汽車漆面保護膜力學實驗結果分析

（中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京 100024）

0 前言

汽車的使用數量在日益增長。在使用過程中，汽車表面漆層會由于自然或人為等因素出現破損，為了更好地保障車輛外觀，汽車漆面保護膜產品應運而生。此外，整車的貼膜成本比漆層修補的成本低，客戶更傾向于選擇漆面保護膜，長遠來看，市場具備較大的發展空間。目前，國內外眾多廠家都已具備了成熟的漆面保護膜生產工藝，市場上主要以熱塑性聚氨酯（TPU）和聚氯乙烯（TPH）兩種產品為主。TPH是流延后的PVC，對PVC進行了一定的工藝改良。TPU則是一種具有較好物理、化學特性的材料。盡管市場上存在這兩種產品，但是產品性能有所差異。作為檢測企業，應對市場上存在的多種產品的質量有準確的認識，制定相關的標準，維護穩定的市場環境，保障客戶的基本需求。

本文對眾多廠家TPU和TPH兩種原料生產的樣品的力學性能進行檢測，并對試驗結果進行了分析，歸納并整理出符合當前市場環境的參數范圍。

1 試驗

1.1 試驗儀器

汽車漆面保護膜的根本目的是對汽車漆面層進行保護，因此對力學性能的要求較高。本文使用了拉伸試驗機、直角形裁刀、5型拉伸試驗裁刀分別進行了拉伸、撕裂和剝離三個試驗項目。

1.2 拉伸試驗

拉伸試驗使用GB1040.1-2006《塑料 拉伸性能的測定第一部分：總則》[1]的試驗方法，制備符合GB1040.3-2006《塑料 拉伸性能的測定第三部分：薄膜和薄片的實驗條件》[2]5型試樣，撕掉中間部分離型膜，將兩端留有離型膜的部分裝入拉力試驗機夾緊裝置中，速度為100mm/min，對35組樣品進行檢測，編號1至35，其中7種為TPH，每組樣品裁剪了多個試樣，計算匯總的試驗結果見表1和表2所示。

TPU是由柔性軟段區和剛性官能團硬段區組成的一種彈性嵌段共聚物[3]。從表1可以看出，對TPU材料，不同廠家提供的樣品之間存在差異，因為漆膜的制備由頂涂層、基膜、膠層組成，不同廠家對于組分的選擇不同，有各自的獨特配方，所以產品性能有所不同。對同一組樣品而言，在裁切過程中由于選取的位置有所差異或者邊部存在一定缺陷，試驗數據也會產生波動。第20組樣品為亞光膜，拉伸強度高，使用的有機原料分子鏈力學強度大，但斷裂伸長率明顯較低，分子鏈柔韌性差。第15組樣品拉伸強度和斷裂伸長率都是最高的，說明該樣品廠家具備特殊工藝，在合適的交聯密度下將有機聚合物原料高低搭配使用。從表2可看出，TPH的斷裂伸長率明顯低于TPU，拉伸強度略低于TPU，主要是因為盡管添加了增塑劑，但主要原料是聚氯乙烯，整體材質偏脆，拉伸過程中更易斷裂。因此為了規范產品性能，TPU的合理范圍應該保證在斷裂伸長率≥150%，拉伸強度≥15MPa；TPH的合理范圍應該保證在斷裂伸長率≥90%，拉伸強度≥15MPa。

表1 汽車漆面保護膜拉伸強度及斷裂伸長率(TPU)

表2 汽車漆面保護膜拉伸強度及斷裂伸長率(TPH)

1.3 撕裂試驗

撕裂試驗使用GB529-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定(褲形、直角形和新月型試樣)》[4]的試驗方法，制備直角形試樣，速度為100mm/min，對12組樣品進行了檢測。試驗結果經匯總得到表3、表4。

從表3與表4可以看出，每種樣品無割口時的撕裂強度明顯大于有割口的，因為無割口情況下試樣撕裂需要一個割口發生斷裂的過程，造成數值偏高，為了更好顯示撕裂性能，需要使用割口器在直角形試樣直角頂點加工1mm割口。第31組與第33組的結果小于第26組與第27組結果，說明小部分TPU分子中構成軟相和硬相的分子鏈結構有所差異，使撕裂強度略低于TPH。但是整體上TPU的撕裂強度略高于TPH。經過匯總，撕裂強度的合理范圍可以設定為≥40kN/m。

表3 汽車漆面保護膜撕裂強度(TPU)

表4 汽車漆面保護膜撕裂強度(TPH)

1.4 剝離試驗

試驗前，在鏡面鋼板上制備試樣，粘貼完成后分別在室溫狀態調節1h和72h，進行初粘后和牢固粘貼后的180°剝離強度測試（檢測結果見表5與表6）。

表5 汽車漆面保護膜剝離強度(TPU)

剝離試驗按照標準GB/T2790-1995《膠黏劑180°剝離強度實驗方法 撓性材料與剛性材料》[5]進行。

在實際貼膜過程中，由于第一次沒有貼好會撕下重貼，因此初粘力不應較大。表5中TPU初粘力普遍較大，說明廠家選用的背膠黏性較強。表6中TPH初粘力較小，基本可以直接剝落。經過72小時，試樣已經牢固粘貼，此時得到正常使用的剝離強度，1h至72h后TPU膜的膠粘力的增加大于TPH的增加，TPU與TPH各自膠粘力隨時間推移而增長。本試驗中，主要是背膠起到了較大的影響作用。背膠是將膜和漆面粘貼到一起，膠粘力過小，會導致膜無法在漆面正常固定，產生起泡，容易脫落，影響使用；膠粘力過大，會導致在撕掉膜的過程中出現殘膠，影響外觀。汽車漆面保護膜一般使用的膠黏劑是壓敏膠，對壓力有敏感性，具有優良的性能，受合成溶劑、單體種類、單體濃度的影響，最終膠粘性會有所差異[6]，表中可以看出各個廠家使用的壓敏膠是有區別的。剝離強度合理范圍應該保證在72h后≥5N/25mm。

表6 汽車漆面保護膜剝離強度(TPH)

2 結論

綜上所述，由TPU與TPH的試驗對比可以看出，TPU的合理范圍應保證在斷裂伸長率≥150%，拉伸強度≥15MPa，撕裂強度≥40kN/m，72h后剝離強度≥5N/25mm；TPH的合理范圍應該保證在斷裂伸長率≥90%，拉伸強度≥15MPa，撕裂強度≥40kN/m，72h后剝離強度≥5N/25mm。TPU力學性能整體優于TPH，這也是市場上企業推薦和用戶選擇TPU的原因，TPU認可度不斷提升。TPH作為一種改良后的PVC，性能有所增強，但是原料是聚氯乙烯，硬度較大，TPU則是有較大分子量、由硬鏈段和軟鏈段組成的彈性體，這種空間上的物理交聯使其具有較好的力學性能。不同廠家的TPU產品根據加工要求調節分子量，分子量分布的不同導致了其最終性能上的差異。盡管本文分析了汽車漆面保護膜的力學性能，初步設定了合理的參數范圍，但該種產品不僅應對力學性能有所要求，在耐老化、耐溶劑等試驗中的結果也非常重要，檢測企業應該針對產品進行后續的相關試驗。