廣告
首頁(yè) > 汽車測(cè)試技術(shù) > 正文
座椅系統(tǒng)高回彈泡沫撕裂強(qiáng)度
2020-08-24 11:30:32· 來(lái)源：焉知汽車座椅
考察了汽車座椅用高回彈聚氨酯泡沫的主要原料和助劑對(duì)其撕裂強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，聚合物多元醇用量和異氰酸酯指數(shù)越大，泡沫的撕裂強(qiáng)度越高;采用二異丙醇胺( D
考察了汽車座椅用高回彈聚氨酯泡沫的主要原料和助劑對(duì)其撕裂強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，聚合物多元醇用量和異氰酸酯指數(shù)越大，泡沫的撕裂強(qiáng)度越高; 采用二異丙醇胺( DIPA) 和三異 丙醇胺( TIPA) 作交聯(lián)劑所制備的高回彈聚氨酯泡沫撕裂強(qiáng)度較好，二乙醇胺( DEOA) 和三乙醇胺 ( TEOA) 次之; 使用的泡沫穩(wěn)定劑活性越低，泡孔越粗大，泡沫的撕裂強(qiáng)度越高; 開(kāi)孔劑和催化劑對(duì) 泡沫的撕裂強(qiáng)度影響較小。
聚氨酯(PU)高回彈泡沫因具有高彈性、高舒適性、高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)，在汽車坐墊等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。隨著人體工程學(xué)的應(yīng)用，汽車座椅的設(shè)計(jì)越來(lái)越功能化。座椅設(shè)計(jì)必須與人體構(gòu)造一致，坐墊表面的壓力均勻分布，同時(shí)具有加熱、通風(fēng)等功能，這就要求座椅泡沫中加入不同功能嵌件。
這些功能嵌件的加入，對(duì)PU泡沫撕裂強(qiáng)度提出了更高的要求。撕裂強(qiáng)度較差時(shí)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的泡沫在生產(chǎn)過(guò)程中脫模時(shí)容易撕裂，裝配到座椅后，使用過(guò)程中會(huì)影響座椅的安全性。
PU泡沫的撕裂強(qiáng)度主要與配方選擇的原料種類和用量有關(guān)，一般在1.0~4.0N/cm范圍。本研究對(duì)高回彈泡沫撕裂強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，以滿足不同廠家的技術(shù)要求。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1. 1 主要原料
聚醚多元醇F3135(羥值35mgKOH/g)，萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司。聚合物多元醇LP-H45(羥值28mgKOH/g) ，山東隆華新材料股份有限公司; 泡沫穩(wěn)定劑 S1、S2，空氣化工產(chǎn)品有限公司;
泡沫穩(wěn)定劑S3，美國(guó)邁圖公司; 二乙醇胺( DEOA) 、三乙醇胺( TEOA) ，工業(yè)級(jí)，美國(guó)陶氏化學(xué)公司; 催化劑 806- C、LOD-C，自制; 三異丙醇胺( TIPA) 、二異丙醇胺(DIPA) ，南京紅寶麗股份有限公司; 甘油( 丙三醇) ，北京恒成興盛科技有限公司; 開(kāi)孔劑K1 (環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷(EO/PO) 共聚醚) ，天津第三石油化工廠; 開(kāi)孔劑 K2，江蘇長(zhǎng)華聚氨酯科技有限公司。開(kāi)孔劑K3，山東藍(lán)星東大化工有限責(zé)任公司; 開(kāi)孔劑K4，南京金陵石化公司; 甲苯二異氰酸酯(TDI-80) ，滄州大化集團(tuán)有限責(zé)任公司;
聚合MDI(PM-200) 、改性 MDI-4，萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司; 改性MDI-1、改性MDI-2，上海亨斯邁聚氨酯有限公司。改性MDI-3，科思創(chuàng)聚合物中國(guó)有限公司; 改性 MDI- 5，日本三井化學(xué)公司。以上均為工業(yè)級(jí)。
1. 2 主要試驗(yàn)儀器設(shè)備
CMT-7150 型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，珠海三思計(jì)量?jī)x器有限公司; 鋼模尺寸為30 cm × 30 cm × 10 cm。
1. 3 高回彈組合料制備
表1 為高回彈泡沫組合料A 組分基本配方。
B 組分為 TDI / 聚合 MDI 的混合物( 簡(jiǎn)稱 T / M)或者改性 MDI。如不特別說(shuō)明，T / M 質(zhì)量比為 1 /1，異氰酸酯指數(shù)為1. 00。
1. 4 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
撕裂強(qiáng)度按GB / T 10808—2006 測(cè)試。
2、結(jié)果與討論
2. 1聚合物多元醇用量對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響
聚醚多元醇( POL) 是高回彈泡沫配方中的主要成分，另外還需加入聚合物多元醇( POP) 來(lái)增加泡沫的硬度和開(kāi)孔性，以調(diào)整泡沫的泡孔結(jié)構(gòu)和物理機(jī)械性能。POL 和POP 的質(zhì)量比對(duì)泡沫的硬度和撕裂強(qiáng)度有明顯的影響。本實(shí)驗(yàn)在T / M 質(zhì)量比1 /1 的條件下，研究了聚合物多元醇和聚醚多元醇的質(zhì)量比對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。
由表2 可知，隨著POP 用量增加，泡沫的撕裂強(qiáng)度逐漸升高。主要原因是POP 中存在大量的苯乙烯-丙烯腈分子鏈段，使泡沫的微相分離程度增加，脲相區(qū)氫鍵結(jié)合更為緊密。
該鏈段一方面增加了泡沫骨架的剛度和硬度; 另一方面有助于泡沫開(kāi)孔，使泡沫的經(jīng)絡(luò)變得更加粗大，進(jìn)而增加了泡沫的撕裂強(qiáng)度［2 －3］。由此可見(jiàn)，泡沫的撕裂強(qiáng)度與聚合物多元醇的添加量成正比關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)硬度要求，選擇合適的聚合物多元醇用量。
2. 2 異氰酸酯對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響
2. 2. 1 異氰酸酯品種對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響
目前用于制備高回彈泡沫的異氰酸酯主要是改性 MDI、TDI 和聚合 MDI，根據(jù)所用原料分為改性MDI 體系和 T / M 體系。其中改性 MDI 主要是氨酯改性，由于改性劑不同，其反應(yīng)活性不同，所制備的泡沫泡孔結(jié)構(gòu)也不同。首先考察不同改性 MDI 對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。
其中配方A 組分 POL / POP 質(zhì)量比 85 /15，B 組分中改性 MDI-1 和改性 MDI-2 結(jié)構(gòu)中 EO 含量比較高，改性 MDI-3、改性 MDI-4 和改性 MDI-5 結(jié)構(gòu)中 PO 含量比較高。
和撕裂強(qiáng)度不盡相同。使用高EO 比例聚醚改性的異氰酸酯制備泡沫在發(fā)泡過(guò)程中軟硬段相分離較差，泡沫撕裂強(qiáng)度稍差; 使用高PO 比例聚醚改性的異氰酸酯制備泡沫在發(fā)泡過(guò)程中軟硬段相分離較好，泡沫撕裂強(qiáng)度較高。因此，改性 MDI 體系中，高PO 含量改性 MDI 制得的泡沫撕裂強(qiáng)度優(yōu)于高 EO含量改性 MDI 制得的泡沫。
在TDI 和聚合MDI 復(fù)配體系( T / M 體系) 中，聚合 MDI 官能度高，凝膠速度快，有助于泡沫交聯(lián)度的提高; TDI 官能度低，有助于泡沫的柔軟性。
根據(jù)目前汽車主機(jī)廠對(duì)高回彈泡沫硬度的要求，添加40% 的POP 即能滿足大部分汽車廠的硬度指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)中 POL / POP 質(zhì)量比為 60 /40，考察了T / M 體系中 TDI 與聚合 MDI 的摻混比例對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。
由表 4 可知，TDI 比例越高，則泡沫的撕裂強(qiáng)度越高。這與TDI 反應(yīng)活性較低、相分離完全、硬段結(jié)晶度較高有關(guān); 而聚合 MDI 官能度高，凝膠速度快，相分離不完全，從而導(dǎo)致泡沫撕裂強(qiáng)度較低。因此，T / M 體系中 TDI 含量越高，泡沫的撕裂強(qiáng)度越高。
2. 2. 2 異氰酸酯指數(shù)對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響
異氰酸酯品種確定后，坐墊制造企業(yè)一般會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)不同的硬度要求調(diào)整A / B 組分比例。兩個(gè)組分的比例不同，生產(chǎn)的泡沫開(kāi)孔性及撕裂強(qiáng)度也不同。異氰酸酯指數(shù)一般為0. 8 ～ 1. 2。以POL /POP 質(zhì)量比 60 /40，考察了異氰酸酯指數(shù)對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表5。
由表 3 可以看出，不同類型的改性 MDI，由于其改性劑及摻混物質(zhì)不同，導(dǎo)致生成的泡沫泡孔結(jié)構(gòu)
由表5 可知，異氰酸酯指數(shù)越高，撕裂強(qiáng)度越高。這是因?yàn)楫?dāng)異氰酸酯指數(shù)低于1. 00 時(shí)，部分聚醚多元醇未參與反應(yīng); 當(dāng)異氰酸酯指數(shù)高于1. 00 時(shí)，泡沫在放置過(guò)程中殘留的異氰酸酯會(huì)與空氣中的水分反應(yīng)生成脲基硬段，因而撕裂強(qiáng)度變高。
2. 3 交聯(lián)劑對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響
選擇交聯(lián)劑時(shí)，要根據(jù)制品要求，從性能、加工和價(jià)格等方面考慮。常見(jiàn)的交聯(lián)劑有DEOA、TEOA、甘油、TIPA、DIPA 等。交聯(lián)劑品種和用量不一樣，高回彈泡沫的強(qiáng)度也不一樣。固定POL / POP 質(zhì)量比為 60 /40，考察了交聯(lián)劑品種對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表6。
由表6 可知，不同的交聯(lián)劑對(duì)泡沫的強(qiáng)度影響很大。其中，在同等用量條件下，以DEOA 或TEOA 為交聯(lián)劑制備的高回彈泡沫的撕裂強(qiáng)度差別不大，但采用 DEOA 為交聯(lián)劑時(shí)，反應(yīng)初期起發(fā)快，TEOA對(duì)后期有加快熟化作用。采用 DIPA 或 TIPA 時(shí)撕裂強(qiáng)度較高，但反應(yīng)活性低。
與 DIPA 和 TIPA 相比，甘油有較高的反應(yīng)活性，能加快泡沫熟化。實(shí)際中可以根據(jù)需要選擇。
因此可知，采用交聯(lián)劑DEOA 和TEOA 制備的泡沫撕裂強(qiáng)度相當(dāng)，能加快泡沫的熟化; DIPA 和 TI- PA 制備的泡沫撕裂強(qiáng)度比DEOA 和TEOA 高，對(duì)泡沫的后熟化影響較小。
在上述配方的基礎(chǔ)上，以二乙醇胺為交聯(lián)劑，考察了用量對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表7。
由表7 可知，隨著加入量的增加，泡沫撕裂強(qiáng)度先升高后降低，二乙醇胺加入量為0. 3 份左右時(shí)，撕裂強(qiáng)度最高。主要原因是因?yàn)殡S著交聯(lián)劑用量的增加，泡沫適度交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，撕裂強(qiáng)度上升，但隨著交聯(lián)度的升高，泡沫的交聯(lián)點(diǎn)過(guò)于密集，泡沫變脆，撕裂強(qiáng)度反而越來(lái)越低。
2. 4 泡沫穩(wěn)定劑對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響研究
固定 POL / POP 質(zhì)量比為 60 /40，考察了泡沫穩(wěn)定劑品種及用量對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表8。其中，S1 是 MDI 體系通用型泡沫穩(wěn)定劑，S2 和S3 是T / M 體系通用型泡沫穩(wěn)定劑，表面活性程度S3 ＞S2 ＞S1。
由表8 可以看出，隨著泡沫穩(wěn)定劑表面活性的增加，泡孔越來(lái)越細(xì)，泡沫的撕裂強(qiáng)度越來(lái)越低。泡沫穩(wěn)定劑對(duì)撕裂強(qiáng)度有較大影響，泡孔越粗，撕裂強(qiáng)度越高。
2. 5 開(kāi)孔劑對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響
目前PU 高回彈泡沫多采用特殊化學(xué)組成的EO-PO 共聚醚、聚氧化烯烴-聚硅氧烷共聚物等作為開(kāi)孔劑。固定 POL / POP 質(zhì)量比為 60 /40，開(kāi)孔劑添加量為1. 5% ，考察了開(kāi)孔劑對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)表9。
由表9 可以看出，采用開(kāi)孔劑K1 所制備泡沫的撕裂強(qiáng)度有所降低外，其余開(kāi)孔劑對(duì)撕裂強(qiáng)度影響不大。上述幾種開(kāi)孔劑都是富含EO 的多元醇，主要區(qū)別是結(jié)構(gòu)上的差異，正是這些差異導(dǎo)致了泡沫撕裂強(qiáng)度的微小變化。
2. 6 催化劑對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響
普通的胺催化劑如三乙烯二胺( A33) 、雙( 二甲胺基乙基) 醚( A1) 等不參與反應(yīng)，其最終殘留在泡沫成品中，并會(huì)緩慢地?fù)]發(fā)遷移。隨著汽車行業(yè)對(duì)泡沫材料氣味和VOC 的要求越來(lái)越高，目前高回彈泡沫主要使用反應(yīng)型催化劑，這些催化劑參與反應(yīng)，并在泡沫骨架上形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，對(duì)泡沫的撕裂強(qiáng)度 也有一定的影響。
固定 POL / POP 質(zhì)量比為 60 /40，交聯(lián)劑為二乙醇胺0. 8% ，考察了催化劑對(duì)泡沫撕裂強(qiáng)度的影響。其中806-C 是復(fù)配的含有A33 和A1 的非反應(yīng)型催化劑，添加量為0. 75% ，制得的泡沫的撕裂強(qiáng)度是2. 05 N / cm，LOD-C 是復(fù)配的全反應(yīng)型催化劑，添加量為0. 9% ，制得的泡沫的撕裂強(qiáng)度是1. 96 N / cm。
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用反應(yīng)型催化劑后，泡沫的撕裂強(qiáng)度有一定程度的降低，但不是太大。在實(shí)際生產(chǎn)中，建議可以根據(jù)其他的方案對(duì)撕裂強(qiáng)度的損失進(jìn)行彌補(bǔ)。
3 結(jié)論
( 1) 聚合物多元醇對(duì)高回彈泡沫的撕裂強(qiáng)度有較大影響，用量越高，PU 泡沫的撕裂強(qiáng)度越高。
( 2) 在全 MDI 體系中，使用高 PO 比例聚醚改性得到的改性 MDI，制備的泡沫撕裂強(qiáng)度較高; 若使用 T / M 體系，TDI 含量越高，泡沫的撕裂強(qiáng)度越高。隨著異氰酸酯指數(shù)的升高，兩種體系的泡沫撕裂強(qiáng)
度均逐漸升高。
( 3) 采用交聯(lián)劑DEOA 和TEOA 制備的泡沫撕裂強(qiáng)度相當(dāng)，能加快泡沫的熟化; DIPA 和 TIPA 制備的泡沫撕裂強(qiáng)度比DEOA 和TEOA 高，對(duì)泡沫的后熟化影響較小。
( 4) 泡沫穩(wěn)定劑對(duì)撕裂強(qiáng)度有較大影響，泡孔越粗，撕裂強(qiáng)度越高。
( 5) 開(kāi)孔劑K1 會(huì)降低泡沫的撕裂強(qiáng)度，其余的開(kāi)孔劑對(duì)泡沫的撕裂強(qiáng)度影響不大; 使用反應(yīng)型催化劑和非反應(yīng)型催化劑，所制備的兩種高回彈PU 泡沫的撕裂強(qiáng)度差別不大。
點(diǎn)贊 0 反對(duì) 0 舉報(bào) 0
收藏 0
評(píng)論 0 分享 129
廣告 編輯推薦
最新資訊
-
“汽車爬坡試驗(yàn)方法”將有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
2026-03-03 12:44
-
十年耐久監(jiān)管時(shí)代：電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)策略將如何
2026-03-03 12:44
-
聯(lián)合國(guó)法規(guī)R59對(duì)機(jī)動(dòng)車備用消聲系統(tǒng)的工程
2026-03-03 12:08
-
聯(lián)合國(guó)法規(guī)R58對(duì)后下部防護(hù)裝置的工程化約
2026-03-03 12:07
-
聯(lián)合國(guó)法規(guī)R57對(duì)摩托車前照燈配光性能的工
2026-03-03 12:07
