車用高分子材料耐刮擦性能研究與改善

李延壘 LI Yan-lei；張雖栓 ZHANG Sui-shuan

（河南質量工程職業學院食品化工系，平頂山467000）

0 引言

在世界的汽車工業發展史中最主要的發展趨勢就是環保、舒適化、安全化和輕量化。組成汽車用的材料最主要的就是復合材料和塑料，聚丙烯（PP）在車用塑料中具有耐用化學藥品性強、剛性、耐熱性好、性價比高、密度小的特點，它的特性是回收和成型，所以廣泛的應用在汽車中，因此它是汽車塑料中發展速度最快、用量最大的材料之一。

在制品過程中，PP的刮痕集中在表面，影響到了美觀度，而且它的耐劃傷性能十分的差，對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對PP的耐刮擦性進行全面的提高。破壞材料表面的方式有刮傷，有很多的影響因素，它的機制和類型也是十分的復雜。PP的刮擦行為會受到抗沖擊改性劑、潤滑劑、填料、PP的分子結構的影響。材料發生屈服時多是由于側（橫）力或滑動力和壓入力的影響，所以受到脆性和延性破壞而產生了刮痕。不平的表面受到刮痕的影響而產生了“刮痕發白”和光散射。

要使刮痕減小的方法可以降低刮痕的胎肩和粗糙度，使刮痕的可見度和光散射的可見度減少。本文所提到的耐刮擦性能的改善方式就是對刮擦滑爽劑加到PP里。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

耐刮擦滑爽劑：A、B、C，市售；

成核劑：市售；

增容劑：自制CMG9801；

硅灰石：市售，5μm；

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

高結晶PP：大韓油化工業株式會社、結晶度75%；

普通共聚PP：上海賽科石油化工有限責任公司、65%、結晶度60%。

1.2 儀器及設備

色差儀：美國公司GretagMacbeth制做，型號為CE-7000A；

五指刮擦磨耗儀：美國泰伯爾儀器公司，型號為Taber710；

注塑機：寧波海天注塑機廠、HTF80X1型。

1.3 試樣制備

雙螺桿擠出機：昆山科信機械設備有限公司、型號為KS36型；高速混合機：張家港欣榮機械有限公司，型號為SHR-200A。

按一定的比例將增容劑、填料、PP和其它助劑等材料在混合機中進行高速混合，并均勻的進行攪拌，經過雙螺桿擠出機可以將造粒擠出來，然后再干燥冷卻后形成59mm×59mm×4mm樣板。圖1就是整個樣板的制作過程。

圖1 試樣制備流程

1.4 性能表征及測試

刮擦試驗是使用15N的力通過五指刮擦磨耗儀所進行的一個全過程，對其刮痕的亮度變化（ΔL）值用色差儀進行處理，耐刮擦性能與ΔL值有很大的關系，材料的刮痕輕說明其值越小。

2 討論與結果

2.1 不同耐刮擦滑爽劑對PP表面性能的影響 聚合物由于它的摩擦系數很高，所以就會有很多的破壞形象產生如剝離、裂縫和出現銀紋等。塑性區域的位置會受磨擦系數的影響而不斷的提升。磨擦系數直接影響到了整個汽車的使用和高結晶PP性能，在此性能的變化下會直接影響到整個汽車耐磨和刮擦的性能，這也是PP所起到的一個十分重要的作用。

潤滑劑可以提高材料的耐刮擦性能，也會使整個潤滑的效果更加的明顯，同樣可以加強PP的使用率。在整個試驗的過程中如表1所示可以看出來每一項材料的使用率和它的狀況，這是高結晶PP受到不同潤滑劑時所受到的影響，通過這些影響的級數可以了解到更多有關于潤滑劑分子和添加劑的常識。潤滑劑在汽車的使用中具有十分突破的表示。

表1 不同類型滑爽劑對高結晶PP性能的影響

通過表1可以看出來PP材料的選擇直接影響到ΔL值，制品也會受到外觀的影響，而每一項影響都會因汽車各部件的不同而產生不同的效果。在整個汽車的刮擦耐用過程里，對磨擦系數和它的指標都是有一定要求的，在磨擦測試的過程中要對這些材料的測試結果和使用進行全面的衡量，對每一項磨擦的控制和它的磨擦性能都要做出最好的判斷，在經過汽車內外部件的整合和檢查之后通過多種檢測方式的不同和添加劑的使用不同，最終混合到一起之后就會產生不同的效果，利用這些添加劑和PP的技術提升汽車的性能。

2.2 反應型高聚硅氧烷用量對PP耐刮擦性能的影響 圖2是PP高結晶刮擦性能在高聚硅氧烷用量下所受到的影響。通過圖表里的顯示對ΔL值的要求也很高，在分數不同的情況下要考慮的問題就有很多，要有較高的性價比就要使質量分數的性能提升，在整個提升的過程中都可以看到ΔL值所受到的影響，值越高，質量分數越高，二者是成正比的，在耐刮擦性能的研究中，對于ΔL的取值是十分重要的，要依照不同的汽車性能、添加劑的不同使大量的材料在成本上也有了提高，這些都對汽車的耐刮性能起到了一定的影響，通過這些影響可以很好的保護汽車的刮擦，在國外的很多公司所采用的高科技技術都確保了汽車的耐刮擦性，并保證了汽車的全性能在各方面的要求都很高，如圖2所示是整個性能影響的圖示。

2.3 PP的結晶度對耐刮擦性能的影響 表2是耐刮擦性能受PP結果度的影響，對于ΔL的取值也是為關系到了結晶度的值，結晶度在耐刮擦性能上起著絕對性的作用，因為要使汽車的耐刮擦性能減小就要對高結晶PP做出合理的判斷，還要對其性能進行全面的研究，通過PP的取值和它所帶來的影響會讓汽車的刮擦性能更強。

表2 PP結晶度對耐刮擦性能的影響

2.4 填料類型對PP耐刮擦性能的影響

表3是高結晶PP對填料的影響，添加劑的不同所產生的效果也不盡相同，當尺寸、耐熱性、剛性等無機礦物填料提高之后就可以進一步的防止汽車刮擦。

表3 不同填料對高結晶PP耐刮擦性能的影響

通過表3可以得出，硅灰石越多，ΔL值越小，兩者之間的關系可以形成正比，在滑石粉和硅灰石的選取上要注重ΔL值，這是改變耐刮擦的一個十分重要的系數，兩者之間的關系一定要平衡，通過這些添加劑所產生的現象就是“刮痕發白”，所以在短時間內汽車的刮擦性能都會受到它的影響，這些添加劑所發揮出來的作用都使硅灰石更加的牢靠，也在性能上更加的合理，這些是合理利用添加劑的方法，通過這些有效的方法使最佳的滑石粉和硅灰石應用到耐刮擦項目中來。這些都是PP所帶來的耐刮擦高性能。

2.5 增容劑對PP耐刮擦性能的影響 表4是滑爽劑在增容劑中的影響，其表是PP取值的質量分數。

表4 增容劑用量對高結晶PP耐刮擦性能的影響

從上面的表4可以得知，耐刮擦性能的研究與滑爽粉還有一定的聯系，在這些聯系中，從刮痕光滑和增容劑質量直接由ΔL決定，在此所決定的數值中是汽車材料表面的一個十分重要的選擇。在此選擇中要加入不同的添加劑，使汽車的耐刮擦性能更強，PP的應用在耐刮擦度和礦物填料中和助劑中有著很強的作用。從而提升了汽車的高分子刮擦性能。

3 結論

①要使汽車的耐刮擦性能更強，更具有貼切的汽車行駛就要對各方面進行檢查還要對PP潤滑劑的特性提升。在添加劑應用之后使汽車更加的平衡。ΔL的取值直接決定了汽車的耐刮擦性能。②PP的優異性與高結晶有很大的關系。③滑石粉的應用直接影響到PP的“刮痕發白”現象，這種現象的產生也是控制刮擦性的一種方法。

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