改性塑料耐刮擦测试性能与影响

　　随着中国经济飞速发展，汽车越来越普及，汽车检测也随之系统化、正规化。而耐刮擦测试是汽车内外饰塑料零件质量控制的一项重要指标，在这里上海千实为大家主要介绍了耐刮擦测试原理，刮擦效果的分类及其性能与影响。

 

　　汽车装饰件要根据其所起的作用、所处的应用环境及其制造成型所需的条件等因素，结合塑料原材料本身的特性选择相应的合适的原材料。高分子材料在汽车领域的应用十分广泛，但是高分子材料制作的零件容易出现较为严重的刮擦破坏现象，这使刮擦问题成为了主要研究的对象，针对高分子材料的刮擦破坏实验进行分析，评价了材料和结构组成在刮擦中所受到的影响。

 

　　塑料耐刮擦测试原理

 

　　塑料耐刮擦试验基本原理是刮擦头以一定压力作用于试样表面，刮擦头和试验样品以一定的速度做相对运动，运动轨迹一般是直线或圆形，当材料不足以抵抗外界刮擦时发生塑性形变，材料表面被破坏。由刮擦测试基本原理可知，刮擦头、负载（压力）和样品与刮擦头相对运动状态等因素从根本上决定了耐刮擦测试的方法。首先刮擦头的材质、形状和尺寸是决定刮擦测试方法关键的因素，不同的测试一般对应不同的刮擦头。常见的刮擦头为半球形或球形的钢质材料，经过热处后理满足一定的硬度要求，直径为1mm、0.75mm或0.5mm；其次，负载即刮擦头加诸到材料表面的压力也是一个非常关键的参数，它表征试验的严酷等级，不同的耐刮擦测试方法有不同的加载方式，如砝码加载、杠杆加载和压缩弹簧加载等；相较于刮擦头和负载两个条件，刮擦头和材料相对运动的状态，如速度和行程等是较为次要的参数。在早期的耐刮擦测试中多采用手动操作，不能保证测试速度的一致，但随着仪器化的耐刮擦测试设备的不断发展，测试速度基本可以保持恒定，测试的重复性和再现性得到提高。

 

　　材料和表面参数对刮擦性能的影响

 

　　高分子材料刮擦性能实验和需要使用限元数字模拟技术作为辅助，我们在试验中发现了高分子材料的表面参数影响，所以根据材料表面参数的瓜棚性能来说影响如下：首先材料中的泊松对材料刮擦的影响忽略不计。高分子材料刮擦性能与材料的弹性模量没有必然联系，但是在温度影响下弹性模量越大的物质受刮擦性影响越大。提高材料的屈服度能够降低塑性变形，使材料的耐刮擦性提高。高分子材料表面的摩擦系数越小，刮擦性能越好。高分子材料的表面纹理对摩擦系数影响大，可以改变其形式提高材料的刮擦性。但是表面的纹理能够对刮擦痕迹起到良好的隐藏作用，这对汽车的表面修复有很大的参考价值。在进行材料和表面参数分析中要加强对刮擦性的材料组成有着十分重要的作用。

 

　　耐刮擦性的影响因素

 

　　提到塑料的耐刮擦性，很多技术人员都会不约而同地想到材料的表面硬度。"够硬才是王道"。其实不然，近20年来，通过大量的研究发现，彻底地解决这个问题仍是一种可望而不可及的奢想。

 

　　由于耐刮擦性涉及的知识点非常广泛，耐刮擦性的影响因素也多种多样。如刮擦破坏的机理，负载和刮头形状的影响，测试温度，观察角度，聚合物的粘弹性，应变硬化，样品颜色，表面纹理，处理方式，光线散射，拉伸屈服应力，压缩屈服应力等等。以ASA树脂为例，使用渐增负载的ASTM D7027耐刮擦测试方法，树脂在刮擦过程中先后一共经历凹槽形变、周期性微裂纹、犁痕三个过程。开始发生凹槽形变时，法向负载产生的压力超过了材料本身的压缩屈服应力，导致材料表面产生塌陷，刮擦深度曲线与材料表面曲线就开始发生偏离。由于凹槽深度的增加造成反射到人的肉眼的光线发生了改变，从而在视觉上就会感知到刮痕的出现，该过程则通常位于凹槽形变和周期性裂纹这两个阶段之间。当施加的法向应力增加到一定程度时，刮头后端，平行于刮擦方向的施加在材料表面的拉伸应力会以数量级的速度增加，从而导致裂纹的产生。对于韧性材料而言，通常会表现为鱼鳞状，而对脆性材料而言，则表现为微裂纹。负载增加的后阶段，由于刮头前端的刺穿和滑移，垂直于刮擦方向产生巨大的拉伸应力会对前方堆积起来的材料产生切割作用，并伴随着刮头向树脂内部的进一步渗透和材料的刮除。