汽车仪表板用聚氨酯搪塑粉料:组成、加工及流变性能

张万喜¹，常海建^1,2，窦艳丽¹，黄刚^2,3，张欢欢^2,3，许东华²，石彤非²，管东波¹，姚卫国¹

1. 吉林大学材料科学与工程学院教育部汽车材料重点实验室2. 中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室3. 中国科学院大学

摘 要：本工作研究了汽车仪表板用聚氨酯搪塑粉料的组成与其加工及流变性能的关系。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪、示差扫描量热仪、扫描电镜能谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪和激光共聚焦显微镜研究发现,商用聚氨酯搪塑粉料的主要成分为热塑性聚酯型聚氨酯,无机填料为二氧化硅、二氧化钛和高岭土等无机粒子。通过光学显微镜观察聚氨酯搪塑粉料的熔融合并过程,得到了搪塑加工过程中适宜的加工温度和塑化时间。利用流变仪的线性频率扫描实验方法研究发现,聚氨酯搪塑粉料的熔体在高频区(短时间尺度)表现为类液性(损耗模量大于储能模量),在低频区(长时间尺度)表现出类凝胶特性(储能模量与损耗模量接近,且低频区模量出现平台)。上述实验结果表明,聚氨酯搪塑粉料的组成导致其熔体具有特殊的流变性能,即搪塑粉料中的热塑性聚酯型聚氨酯赋予搪塑粉料熔体类液性,而搪塑粉料中的无机粒子与聚氨酯相互作用形成网络结构,导致其熔体在长时间尺度下具有类凝胶特性。同时,研究发现,在搪塑加工过程中(搪塑模具上下旋转),由于聚氨酯搪塑粉料的熔体在长时间尺度下的类凝胶行为,当搪塑粉料粘附在搪塑模具表面时,熔体只熔融合并而不滴落或流挂,从而得到厚度更均匀的汽车仪表板表皮。并且搪塑成型的表皮不同位置的花纹粗糙度一致性较好。

关键词：聚氨酯;搪塑;加工;流变;汽车;