汽車漆面保護(hù)膜力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

0 前言

汽車的使用數(shù)量在日益增長(zhǎng)。在使用過程中，汽車表面漆層會(huì)由于自然或人為等因素出現(xiàn)破損，為了更好地保障車輛外觀，汽車漆面保護(hù)膜產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。此外，整車的貼膜成本比漆層修補(bǔ)的成本低，客戶更傾向于選擇漆面保護(hù)膜，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，市場(chǎng)具備較大的發(fā)展空間。目前，國內(nèi)外眾多廠家都已具備了成熟的漆面保護(hù)膜生產(chǎn)工藝，市場(chǎng)上主要以熱塑性聚氨酯（TPU）和聚氯乙烯（TPH）兩種產(chǎn)品為主。TPH是流延后的PVC，對(duì)PVC進(jìn)行了一定的工藝改良。TPU則是一種具有較好物理、化學(xué)特性的材料。盡管市場(chǎng)上存在這兩種產(chǎn)品，但是產(chǎn)品性能有所差異。作為檢測(cè)企業(yè)，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)上存在的多種產(chǎn)品的質(zhì)量有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)穩(wěn)定的市場(chǎng)環(huán)境，保障客戶的基本需求。

本文對(duì)眾多廠家TPU和TPH兩種原料生產(chǎn)的樣品的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，歸納并整理出符合當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境的參數(shù)范圍。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)儀器

汽車漆面保護(hù)膜的根本目的是對(duì)汽車漆面層進(jìn)行保護(hù)，因此對(duì)力學(xué)性能的要求較高。本文使用了拉伸試驗(yàn)機(jī)、直角形裁刀、5型拉伸試驗(yàn)裁刀分別進(jìn)行了拉伸、撕裂和剝離三個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。

1.2 拉伸試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)使用GB1040.1-2006《塑料 拉伸性能的測(cè)定第一部分：總則》[1]的試驗(yàn)方法，制備符合GB1040.3-2006《塑料 拉伸性能的測(cè)定第三部分：薄膜和薄片的實(shí)驗(yàn)條件》[2]5型試樣，撕掉中間部分離型膜，將兩端留有離型膜的部分裝入拉力試驗(yàn)機(jī)夾緊裝置中，速度為100mm/min，對(duì)35組樣品進(jìn)行檢測(cè)，編號(hào)1至35，其中7種為TPH，每組樣品裁剪了多個(gè)試樣，計(jì)算匯總的試驗(yàn)結(jié)果見表1和表2所示。

TPU是由柔性軟段區(qū)和剛性官能團(tuán)硬段區(qū)組成的一種彈性嵌段共聚物[3]。從表1可以看出，對(duì)TPU材料，不同廠家提供的樣品之間存在差異，因?yàn)槠崮さ闹苽溆身斖繉?、基膜、膠層組成，不同廠家對(duì)于組分的選擇不同，有各自的獨(dú)特配方，所以產(chǎn)品性能有所不同。對(duì)同一組樣品而言，在裁切過程中由于選取的位置有所差異或者邊部存在一定缺陷，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。第20組樣品為亞光膜，拉伸強(qiáng)度高，使用的有機(jī)原料分子鏈力學(xué)強(qiáng)度大，但斷裂伸長(zhǎng)率明顯較低，分子鏈柔韌性差。第15組樣品拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都是最高的，說明該樣品廠家具備特殊工藝，在合適的交聯(lián)密度下將有機(jī)聚合物原料高低搭配使用。從表2可看出，TPH的斷裂伸長(zhǎng)率明顯低于TPU，拉伸強(qiáng)度略低于TPU，主要是因?yàn)楸M管添加了增塑劑，但主要原料是聚氯乙烯，整體材質(zhì)偏脆，拉伸過程中更易斷裂。因此為了規(guī)范產(chǎn)品性能，TPU的合理范圍應(yīng)該保證在斷裂伸長(zhǎng)率≥150%，拉伸強(qiáng)度≥15MPa；TPH的合理范圍應(yīng)該保證在斷裂伸長(zhǎng)率≥90%，拉伸強(qiáng)度≥15MPa。

表1 汽車漆面保護(hù)膜拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率(TPU)

表2 汽車漆面保護(hù)膜拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率(TPH)

1.3 撕裂試驗(yàn)

撕裂試驗(yàn)使用GB529-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測(cè)定(褲形、直角形和新月型試樣)》[4]的試驗(yàn)方法，制備直角形試樣，速度為100mm/min，對(duì)12組樣品進(jìn)行了檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)匯總得到表3、表4。

從表3與表4可以看出，每種樣品無割口時(shí)的撕裂強(qiáng)度明顯大于有割口的，因?yàn)闊o割口情況下試樣撕裂需要一個(gè)割口發(fā)生斷裂的過程，造成數(shù)值偏高，為了更好顯示撕裂性能，需要使用割口器在直角形試樣直角頂點(diǎn)加工1mm割口。第31組與第33組的結(jié)果小于第26組與第27組結(jié)果，說明小部分TPU分子中構(gòu)成軟相和硬相的分子鏈結(jié)構(gòu)有所差異，使撕裂強(qiáng)度略低于TPH。但是整體上TPU的撕裂強(qiáng)度略高于TPH。經(jīng)過匯總，撕裂強(qiáng)度的合理范圍可以設(shè)定為≥40kN/m。

表3 汽車漆面保護(hù)膜撕裂強(qiáng)度(TPU)

表4 汽車漆面保護(hù)膜撕裂強(qiáng)度(TPH)

1.4 剝離試驗(yàn)

試驗(yàn)前，在鏡面鋼板上制備試樣，粘貼完成后分別在室溫狀態(tài)調(diào)節(jié)1h和72h，進(jìn)行初粘后和牢固粘貼后的180°剝離強(qiáng)度測(cè)試（檢測(cè)結(jié)果見表5與表6）。

表5 汽車漆面保護(hù)膜剝離強(qiáng)度(TPU)

剝離試驗(yàn)按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2790-1995《膠黏劑180°剝離強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法 撓性材料與剛性材料》[5]進(jìn)行。

在實(shí)際貼膜過程中，由于第一次沒有貼好會(huì)撕下重貼，因此初粘力不應(yīng)較大。表5中TPU初粘力普遍較大，說明廠家選用的背膠黏性較強(qiáng)。表6中TPH初粘力較小，基本可以直接剝落。經(jīng)過72小時(shí)，試樣已經(jīng)牢固粘貼，此時(shí)得到正常使用的剝離強(qiáng)度，1h至72h后TPU膜的膠粘力的增加大于TPH的增加，TPU與TPH各自膠粘力隨時(shí)間推移而增長(zhǎng)。本試驗(yàn)中，主要是背膠起到了較大的影響作用。背膠是將膜和漆面粘貼到一起，膠粘力過小，會(huì)導(dǎo)致膜無法在漆面正常固定，產(chǎn)生起泡，容易脫落，影響使用；膠粘力過大，會(huì)導(dǎo)致在撕掉膜的過程中出現(xiàn)殘膠，影響外觀。汽車漆面保護(hù)膜一般使用的膠黏劑是壓敏膠，對(duì)壓力有敏感性，具有優(yōu)良的性能，受合成溶劑、單體種類、單體濃度的影響，最終膠粘性會(huì)有所差異[6]，表中可以看出各個(gè)廠家使用的壓敏膠是有區(qū)別的。剝離強(qiáng)度合理范圍應(yīng)該保證在72h后≥5N/25mm。

表6 汽車漆面保護(hù)膜剝離強(qiáng)度(TPH)

2 結(jié)論

綜上所述，由TPU與TPH的試驗(yàn)對(duì)比可以看出，TPU的合理范圍應(yīng)保證在斷裂伸長(zhǎng)率≥150%，拉伸強(qiáng)度≥15MPa，撕裂強(qiáng)度≥40kN/m，72h后剝離強(qiáng)度≥5N/25mm；TPH的合理范圍應(yīng)該保證在斷裂伸長(zhǎng)率≥90%，拉伸強(qiáng)度≥15MPa，撕裂強(qiáng)度≥40kN/m，72h后剝離強(qiáng)度≥5N/25mm。TPU力學(xué)性能整體優(yōu)于TPH，這也是市場(chǎng)上企業(yè)推薦和用戶選擇TPU的原因，TPU認(rèn)可度不斷提升。TPH作為一種改良后的PVC，性能有所增強(qiáng)，但是原料是聚氯乙烯，硬度較大，TPU則是有較大分子量、由硬鏈段和軟鏈段組成的彈性體，這種空間上的物理交聯(lián)使其具有較好的力學(xué)性能。不同廠家的TPU產(chǎn)品根據(jù)加工要求調(diào)節(jié)分子量，分子量分布的不同導(dǎo)致了其最終性能上的差異。盡管本文分析了汽車漆面保護(hù)膜的力學(xué)性能，初步設(shè)定了合理的參數(shù)范圍，但該種產(chǎn)品不僅應(yīng)對(duì)力學(xué)性能有所要求，在耐老化、耐溶劑等試驗(yàn)中的結(jié)果也非常重要，檢測(cè)企業(yè)應(yīng)該針對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)試驗(yàn)。