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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Modified polypropylene is widely used in automotive interior and exterior trims and is the most used automotive plastic. However, due to its relatively low surface hardness, it is easily scratched, then affecting the appearance. Therefore, it is often necessary to add a scratch-resistant agent to the formulation. In this paper, the scratch resistance of modified polypropylene after aging was studied. It was found that the scratch resistance after aging showed a different degree of decline. Therefore, it has reference significance for the evaluation of scratch resistance of modified polypropylene in long-term use.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：modified polypropylene; aging; scratch resistance
摘要：改性聚丙烯被广泛的应用于汽车内外饰件上，是用量最大的车用塑料。但因其表面硬度相对较低，在使用中容易被划伤发白，影响外观。因此，配方中常需添加耐刮擦剂。本文对改性聚丙烯经氙灯光老化和高温热老化后的耐刮擦性进行了研究，发现老化后耐刮擦性出现不同程度的下降。从而对改性聚丙烯长期使用中耐刮擦性能的评估具有一定参考意义。
关键词：改性聚丙烯；老化；耐刮擦性
中图分类号：ＴＱ３２５．１＋４ 文献标识码：A 文章编号：1004-7204(2019)03-0079-04
光热老化对车用改性聚丙烯耐刮擦性的影响研究
Study on Effect of Xenon Arc and Heat Aging on Scratch Resistance of Modified PP
for Vehicles
王伟健，李书鹏，李波
（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州 511434）
WANG Wei-jian , LI Shu-peng, LI Bo
(Guangzhou Automobile Group Co.Ltd Automotive Engineering Institute，Guangzhou 511434)
前言
汽车工业的发展有赖于材料科学的进步。近一个世纪以来获得高速发展的聚合物类高分子材料在汽车工业中得到了广泛的使用。据不完全统计，目前每辆乘用车平均使用的高分子材料达到了２５０ ｋｇ左右。而在汽车上使用的众多高分子材料中，尤其以改性聚丙烯的使用量最为突出，约占到了所有车用高
分子材料中的４６ ％［１］。改性聚丙烯在汽车工业上能获得如此广泛的应用，这主要得益于汽车对轻量化及塑料高性能化的迫切要求下，改性聚丙烯自身具备密度低、性价比高、易于加工、综合性能良好及品类多等特点。
随着汽车市场的竞争激烈以及消费升级，顾客对汽
车感官品质的要求越来越高。汽车内饰的易脏和磨损已被广大车主所关注［２］。但是，以改性聚丙烯为主要材料的内饰零件在制造、安装及使用中容易被划伤发白，影响外观的感官品质。对于改性聚丙烯耐刮擦性的相关影响因素，傅轶、袁海兵、林秀玲等分别从聚丙烯的制备、耐刮擦剂类型、表面皮纹类型及颜等方面进行了研究［２－４］。但是，对于聚丙烯材料在使用过程中因受光热作用而出现老化对其耐刮擦性影响的研究尚不多见。本文选取汽车内饰使用量最大的ＰＰ＋ＥＰＤＭ－ＴＤ２０为代表，进行了相应的光热老化后耐刮擦性的研究。研究结果对评价和预测改性聚丙烯材料在长期使用中的耐刮擦性有一定的参考价值。
１实验部分
１．１主要设备及仪器
刮擦仪：Ｅｒｉｃｈｓｅｎ ４３０Ｐ－Ｉ，德国Ｅｒｉｃｈｓｅｎ公司；
差仪：ＣＭ－２５００Ｃ，ＫＯＮＩＣＡ ＭＩＮＯＬＴＡ（中国）公司；
水冷式氙灯老化试验箱：Ｃｉ５０００，美国ＡＴＬＳ公司；
高温试验箱：ＰＨＨ２０１，ＥＳＰＥＣ（中国）公司；
刮刀：硬金属球形刀尖，直径１ ｍｍ。
１．２ 试验样品
依据参考文献［２］的相关研究结果，在材料、成型工艺、取样方法及测试方法相同的情况下，耐刮擦性与颜、皮纹有关。为便于研究，需控制变量材料、工艺、取样、
颜及测试方法相同。然后根据汽车内饰门板、立柱、仪表板等实际中使用量较大具有代表性原则，选取此次不同深度的皮纹试验样品，如表１所示。
１．３ 光热老化及刮擦试验
１．３．１ 光老化试验
因试样为汽车内饰件用材料，光老化试验方法参考行业内普遍采用的ＳＡＥ Ｊ２４１２［６］，总辐
照量为１ ２５０ ｋＪ／ｍ２。
１．３．２ 热老化试验
将试样放入高温箱，加热１２０ ℃，持续老化１ ０００ ｈ。
１．３．３ 刮擦试验
评价塑料耐刮擦性的方法主要有五指刮擦法、硬度试验笔刮擦法、十字网格刮擦法、摩擦牢度刮擦法等几种方法［５］。为使测试结果更为客观一致及便于表征，本试验采取十字网格刮擦法，试验条件如下：
将老化前后的试样固定，采用划格仪器进行测试，刮刀按规定载荷在试样表面划出间隔约２ ｍｍ的十字网格（如图１所示），每条划痕在一个方向上一次完成，然后利用差仪（Ｄ６５标准光源，光学角度ｄ／８ °，观察角１０ °，测量孔径２５ ｍｍ）测试刮擦部位及未刮擦部位的差。其中：
载荷Ｆ＝５ Ｎ／１０ Ｎ／１５ Ｎ；
刮擦速度Ｖ＝１ ０００ ｍｍ／ｍｉｎ；
刮擦区域≥（４０ ｍｍ×４０ ｍｍ）。
编号材料颜皮纹／深度（ｕｍ）来源ＡＰＰ＋ＥＰＤＭ－ＴＤ２０素雅黑细皮革纹／１００市售ＢＰＰ＋ＥＰＤＭ－ＴＤ２０素雅黑粗皮革纹／１２０市售
表1 试验试样表
图
1 十字网格刮擦示意图
２结果与讨论
２．１ 光热老化后耐刮擦测试结果
光热老化后耐刮擦性测试结果如表２所示。
行业里使用最广泛的是１０ Ｎ刮擦力，因此，仅列举光热老化后１０Ｎ刮擦力的材料测试后试样表面效果如图２所示。
２．２ 结果分析
对测试结果数据进行整理分析，如图３（ａ）／（ｂ）所示。主要呈现如下趋势：
编号
刮擦
力F
（N）
△L备注编号
广州汽车展刮擦
力F
（N）
△L备注
A-15-0.45未老化B-15-0.46未老化
A-2100.90未老化B-210 1.23未老化
A-315 2.55未老化B-315 3.14未老化
A-45-0.43光老化后B-45-0.10光老化后A-510 1.59光老化后B-510 1.69光老化后A-615 2.82光老化后B-615 3.64光老化后A-75-0.77热老化后B-750.92热老化后A-810 1.41热老化后B-810 2.87热老化后A-915 3.55热老化后B-915 4.49热老化后表2 光热老化后耐刮擦测试结果
80环境技术/Environmental Technology
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１）Ａ、Ｂ试样材料，无论是光老化还是热老化后均出现了耐刮擦性的明显下降。这可能是由于一方面光热老化下材料配方中的酰胺类耐刮擦剂析出使材料耐刮擦性下降。另一方面则是由于材料老化，分子链的断裂使得材料强度和硬度有所下降，抵抗刮擦的能力下降。
２）Ａ、Ｂ试样材料１２０ ℃，持续热老化１ ０００ ｈ后的
图2 10 N 刮擦力刮擦测试试验后试样
图2 10 N 刮擦力刮擦测试试验后试样
A-2B-2A-5B-5
(a)A 试样耐刮擦测试结果及趋势
(b)B 试样耐刮擦测试结果及趋势
A-8
B-8
耐刮擦性比总辐照量为１ ２５０ ｋＪ／ｍ２光老化后的耐刮擦性下降的更为明显。这可能是由于光老化时黑板温度８９ ℃低于热老化时的１２０℃且时间也比热老化短，材料配方中的酰胺类耐刮擦剂析出相对较少，因此光老化后的耐刮擦性相对优于热老化后的耐刮擦性。
３）皮纹深度较深的粗皮革纹Ｂ样无论是光老化还是
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环境技术/Environmental Technology
热老化后其耐刮擦性下降程度均比皮纹深度较浅的细皮革纹Ａ样要大。这可能是由于Ｂ试样皮纹深度较深，测试时与金属刮刀刀尖接触摩擦较大，刮刀在移动过程中材料被移除量较大划痕较深。
３ 结论
综上，光热老化会使车用改性聚丙烯材料的耐刮擦性出现明显的下降。因此，在汽车的实际使用中，随着使用时间的加长以聚丙烯材料为主的内外饰件的耐刮擦性会相应的下降。针对不同档次定位甚至不同投放市场的车型，在前期设计选材阶段可适当考虑评估其长期耐刮擦性能的影响，从而选取合适的耐刮擦性能等级的材料。
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参考文献：
参考文献：
作者简介：
作者简介：
张仲强（1989-），男，山西大同人，华东理工大学化工过程机械工学硕士，工程师，从事汽车电子产品环境可靠性研究。
黄薛青（1984-），男，上海人，工程师，从事汽车电子产品环境可靠性研究，环境与可靠性实验室主任。
王伟健（1986-），男，硕士研究生，非金属材料工程师，主要从事汽车用非金属材料开发及非金属材料耐候防老化研究等方面工作。
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