汽車儀表板材料和保險杠材料光老化性能研究

劉 強，王文濤，李 莉，李慧連，王 俊，揭敢新，張曉東

（1.浙江吉利汽車研究院有限公司，杭州 311228；2.中國電器科學(xué)研究院工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室，廣州 510300）

汽車儀表板材料和保險杠材料光老化性能研究

劉 強1，王文濤1，李 莉1，李慧連1，王 俊2，揭敢新2，張曉東2

（1.浙江吉利汽車研究院有限公司，杭州 311228；2.中國電器科學(xué)研究院工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室，廣州 510300）

采用汽車行業(yè)內(nèi)常用的光老化試驗方法，主要針對汽車儀表板材料和汽車保險杠材料，展開了光老化研究，一方面比較了常用的光老化試驗方法對汽車零部件材料老化嚴酷程度的影響，另一方面對比了不同零部件材料的耐光老化性能。研究結(jié)果顯示，對于儀表板材料的光老化行為，3種常用試驗方法的老化嚴酷程度基本表現(xiàn)為方法二＞方法三＞方法一，儀表板材料A和材料B的耐老化性能基本一致；對于保險杠材料的光老化行為，3種常用試驗方法的老化嚴酷程度基本表現(xiàn)為方法四＞方法六＞方法五，保險杠材料D的耐光老化性能優(yōu)于材料C。

汽車；儀表板材料；保險杠材料；光老化性能；色差；光澤

1 前言

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對汽車品質(zhì)要求逐漸提高，汽車老化性能也備受關(guān)注，汽車工業(yè)的快速發(fā)展逐漸帶動了汽車老化性能的研究[1，2]。通常所講的汽車老化，主要是指汽車非金屬零部件的光老化，非金屬材料耐光老化性能不足直接影響了零部件的耐光老化程度；汽車內(nèi)外飾非金屬零部件直接或間接受到光照的影響，極易導(dǎo)致老化現(xiàn)象的發(fā)生，因此內(nèi)外飾材料的耐光老化性能尤為重要[3]。

汽車儀表板作為主要的內(nèi)飾零部件，間接受陽光光照影響比較嚴重，表面易產(chǎn)生發(fā)白、發(fā)粘等老化現(xiàn)象，影響外觀和使用；汽車保險杠作為主要的外飾零部件，直接受陽光光照影響嚴重，表面易產(chǎn)生變色、粉化、開裂等老化現(xiàn)象，影響外觀和安全[4]。

本文主要從儀表板材料和保險杠材料著手，采用汽車行業(yè)常用的光老化試驗方法[5～10]對儀表板材料和保險杠材料進行光老化研究，一方面比較各光老化試驗方法對材料老化嚴酷程度的影響，另一方面對比不同材料的耐光老化性能。

2 試驗方法及設(shè)備

2.1 樣品準備

儀表板材料選用材料A（PP+EPDM-TD20-1）和材料B（PP+EPDM-TD10-1），保險杠材料選用材料C（PP+EPDM-TD10-2）和材料D（PP+EPDM-TD20-2），分別按照試驗方法的要求制備成標準樣板。

2.2 試驗方法

儀表板材料光老化試驗方法見表1。

表1 儀表板材料光老化試驗方法Table 1 The light-aging test method of the instrument panel material

續(xù)表

保險杠材料光老化試驗方法見表2。

表2 保險杠材料光老化試驗方法Table 2 The light-aging test method of the bumper material

2.3 試驗設(shè)備

氙燈老化試驗箱：美國Atlas Ci4000。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 儀表板材料光老化研究

汽車儀表板作為主要的汽車內(nèi)飾零部件，屬于內(nèi)飾零部件中間接受光照影響較為嚴重的零部件，針對其材料的光老化進行研究，對其他內(nèi)飾零部件材料的光老化研究具有指導(dǎo)性。選擇儀表板材料A和材料B，采用方法一、方法二、方法三分別對兩種材料進行光老化試驗，對其老化結(jié)果進行色差和光澤分析。

由圖1可以看出，在3種試驗方法中，儀表板材料A的色差變化趨勢基本重合，均隨著輻照量的增加呈現(xiàn)上升趨勢，均是在試驗初始階段迅速上升到色差為2左右，然后緩慢變化，累計輻照量達到700 MJ/m2后迅速上升。從圖2可以看出，在3種試驗方法中，儀表板材料B的色差變化趨勢與材料A有所差別，在試驗初始階段，色差變化波動較小，在方法一和方法二試驗中，累計輻射量達到450 MJ/m2后，色差變化迅速上升，而在方法三試驗中，累計輻射量達到700 MJ/m2后色差變化迅速上升。

圖1 儀表板材料A光老化試驗中色差變化狀況Fig.1 The variety conditions of the color difference in the light-aging test of the instrument panel material A

圖2 儀表板材料B光老化試驗中色差變化狀況Fig.2 The variety conditions of the color difference in the light-aging test of the instrument panel material B

由圖3、圖4可以看出，在3種試驗方法中，儀表板材料A和材料B的光澤保持率均隨著輻照量增加而呈現(xiàn)下降趨勢。如果以材料A和材料B的光澤保持率作為判斷老化程度的依據(jù)，則三種試驗方法的老化嚴酷程度基本表現(xiàn)為方法二＞方法三＞方法一。

圖3 儀表板材料A光老化試驗中光澤變化狀況Fig.3 The variety conditions of the gloss in the light-aging test of the instrument panel material A

圖4 儀表板材料B光老化試驗中光澤變化狀況Fig.4 The variety conditions of the gloss in the light-aging test of the instrument panel material B

由儀表板材料A和材料B光老化試驗中光澤和色差的變化狀況可知，材料A和材料B的耐光老化性能基本是同等的。

3.2 保險杠材料光老化研究

汽車保險杠作為主要的汽車外飾零部件，屬于外飾零部件中直接接受光照影響較為嚴重的零部件，針對其材料的光老化進行研究，對其他外飾零部件材料的光老化研究具有指導(dǎo)性。選擇保險杠材料C和材料D，采用方法四、方法五、方法六分別對兩種材料進行光老化試驗，對其老化結(jié)果進行色差和光澤分析。

由圖5可以看出，保險杠材料C在3種試驗方法中，色差呈現(xiàn)出不同的變化，累計輻射量達到700 MJ/m2之前，材料C在3種試驗方法中，色差變化基本一致；累計輻射量達到700 MJ/m2之后，方法四試驗中，色差迅速上升；累計輻射量達到1 200 MJ/m2之后，方法六試驗中，色差才呈現(xiàn)上升趨勢，而在方法五試驗中，累計輻射量達到1 800 MJ/m2之后，色差才呈現(xiàn)上升趨勢。如果以材料C的色差作為判斷老化程度的依據(jù)，則3種試驗方法的老化嚴酷程度基本表現(xiàn)為方法四＞方法六＞方法五。

圖5 保險杠材料C光老化試驗中色差變化狀況Fig.5 The variety conditions of the color difference in the light-aging test of the bumper material C

由圖6可以看出，保險杠材料D在3種試驗方法中，在累計輻射量達到2 000 MJ/m2之前，色差基本沒有呈現(xiàn)較大的變化。

圖6 保險杠材料D光老化試驗中色差變化狀況Fig.6 The variety conditions of the color difference in the light-aging test of the bumper material D

由圖7、圖8可以看出，累計輻射量達到300 MJ/m2之后，在3種試驗方法中，保險杠材料C光澤保持率均呈現(xiàn)迅速下降的趨勢，保險杠材料D光澤保持率呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢。如果以材料C和材料D的光澤保持率作為判斷材料老化程度的依據(jù)，則3種試驗方法的老化嚴酷程度基本表現(xiàn)為方法四＞方法六＞方法五。

圖7 保險杠材料C光老化試驗中光澤變化狀況Fig.7 The variety conditions of the gloss in the light-aging test of the bumper material C

圖8 保險杠材料D光老化試驗中光澤變化狀況Fig.8 The variety conditions of the gloss in the light-aging test of the bumper material D

綜合保險杠材料C和材料D在光老化試驗中色差和光澤的變化，也可以得知材料D的耐光老化性能優(yōu)于材料C。

4 結(jié)語

本文針對汽車儀表板材料和保險杠材料的耐光老化性能進行了研究，研究結(jié)果對汽車企業(yè)選擇合適的耐光老化試驗方法和耐光老化的汽車內(nèi)外飾零部件材料都具有重要的指導(dǎo)性意義。

1）對于儀表板材料的光老化行為，3種常用試驗方法的老化嚴酷程度基本表現(xiàn)為方法二＞方法三＞方法一。

2）對于保險杠材料的光老化行為，3種常用試驗方法的老化嚴酷程度基本表現(xiàn)為方法四＞方法六＞方法五。

3）通過光老化試驗，儀表板材料A和B的耐光老化性能基本一致，保險杠材料D的耐光老化性能優(yōu)于材料C。

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[2]劉冠文，蘇仕瓊.塑料人工氣候老化試驗[J].合成材料老化與應(yīng)用，2007，36（2）：35-39.

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[4]陸啟凱，揭敢新，王 俊.汽車氣候老化試驗技術(shù)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2010.

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[10]Society of Automotive Engineers.SAE J2527—2004 Accelerated exposure of automotive exterior materials using a controlled irradiance xenon-arc apparatus[S].2004.

A study on light-aging resistance of instrument panel materials and bumper materials on the automobile

Liu Qiang1，Wang Wentao1，Li Li1，Li Huilian1，Wang Jun2，Jie Ganxin2，Zhang Xiaodong2

（1.Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co.Ltd.，Hangzhou 311228，China；2.State Key Laboratory of Environmental Adaptability for Industrial Products，China National Electric Apparatus Research Institute，Guangzhou 510300，China）

The light-aging test method commonly used in the automobile industry is utilized to carry out light-aging research on automotive instrument panel（IP）materials and bumper materials.On one hand，the impacts of common light-aging test methods on aging degree of automotive component materials are compared；on the other hand，the light-aging resistances of different component materials are compared.The results show that，for light-aging behavior of IP materials，the aging degree of the third test method is not severer than that of the second method，but it is severer than that of the first method.The light-aging resistance of IP material A is almost the same as that of IP material B.With reference to light-aging behavior of bumper materials，the aging degree of three common test methods indicates that the aging degree of the sixth test method is not severer than that of the fourth method，but it is severer than that of the fifth method.The light-aging resistance of bumper material D is superior to that of bumper material C.

automobile；IP materials；bumper materials；light-aging resistance；color difference；gloss

TB32

A

1009-1742（2014）01-0099-04

2013-10-08

劉 強，1970年出生，男，山東魚臺縣人，高級工程師，博士研究生，主要從事輕量化、汽車環(huán)保、材料耐候性能等研究；E-mail：liuqiang@rd.geely.com