车用高分子材料耐刮擦性能研究与改善

李延垒 LI Yan-lei；张虽栓 ZHANG Sui-shuan

（河南质量工程职业学院食品化工系，平顶山467000）

0 引言

在世界的汽车工业发展史中最主要的发展趋势就是环保、舒适化、安全化和轻量化。组成汽车用的材料最主要的就是复合材料和塑料，聚丙烯（PP）在车用塑料中具有耐用化学药品性强、刚性、耐热性好、性价比高、密度小的特点，它的特性是回收和成型，所以广泛的应用在汽车中，因此它是汽车塑料中发展速度最快、用量最大的材料之一。

在制品过程中，PP的刮痕集中在表面，影响到了美观度，而且它的耐划伤性能十分的差，对于它的使用也有了一定的限制，所以本文主要的研究方向就是对PP的耐刮擦性进行全面的提高。破坏材料表面的方式有刮伤，有很多的影响因素，它的机制和类型也是十分的复杂。PP的刮擦行为会受到抗冲击改性剂、润滑剂、填料、PP的分子结构的影响。材料发生屈服时多是由于侧（横）力或滑动力和压入力的影响，所以受到脆性和延性破坏而产生了刮痕。不平的表面受到刮痕的影响而产生了“刮痕发白”和光散射。

要使刮痕减小的方法可以降低刮痕的胎肩和粗糙度，使刮痕的可见度和光散射的可见度减少。本文所提到的耐刮擦性能的改善方式就是对刮擦滑爽剂加到PP里。

1 实验部分

1.1 主要原材料

耐刮擦滑爽剂：A、B、C，市售；

成核剂：市售；

增容剂：自制CMG9801；

硅灰石：市售，5μm；

滑石粉：上海诚致化工有限公司、T3000（5μm，3000目）、T1250（10μm，1250 目）；

高结晶PP：大韩油化工业株式会社、结晶度75%；

普通共聚PP：上海赛科石油化工有限责任公司、65%、结晶度60%。

1.2 仪器及设备

色差仪：美国公司GretagMacbeth制做，型号为CE-7000A；

五指刮擦磨耗仪：美国泰伯尔仪器公司，型号为Taber710；

注塑机：宁波海天注塑机厂、HTF80X1型。

1.3 试样制备

双螺杆挤出机：昆山科信机械设备有限公司、型号为KS36型；高速混合机：张家港欣荣机械有限公司，型号为SHR-200A。

按一定的比例将增容剂、填料、PP和其它助剂等材料在混合机中进行高速混合，并均匀的进行搅拌，经过双螺杆挤出机可以将造粒挤出来，然后再干燥冷却后形成59mm×59mm×4mm样板。图1就是整个样板的制作过程。

图1 试样制备流程

1.4 性能表征及测试

刮擦试验是使用15N的力通过五指刮擦磨耗仪所进行的一个全过程，对其刮痕的亮度变化（ΔL）值用色差仪进行处理，耐刮擦性能与ΔL值有很大的关系，材料的刮痕轻说明其值越小。

2 讨论与结果

2.1 不同耐刮擦滑爽剂对PP表面性能的影响 聚合物由于它的摩擦系数很高，所以就会有很多的破坏形象产生如剥离、裂缝和出现银纹等。塑性区域的位置会受磨擦系数的影响而不断的提升。磨擦系数直接影响到了整个汽车的使用和高结晶PP性能，在此性能的变化下会直接影响到整个汽车耐磨和刮擦的性能，这也是PP所起到的一个十分重要的作用。

润滑剂可以提高材料的耐刮擦性能，也会使整个润滑的效果更加的明显，同样可以加强PP的使用率。在整个试验的过程中如表1所示可以看出来每一项材料的使用率和它的状况，这是高结晶PP受到不同润滑剂时所受到的影响，通过这些影响的级数可以了解到更多有关于润滑剂分子和添加剂的常识。润滑剂在汽车的使用中具有十分突破的表示。

表1 不同类型滑爽剂对高结晶PP性能的影响

通过表1可以看出来PP材料的选择直接影响到ΔL值，制品也会受到外观的影响，而每一项影响都会因汽车各部件的不同而产生不同的效果。在整个汽车的刮擦耐用过程里，对磨擦系数和它的指标都是有一定要求的，在磨擦测试的过程中要对这些材料的测试结果和使用进行全面的衡量，对每一项磨擦的控制和它的磨擦性能都要做出最好的判断，在经过汽车内外部件的整合和检查之后通过多种检测方式的不同和添加剂的使用不同，最终混合到一起之后就会产生不同的效果，利用这些添加剂和PP的技术提升汽车的性能。

2.2 反应型高聚硅氧烷用量对PP耐刮擦性能的影响 图2是PP高结晶刮擦性能在高聚硅氧烷用量下所受到的影响。通过图表里的显示对ΔL值的要求也很高，在分数不同的情况下要考虑的问题就有很多，要有较高的性价比就要使质量分数的性能提升，在整个提升的过程中都可以看到ΔL值所受到的影响，值越高，质量分数越高，二者是成正比的，在耐刮擦性能的研究中，对于ΔL的取值是十分重要的，要依照不同的汽车性能、添加剂的不同使大量的材料在成本上也有了提高，这些都对汽车的耐刮性能起到了一定的影响，通过这些影响可以很好的保护汽车的刮擦，在国外的很多公司所采用的高科技技术都确保了汽车的耐刮擦性，并保证了汽车的全性能在各方面的要求都很高，如图2所示是整个性能影响的图示。

2.3 PP的结晶度对耐刮擦性能的影响 表2是耐刮擦性能受PP结果度的影响，对于ΔL的取值也是为关系到了结晶度的值，结晶度在耐刮擦性能上起着绝对性的作用，因为要使汽车的耐刮擦性能减小就要对高结晶PP做出合理的判断，还要对其性能进行全面的研究，通过PP的取值和它所带来的影响会让汽车的刮擦性能更强。

表2 PP结晶度对耐刮擦性能的影响

2.4 填料类型对PP耐刮擦性能的影响

表3是高结晶PP对填料的影响，添加剂的不同所产生的效果也不尽相同，当尺寸、耐热性、刚性等无机矿物填料提高之后就可以进一步的防止汽车刮擦。

表3 不同填料对高结晶PP耐刮擦性能的影响

通过表3可以得出，硅灰石越多，ΔL值越小，两者之间的关系可以形成正比，在滑石粉和硅灰石的选取上要注重ΔL值，这是改变耐刮擦的一个十分重要的系数，两者之间的关系一定要平衡，通过这些添加剂所产生的现象就是“刮痕发白”，所以在短时间内汽车的刮擦性能都会受到它的影响，这些添加剂所发挥出来的作用都使硅灰石更加的牢靠，也在性能上更加的合理，这些是合理利用添加剂的方法，通过这些有效的方法使最佳的滑石粉和硅灰石应用到耐刮擦项目中来。这些都是PP所带来的耐刮擦高性能。

2.5 增容剂对PP耐刮擦性能的影响 表4是滑爽剂在增容剂中的影响，其表是PP取值的质量分数。

表4 增容剂用量对高结晶PP耐刮擦性能的影响

从上面的表4可以得知，耐刮擦性能的研究与滑爽粉还有一定的联系，在这些联系中，从刮痕光滑和增容剂质量直接由ΔL决定，在此所决定的数值中是汽车材料表面的一个十分重要的选择。在此选择中要加入不同的添加剂，使汽车的耐刮擦性能更强，PP的应用在耐刮擦度和矿物填料中和助剂中有着很强的作用。从而提升了汽车的高分子刮擦性能。

3 结论

①要使汽车的耐刮擦性能更强，更具有贴切的汽车行驶就要对各方面进行检查还要对PP润滑剂的特性提升。在添加剂应用之后使汽车更加的平衡。ΔL的取值直接决定了汽车的耐刮擦性能。②PP的优异性与高结晶有很大的关系。③滑石粉的应用直接影响到PP的“刮痕发白”现象，这种现象的产生也是控制刮擦性的一种方法。

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