7% ~ 8%، وفقدان الخصائص المختلفة بعد 24 ساعة كان 13% ~ 16%. يرجع انخفاض الخواص الميكانيكية بشكل أساسي إلى سلسلة من التفاعلات المتسلسلة الناتجة عن كسر الروابط الكيميائية والجذور الحرة النشطة أثناء عملية التعتيق الحراري، مما يؤدي إلى تغييرات أساسية في بنية أو خصائص المادة الأصلية. من ناحية، يرجع انخفاض أداء الترابط إلى انخفاض الخواص الميكانيكية للرغوة نفسها، ومن ناحية أخرى، لأن غلاف PVC يحتوي على عدد كبير من الملدنات، ويهاجر الملدن إلى السطح أثناء العملية شيخوخة الأكسجين الحراري. يمكن أن تؤدي إضافة مضادات الأكسدة إلى تحسين خصائص الشيخوخة الحرارية، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن مضادات الأكسدة يمكنها القضاء على الجذور الحرة المولدة حديثًا، أو تأخير أو تثبيط عملية أكسدة البوليمر، وذلك للحفاظ على الخصائص الأصلية للبوليمر.
الأداء الشامل
وبناء على النتائج السابقة تم تصميم الصيغة الأمثل وتقييم خصائصها المختلفة. تمت مقارنة أداء الصيغة بأداء رغوة الدرابزين العامة المصنوعة من مادة البولي يوريثين عالية الارتداد. وتظهر النتائج في الجدول 5.
كما يتبين من الجدول 5، فإن أداء تركيبة رغوة البولي يوريثان شبه الصلبة المثالية له مزايا معينة مقارنة بالصيغ الأساسية والعامة، وهو أكثر عملية، وأكثر ملاءمة لتطبيق الدرابزين عالي الأداء.
خاتمة
إن ضبط كمية البولي إيثر واختيار مشتت الترطيب المؤهل ومضادات الأكسدة يمكن أن يمنح رغوة البولي يوريثان شبه الصلبة خواص ميكانيكية جيدة وخصائص ممتازة للشيخوخة الحرارية وما إلى ذلك. على أساس الأداء الممتاز للرغوة، فإن منتج رغوة البولي يوريثان شبه الصلبة عالي الأداء يمكن تطبيقه على المواد العازلة للسيارات مثل الدرابزين وطاولات الأدوات.
وقت النشر: 25 يوليو 2024