汽車用塑料材料耐溶劑性能測試方法影響因素研究

夏雨鑫， 趙金月， 毛文琪

（上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司，上海 201714）

目前，我國已經(jīng)成為全球最大的汽車消費國，產(chǎn)銷量均已經(jīng)排世界第一。隨著汽車市場的快速發(fā)展，塑料材料被越來越多的應(yīng)用到汽車上，通過以塑代鋼減輕整車質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的目的[1]。汽車內(nèi)外飾中塑料件占有相當(dāng)大的比例，由于其應(yīng)用環(huán)境的特殊性，在使用過程中，可能會遭遇各種各樣溶劑的侵蝕。而多數(shù)溶劑具有一定的腐蝕性或黏性，會破壞塑料制品的原有結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)品失光、變色等失效。因此，汽車用塑料材料耐溶劑性能也成為了影響產(chǎn)品性能的好壞的一項重要指標(biāo)[2-3]。

目前各大汽車主機(jī)廠對汽車用塑料件耐溶劑測試方法存在差異，且測試大綱給出方法不詳細(xì)，導(dǎo)致實驗過程結(jié)果難以重復(fù)，本文研究了吉利[4]和奔馳[5]兩大主機(jī)廠的測試標(biāo)準(zhǔn)，選取汽車用塑料用量較大的滑石粉填充改性聚丙烯（PP+T20）和增強(qiáng)改性尼龍6（PA6+GF30），對汽車用塑料材料耐溶劑性能測試方法的影響因素進(jìn)行研究。

1 實驗

1.1 原料及儀器

PP+T20，上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司；PA6+GF30，上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司。

注塑機(jī)，B-920型，浙江海天注塑機(jī)有限公司。摩擦布，AATCC白色棉布。往復(fù)式磨耗機(jī)，5900，美國TABER。

1.2 測試原理

用浸有溶劑的布在試樣表面以一定的速度和力值擦拭樣品，試驗結(jié)束后觀察測試布表面是否有顏色痕跡，以及試驗樣品表面是否有軟化、發(fā)粘、斑點、顏色顯著變化，結(jié)果評價可以采用目視評估、色差評估、光澤度評估。

1.2.1色差評估[6]

用色差計測量樣品測試前后顏色值（L*，a*，b*），并按公式（1）計算ΔE值，每次至少測量3個點計算平均值。

1.2.2 目視評估[7-8]

在標(biāo)準(zhǔn)光源箱D65光源下，距離樣品50 cm左右，保證樣品與垂直光線及水平視線均保持45o夾角，觀察樣品外觀變化，如起泡、裂紋等現(xiàn)象。樣品變色評價：灰度等級評定根據(jù)GB/T 250-2008 紡織品色牢度試驗評定變色用灰色樣卡標(biāo)準(zhǔn)。擦拭布沾色評價：沾色灰度等級評定根據(jù)GB/T 251-2008 紡織品色牢度試驗評定沾色用灰色樣卡標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 光澤度評估[9]

采用多角度光澤度計（20o，60o，85o）測量試驗樣品試驗前后的光澤度，計算光澤度殘存率或失光率。一般 G(60o )＞70，采用 20o角測量，10≤G(60o )≤70，采用 60o角測量，G(60o )＜10，采用 85o角測量。

光澤度殘存率ΔA＝A0/A1×100%，失光率ΔB＝1－ΔA。

其中，A0表示試驗前光澤度，A1表示試驗后光澤度。

1.3 測試條件

選取耐溶劑性能測試方法可能影響測試結(jié)果的因素，包括擦拭速度、擦拭力值、擦拭面積，考察不同測試條件下PP+T20和PA6+GF30的耐溶劑性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同擦拭速度對耐溶劑測試結(jié)果影響

分別選擇10、50、100、150、200 mm/s五種擦拭速度進(jìn)行試驗，其他實驗參數(shù)如表1所示。采用往復(fù)式磨耗機(jī)進(jìn)行模擬，觀察測試后樣品及擦拭布表面的狀態(tài)變化。樣品色差、樣品光澤殘存率和測試布沾色灰度等級的測試結(jié)果如圖 1～3所示。研究發(fā)現(xiàn)：樣品表面和擦拭布表面狀態(tài)幾乎沒有變化，即擦拭的速度不影響測試結(jié)果。

表1 改變擦拭速度

圖1 擦拭速度對樣品色差的影響

圖2 擦拭速度對樣品光澤殘存率的影響

圖3 擦拭速度對測試布沾色灰度等級的影響

2.2 不同擦拭力值對耐溶劑測試結(jié)果影響

分別選擇2.5、5、9、15、20 N五種擦拭力值進(jìn)行試驗采用往復(fù)式磨耗機(jī)進(jìn)行模擬擦拭效果，其他試驗參數(shù)詳細(xì)如表2所示。觀察測試后樣品及擦拭布表面的狀態(tài)變化，樣品色差、樣品光澤殘存率和測試布沾色灰度等級的測試結(jié)果如圖4～6所示。研究發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)（0～20 N），隨著擦拭的力值逐漸增加，樣品表面狀態(tài)變化不大，但是擦拭布沾色程度逐漸加重。因此一般建議采用擦拭的力值為10 N左右（也可采用9 N，結(jié)果比較接近）。

表2 改變擦拭力值

圖4 擦拭力值對樣品色差的影響

圖5 擦拭力值對樣品光澤殘存率的影響

圖6 擦拭力值對測試布沾色灰度等級的影響

2.3 不同擦拭面積（擦拭長度）對耐溶劑測試結(jié)果影響

改變擦拭面積，保持擦拭寬度固定為16 mm，不斷增加擦拭長度為20、30、50、80和100 mm，其他試驗參數(shù)如下表3所示。擦拭面積不同，樣品色差、樣品光澤殘存率和測試布沾色灰度等級的測試結(jié)果如圖 7～9所示。由于常用測試溶劑都具有較好的分散性，在擦拭均勻的條件下，擦拭面積幾乎不影響耐溶劑測試結(jié)果，但是為了便于評價測試結(jié)果，要求擦拭痕跡不小于50 mm。

表3 改變擦拭面積

圖7 擦拭面積對樣品色差的影響

圖8 擦拭面積對測試布沾色灰度等級的影響

圖9 擦拭面積對測試布沾色灰度等級的影響

2.4 不同擦拭次數(shù)對耐溶劑測試結(jié)果影響

選擇不同的擦拭次數(shù)進(jìn)行測試，擦拭次數(shù)不斷增加為5、10、15、20和25次。樣品色差、樣品光澤殘存率和測試布沾色灰度等級的測試結(jié)果見圖10～12。隨著擦拭次數(shù)增多，樣品色差增大、光澤殘存率減小、測試布灰度等級變差，對結(jié)果影響顯著。為了保證測試結(jié)果的一致性，擦拭次數(shù)一般根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行，如無特殊規(guī)定，以擦拭10遍為宜，其他測試參數(shù)如表4所示。

表4 改變擦拭次數(shù)

圖10 擦拭次數(shù)對樣品色差的影響

圖11 擦拭次數(shù)對測試布沾色灰度等級的影響

圖12 擦拭次數(shù)對測試布沾色灰度等級的影響

3 結(jié)論

不同的擦拭速度對汽車用塑料材料PP+T20和PA6+GF30耐溶劑性能的測試結(jié)果影響不大，該因素不是關(guān)鍵影響因素，按照測試方法要求選擇范圍內(nèi)的擦拭速度即可。隨著擦拭力值增大，PP+T20和PA6+GF30兩種材料的耐溶劑性能均變差，力值對汽車用塑料材料耐溶劑性能的測試結(jié)果影響比較大。不同的擦拭面積對汽車用塑料材料PP+T20和PA6+GF30耐溶劑性能的測試結(jié)果影響不大，為了便于評價測試結(jié)果，擦拭長度最好不小于50 mm。隨著擦拭次數(shù)增多，PP+T20和PA6+GF30兩種材料的耐溶劑性能均變差，擦拭次數(shù)與耐溶劑性能成正相關(guān)。由于材料本身的特性，PP-T20材料的耐溶劑性能比PA6+GF30差，受測試條件的影響更為顯著。