汽车抗石击涂料的抗石击性能试验及评价方法

刘 彬

（东风汽车公司技术中心，湖北 武汉 430058）

汽车在行驶过程中，会溅起路面的泥沙、碎石，击打在汽车涂层表面，造成汽车表面涂层的破坏，从而导致钢板被腐蚀。目前，各汽车主机厂普遍采用抗石击涂料对车体下部、底盘、轮罩等易被砂石击打部位进行保护，以缓冲砂石造成的强力冲击，提高底板抗腐蚀性能，同时还能起到隔音减振的作用，改善乘坐舒适性[1]。

抗石击涂料的抗石击性能检测是对抗石击涂层力学性能的综合评价，是抗石击涂料最重要的性能指标。但是，目前国内各大汽车主机厂还没有统一的试验方法及评价方法，国家尚未出台相应的标准进行规范。

本文以PVC抗石击涂料为同一试验对象，介绍了目前国内汽车行业使用较多的2种抗石击涂料抗石击性能试验方法、评价方法及其优缺点。

1 试验对象

抗石击涂料主要由传统沥青系涂料发展到PVC系涂料再到水性丙烯酸抗石击涂料。随着相关环保法规的出台，沥青系抗石击涂料已很少使用，PVC抗石击涂料是目前使用比较广泛的涂料，水性丙烯酸抗石击涂料作为新型涂料已开始在汽车行业推广使用[2]。

PVC涂料经过不断地应用和改进，在汽车抗石击领域发挥了巨大的作用。通过添加或者改变不同物质组分可以满足不同的实际需求，如：在PVC抗石击涂料中添加气象白炭黑（主要成分SiO2），可以提高PVC抗石击涂料的屈服强度；在涂料中添加空心玻璃微珠可以降低PVC抗石击涂料密度，实现轻量化；采用增塑剂DINP（邻苯二甲酸二异壬酯）取代增塑剂DOP（邻苯二甲酸二辛酯），可以使PVC抗石击涂料更环保。

本试验采用添加了气象白炭黑和空心玻璃微珠的PVC抗石击涂料作为试验对象。

2 抗石击性能试验原理

抗石击性能试验是通过抗石击仪，在可以控制的温度条件下、一定的时间内将特定规格的钢丸或碎石以一定的压力或速度撞击在抗石击涂层表面。石击结束后，用胶带去除松散层，露出样板上残留的石击点痕迹，通过分析抗石击涂层的破坏程度来判断抗石击性能；或者以抗石击涂层被击穿的时间、剥落面积来判断抗石击性能。

钢丸或碎石被压缩空气以一定的角度喷射在抗石击涂层表面。抗石击涂层的破坏程度由喷射角度、喷射压力、钢丸的质量、冲击持续时间等共同决定。

3 抗石击性能试验及评价方法

目前，国内抗石击涂料的抗石击性能试验及评价方法主要借鉴国外标准，其中ISO 20567—1《色漆和清漆涂层的耐石击性的测定第1部分：多次冲击试验》标准主要用来做油漆涂层抗石击性能试验，部分企业也参考该标准做抗石击涂料的抗石击性能试验，部分欧系车抗石击涂料性能试验采用该标准。抗石击涂料抗石击性能试验方法标准主要有以下2种。

美国汽车工程协会（SAE）制定的SAE J400“汽车表面涂层的抗碎石测试”[3]，多被美国通用、福特等汽车公司采用。日系汽车采用的抗石击试验方法与SAE J400相似，但在碎石规格、试验温度和评价方法等方面又有所不同，所以日本工业标准（JIS）的射石法也比较常用。

法国标致雪铁龙集团（PSA）制定有专用的抗石击涂料的抗石击性能试验标准[4]，该标准主要用于抗石击涂料、塑料、橡胶等材料的抗石击性能测试。

3.1 采用SAE标准抗石击性能试验及评价

方法

3.1.1 SAE标准抗石击性能试验方法

美国汽车工程协会（SAE）制定的SAE J400“汽车表面涂层的抗碎石测试”和日本工业标准（JIS）的射石法试验方法，见表1。

表1 SAE抗石击试验方法Tab.1 SAE methods for stone chip resistance test

3.1.2 SAE标准试验结果

用同一种抗石击涂料，制作成不同膜厚的试验样板，采用SAE标准做抗石击试验，试验结果见表2。

表2 抗石击试验结果Tab.2 Results of stone chip resistance test

通过试验方法介绍及试验结果分析可知，试验结果会受到喷设压力、喷射次数、喷射流量、喷射角度以及碎石的新旧程度等因素的影响。

SAE标准试验结果评价主要依据石击点尺寸和剥离面积的计算，依据计算出的石击后的剥离面积评价抗石击等级。该试验方法的优点是：受石击面积大，可以模拟车辆行驶过程中的路面石击情况，可以利用图像处理或面积测量仪器测量剥离面积，消除人为评价误差。缺点是：抗石击强度比较低，对较厚的抗石击涂层，规定的测量频次内无法击穿，抗石击性能具体值无法准确测量。

对于较厚的抗石击涂层，使用该方法测量抗石击性能，可以通过增加喷射次数、喷设压力、喷射流量、改变喷射角度等试验条件将其击穿，再通过换算得到一个相对的抗石击性能值，从而提高此种测试的普适性，每一个条件的变化对抗石击性能值的影响有待进一步研究。

3.2 采用PSA标准抗石击性能试验及评价方法

3.2.1PSA标准抗石击性能试验方法

法国雪铁龙集团制定有专用的抗石击涂料的抗石击性能试验标准，试验方法见表3。

表3 PSA抗石击试验方法Tab.3 PSA method for stone chip resistance test

3.2.2 PSA标准试验结果

用同一种抗石击涂料，制作成不同膜厚的试验样板，采用PSA标准做抗石击试验，试验结果见表4。

表4 抗石击试验结果Tab.4 Results of stone chip resistance test

通过试验方法介绍及试验结果分析可知，试验结果会受到喷设压力、喷射时间、喷射流量、喷射角度以及钢丸的新旧程度等因素的影响。

PSA标准试验结果主要评价抗石击涂料击穿时间、击穿后再石击60 s后涂膜的剥离面积，通过剥离面积的测算来评价特性值级别。该试验方法的优点是：石击强度大，受石击面积小，连续石击直至击穿，剥离面积可以用仪器测得，可以很明确地知道抗石击涂料的抗石击性能，也可以对比多种材料的抗石击性能。缺点是：石击主要集中在一点，不能模拟车辆行驶过程中的路面石击情况。

4 结论

目前，无论是抗石击涂料供应商还是各汽车生产主机厂，都是根据抗石击涂料应用的实际情况，选择适合的方法做抗石击性能试验。抗石击涂料的抗石击性能试验检测非常重要，我国急需制定相应的国家标准。

[1]廖大政,高成勇,王纳新,等.石击涂料在汽车涂装上的应用研究[A]//中国汽车工程学会涂装技术分会学术年会[C].2013.

[2]李富强,张爱平,李丹彤,等.底抗石击防护胶在汽车上的应用[J].粘接,2015,36(2):55-58.

[3]SAE J400:Test for Chip Resistance of Surface Coatings[S].

[4]PSA抗石击标准:Produits antigravillonnage plastiques-caoutchoucs resistance au grenaillage[S].