汽车用塑料材料耐溶剂性能测试方法影响因素研究

夏雨鑫， 赵金月， 毛文琪

（上海金发科技发展有限公司，上海 201714）

目前，我国已经成为全球最大的汽车消费国，产销量均已经排世界第一。随着汽车市场的快速发展，塑料材料被越来越多的应用到汽车上，通过以塑代钢减轻整车质量，达到节能减排的目的[1]。汽车内外饰中塑料件占有相当大的比例，由于其应用环境的特殊性，在使用过程中，可能会遭遇各种各样溶剂的侵蚀。而多数溶剂具有一定的腐蚀性或黏性，会破坏塑料制品的原有结构，导致产品失光、变色等失效。因此，汽车用塑料材料耐溶剂性能也成为了影响产品性能的好坏的一项重要指标[2-3]。

目前各大汽车主机厂对汽车用塑料件耐溶剂测试方法存在差异，且测试大纲给出方法不详细，导致实验过程结果难以重复，本文研究了吉利[4]和奔驰[5]两大主机厂的测试标准，选取汽车用塑料用量较大的滑石粉填充改性聚丙烯（PP+T20）和增强改性尼龙6（PA6+GF30），对汽车用塑料材料耐溶剂性能测试方法的影响因素进行研究。

1 实验

1.1 原料及仪器

PP+T20，上海金发科技发展有限公司；PA6+GF30，上海金发科技发展有限公司。

注塑机，B-920型，浙江海天注塑机有限公司。摩擦布，AATCC白色棉布。往复式磨耗机，5900，美国TABER。

1.2 测试原理

用浸有溶剂的布在试样表面以一定的速度和力值擦拭样品，试验结束后观察测试布表面是否有颜色痕迹，以及试验样品表面是否有软化、发粘、斑点、颜色显著变化，结果评价可以采用目视评估、色差评估、光泽度评估。

1.2.1色差评估[6]

用色差计测量样品测试前后颜色值（L*，a*，b*），并按公式（1）计算ΔE值，每次至少测量3个点计算平均值。

1.2.2 目视评估[7-8]

在标准光源箱D65光源下，距离样品50 cm左右，保证样品与垂直光线及水平视线均保持45º夹角，观察样品外观变化，如起泡、裂纹等现象。样品变色评价：灰度等级评定根据GB/T 250-2008 纺织品色牢度试验评定变色用灰色样卡标准。擦拭布沾色评价：沾色灰度等级评定根据GB/T 251-2008 纺织品色牢度试验评定沾色用灰色样卡标准。

1.2.3 光泽度评估[9]

采用多角度光泽度计（20º，60º，85º）测量试验样品试验前后的光泽度，计算光泽度残存率或失光率。一般 G(60º )＞70，采用 20º角测量，10≤G(60º )≤70，采用 60º角测量，G(60º )＜10，采用 85º角测量。

光泽度残存率ΔA＝A0/A1×100%，失光率ΔB＝1－ΔA。

其中，A0表示试验前光泽度，A1表示试验后光泽度。

1.3 测试条件

选取耐溶剂性能测试方法可能影响测试结果的因素，包括擦拭速度、擦拭力值、擦拭面积，考察不同测试条件下PP+T20和PA6+GF30的耐溶剂性能。

2 结果与讨论

2.1 不同擦拭速度对耐溶剂测试结果影响

分别选择10、50、100、150、200 mm/s五种擦拭速度进行试验，其他实验参数如表1所示。采用往复式磨耗机进行模拟，观察测试后样品及擦拭布表面的状态变化。样品色差、样品光泽残存率和测试布沾色灰度等级的测试结果如图 1～3所示。研究发现：样品表面和擦拭布表面状态几乎没有变化，即擦拭的速度不影响测试结果。

表1 改变擦拭速度

图1 擦拭速度对样品色差的影响

图2 擦拭速度对样品光泽残存率的影响

图3 擦拭速度对测试布沾色灰度等级的影响

2.2 不同擦拭力值对耐溶剂测试结果影响

分别选择2.5、5、9、15、20 N五种擦拭力值进行试验采用往复式磨耗机进行模拟擦拭效果，其他试验参数详细如表2所示。观察测试后样品及擦拭布表面的状态变化，样品色差、样品光泽残存率和测试布沾色灰度等级的测试结果如图4～6所示。研究发现：在一定范围内（0～20 N），随着擦拭的力值逐渐增加，样品表面状态变化不大，但是擦拭布沾色程度逐渐加重。因此一般建议采用擦拭的力值为10 N左右（也可采用9 N，结果比较接近）。

表2 改变擦拭力值

图4 擦拭力值对样品色差的影响

图5 擦拭力值对样品光泽残存率的影响

图6 擦拭力值对测试布沾色灰度等级的影响

2.3 不同擦拭面积（擦拭长度）对耐溶剂测试结果影响

改变擦拭面积，保持擦拭宽度固定为16 mm，不断增加擦拭长度为20、30、50、80和100 mm，其他试验参数如下表3所示。擦拭面积不同，样品色差、样品光泽残存率和测试布沾色灰度等级的测试结果如图 7～9所示。由于常用测试溶剂都具有较好的分散性，在擦拭均匀的条件下，擦拭面积几乎不影响耐溶剂测试结果，但是为了便于评价测试结果，要求擦拭痕迹不小于50 mm。

表3 改变擦拭面积

图7 擦拭面积对样品色差的影响

图8 擦拭面积对测试布沾色灰度等级的影响

图9 擦拭面积对测试布沾色灰度等级的影响

2.4 不同擦拭次数对耐溶剂测试结果影响

选择不同的擦拭次数进行测试，擦拭次数不断增加为5、10、15、20和25次。样品色差、样品光泽残存率和测试布沾色灰度等级的测试结果见图10～12。随着擦拭次数增多，样品色差增大、光泽残存率减小、测试布灰度等级变差，对结果影响显著。为了保证测试结果的一致性，擦拭次数一般根据标准规定进行，如无特殊规定，以擦拭10遍为宜，其他测试参数如表4所示。

表4 改变擦拭次数

图10 擦拭次数对样品色差的影响

图11 擦拭次数对测试布沾色灰度等级的影响

图12 擦拭次数对测试布沾色灰度等级的影响

3 结论

不同的擦拭速度对汽车用塑料材料PP+T20和PA6+GF30耐溶剂性能的测试结果影响不大，该因素不是关键影响因素，按照测试方法要求选择范围内的擦拭速度即可。随着擦拭力值增大，PP+T20和PA6+GF30两种材料的耐溶剂性能均变差，力值对汽车用塑料材料耐溶剂性能的测试结果影响比较大。不同的擦拭面积对汽车用塑料材料PP+T20和PA6+GF30耐溶剂性能的测试结果影响不大，为了便于评价测试结果，擦拭长度最好不小于50 mm。随着擦拭次数增多，PP+T20和PA6+GF30两种材料的耐溶剂性能均变差，擦拭次数与耐溶剂性能成正相关。由于材料本身的特性，PP-T20材料的耐溶剂性能比PA6+GF30差，受测试条件的影响更为显著。