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[塑料] 聚丙烯材料防污性能研究

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发表于 2020-3-6 11:33:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 材料人 于 2020-3-6 11:36 编辑

聚丙烯材料防污性能研究

贺丽丽 桑嫘嫘 李龄 赵涌 郑芳芳 王健 史荣波
(奇瑞汽车股份有限公司,芜湖 241006)
【中国汽车材料网】摘要:建立了汽车内饰用量最大材料——聚丙烯(PP)材料的防污评价方法,找到了PP材料经常接触的污染物的清除方法,同时研究了PP材料的配方、皮纹和颜色对其防污性能的影响。结果表明,配方对防污性能影响不大,皮纹对防污性能有影响,颜色对防污性能影响显著。
关键词:聚丙烯(PP) 防污 评价方法 配方 皮纹 颜色

1 前言

在新车质量调查(Initial Quality Survey,IQS)中,内饰易弄脏问题是影响IQS得分的一项重要指标。在对近3年的IQS调研数据进行分析过程中,发现内饰易弄脏问题处于TOP10位置,属于重点关注提升项。因此,在汽车设计过程中如何提升汽车内饰的防污性能成为汽车主机厂亟待解决的问题。目前汽车内饰防污性能研究主要集中于面料防污研究方面,而关于塑料的防污研究鲜有报道。本文着重对内饰用量最大的塑料——聚丙烯材料的防污性能进行研究,建立其防污性能评价方法,找到塑料经常接触的污染物的清除方法,同时研究了聚丙烯材料的配方、皮纹和颜色对其防污性能的影响,提出了塑料易弄脏问题的解决方案,提升了IQS得分。

2 污染物清除方案研究

2.1 室温下不同污染物的清除方案

2.1.1 制定试验方案

污染物选用内饰经常接触的番茄酱、水彩笔、中性笔、巧克力、黑色固体鞋油、标准土(ISO 12103-1中的A2类粉尘)、记号笔(黑色/蓝色)和可乐等污染物。在室温下,不同污染物清除方案的试验设计见表1,主要综合业内面料标准制定。

2.1.2 试验结果

室温下,不同污染物清除方案的试验结果见表2。从表中看出:在所有污染物中,除中性笔因有划伤,划痕中污染物不易清洗干净之外,其余污染物均有有效洗涤剂可以完全清洗干净。例如水彩笔、番茄酱、标准土、可乐和巧克力均可以通过水洗干净,记号笔可用酒精清洗干净,鞋油可用汽油清洗干净。

2.2 光照+高温复合条件下不同污染物的清除方案

许多车主不会及时清洗被污染的内饰,这可能导致污染物在光照+高温复合条件下持续停留在车上一段时间。因此,有必要模拟光照+高温的复合使用环境研究不同污染物的清除方案。本文参照Q/SQR T1-164-2014《PP材料抗发粘性试验方法》中的试验参数设置进行模拟。

2.2.1 制定试验方案

光照+高温复合条件下的不同污染物清除方案的试验设计见表3。其中污染物、污染方法、清洗方法和评价方法都与2.1基本相同,不同的是去掉肥皂水清洁剂,增加洗车香波专用清洁剂,而且试样被污染后放氙灯老化阳光模拟试验箱中加速5个周期(每个周期50 h)后再进行清洗。

表1 常温下不同污染物清除方案的试验设计
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表2 室温下不同污染物清除方案的试验结果
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2.2.2 试验结果

光照及高温复合条件下不同污染物清除方案研究试验结果见表4。从表中看出:除水彩笔、标准土和可乐可以通过水洗完全清除干净外,番茄酱、中性笔、记号笔及鞋油等无论用洗洁精、酒精、汽油还是洗车香波均不能被完全清除干净。可见汽车内饰被污染后,最好在短时间内进行清洗。

3 PP配方对PP材料防污性能的影响

3.1 PP材料防污性能的评价试验方法

制定4种试验方法:摩擦色牢度仪法、水接触角测试法、马丁奈尔仪测试法和记号笔测试法。详细的试验方法和评价方法见表5。

3.2 试验结果

3.2.1 基体树脂对PP抗污性能的影响

图1是3种不同类型皮纹的4种PP材料的水接触角测试结果。从图中看出:普通PP与高结晶PP相比,前者的水接触角较大,抗污性能较好;普通PP-T20与高结晶PP-T20相比,后者的水接触角较大,抗污性能较好。但从测试结果看,两组数值相差不大,说明基体树脂对PP材料的抗污性能影响较小。表6是采用耐摩擦色牢度仪法和马丁奈尔仪法对以上材料进行的定性测试结果,从中可知基体树脂对PP材料的抗污性能影响不大。

表3 光照+高温复合条件下不同污染物清除方案研究实验方案设计
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表4 光照+高温复合条件下,不同污染物清除方案的试验结果
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表5 PP材料防污性能的评价试验方法
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图1 基体树脂对PP材料抗污性能影响的定量测试结果

表6 基体树脂对PP材料抗污性能影响的定性测试结果
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3.2.2 滑石粉对PP抗污性能的影响

图2是3种不同类型皮纹的4种PP材料的水接触角测试结果。由图2可见:高结晶基体树脂材料添加20%的滑石粉后,材料的水接触角变大,抗污性能变好;而普通基体树脂材料添加20%的滑石粉后,材料的水接触角变小,抗污性能变差。同时,采用耐摩擦色牢度仪法和马丁奈尔仪法对以上材料进行了定性测试,测试结果同表6,均为2~3级。综合考虑,鉴于定量测试结果数值相差很小,因此可以认为滑石粉对PP材料的抗污性能影响不大。

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图2 滑石粉对PP抗污性能影响的定量测试结果

3.2.3 抗静电剂对PP抗污性能的影响

图3是3种不同类型皮纹的3种PP材料的水接触角测试结果。由图可见,抗静电剂(添加比例2%)的加入使水接触角变小,抗污性能变差。另外,采用耐摩擦色牢度仪法和马丁奈尔仪法对以上材料进行了定性测试,评级结果均为2~3级。因此,抗静电剂对PP材料的抗污性能影响不大。

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图3 抗静电剂对PP抗污性能影响的定量测试结果

3.2.4 刮擦助剂对PP抗污性能的影响

图4是3种不同类型皮纹的2种PP材料的水接触角测试结果。由图可见,加入非抗粘刮擦助剂(添加比例1%)的材料水接触角大,抗污性能较好;加入抗粘刮擦助剂(添加比例3%)的材料水接触角小,抗污性能较加入非抗粘刮擦助剂的材料差。同时,采用耐摩擦色牢度仪法和马丁奈尔仪法对以上材料进行了定性测试,测试结果评级均为2~3级,说明刮擦助剂对PP材料抗污性能的影响较小。

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图4 刮擦助剂对PP抗污性能影响的定量测试结果

3.2.5 防污助剂1对PP抗污性能的影响

图5是3种不同类型皮纹、4种不同防污助剂1含量的PP材料的水接触角测试结果。由图5可见,随着防污助剂1含量的增加,PP材料的水接触角变大,抗污性能变好。为了进一步考查防污助剂1对PP材料抗污性能的影响,用记号笔以同等速度和力度在以上材料的皮纹板上画线,结果见图6。从图中看出3种皮纹测试结果表现一致,随着防污助剂1含量的增加,线条变得不连续且颜色变浅,说明材料的抗污性能变好。

3.2.6 防污助剂2对PP抗污性能的影响

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图5 防污助剂1对PP抗污性能影响的定量测试结果
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图6 防污助剂1对PP材料抗污性能影响的记号笔法测试结果

图7 是3种不同类型皮纹、4种不同防污助剂2含量的PP材料的水接触角测试结果。由图中可见:随着防污助剂2含量的增加,PP材料的水接触角变大,抗污性能变好。为了进一步考查防污助剂2对PP材料抗污性能的影响,用记号笔以同等速度和力度在以上材料的皮纹板上画线,结果见图8。从图中看出3种皮纹测试结果表现一致,随着防污助剂2含量的增加,线条变得不连续且颜色变浅,说明材料的抗污性能变好。

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图7 防污助剂2对PP抗污性能影响的定量测试结果
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图8 防污助剂2对PP材料抗污性能的影响记号笔法测试结果

4 皮纹对PP材料防污性能的影响

4.1 皮纹对PP抗污性能的影响(马丁耐尔仪测试)

采用EMPA系列104号标准脏污布通过马丁耐尔仪对16种皮纹分别摩擦500次,然后按ISO 105-A02进行评级,结果见表7。从表7看出,皮纹对PP材料的抗污性能影响较大,抗污性能最好可达4~5级、最差的则只有2~3级。

4.2 皮纹对PP抗污性能的影响(摩擦色牢度仪测试)

采用EMPA系列104号标准脏污布通过摩擦色牢度仪对18种皮纹分别摩擦25次,然后按照ISO 105-A02进行评级,结果见表8。从中看出:皮纹对PP材料的抗污性能影响较大,最好的抗污性能可达4级,最差的抗污性能则只有2~3级。总体来说,精细纹的抗污性能好于表面颗粒大的自然纹;拔模深度浅的纹理的抗污性能好于拔模深度深的纹理(皮纹深度的影响);自然纹的抗污能力最差。这是因为纹理颗粒越大,表面污点的总面积越大,整体看上去就越脏;纹理越深,脏污渗入纹理中越多,表面看上去就越脏,且不易清洗。

表7 皮纹对PP材料抗污性能影响的马丁耐尔仪定性测试结果
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表8 皮纹对PP材料抗污性能影响的摩擦色牢度仪测试结果
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5 PP材料颜色对其防污性能的影响

每一次繁花似锦的背后,都历经辛勤的付出和无私的奉献。2017年春季,她就隐隐约约感觉到自己的双膝时常作痛。那时,正是迎接国检的关键时期,她贴点膏药,吃点儿药,一直坚持到寒假。2018年开学初工作千头万绪,她又把自己的疾病置之脑后,常常工作到校园里只有她和门卫老师了,才拖着疲倦的身子步履蹒跚地走在回家的路上。春季,道路结冰,她艰难地走在路上,一不小心跌倒了,半月板严重受损,她只住了三天院,又一瘸一拐回到了工作岗位上……

采用EMPA系列104号标准脏布通过摩擦色牢度仪对3种颜色的18种皮纹摩擦25次,按照ISO 105-A02进行评级,结果见表9。从中看出:PP材料的颜色对其抗污性能影响较大,黑色的抗污性能可达4~5级,而米色的抗污性能则只有2~3级。抗污性从好到差的顺序为:黑色>灰色>米色。

表9 pp材料颜色对其抗污性能影响的摩擦色牢度仪定性测试结果
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5.2 马丁奈尔仪测试法

采用EMPA系列104号标准脏布通过马丁奈尔仪对米色、红色、灰色、绿色和黑色的16种皮纹分别摩擦500次,按照ISO 105-A02进行评级,结果见表10。从中可以看出:颜色对PP材料的抗污性能影响较大,黑色的抗污性能可达4~5级,而米色的抗污性能则只有2~3级。抗污性从好到差的顺序为:黑色>绿色>灰色>红色≈米色。

6 结论

a.室温下,除中性笔不容易清洗干净之外,其余污染物均有有效洗涤剂可以完全清洗干净;

b.经高温+光照复合作用后,除水彩笔、标准土和可乐可以通过水洗完全清除干净外,番茄酱、中性笔、记号笔及鞋油等不管是用洗洁精、酒精、汽油还是洗车香波均不能被完全清除干净;

c.PP材料配方对其抗污性能影响不大;

d.防污助剂对液体污渍的防污效果明显:随着防污助剂用量的增加,PP材料防污性能变好,但添加比例达到10%以上才有明显效果,由于防污助剂目前价格较高,故性价比不高;而对于固体污渍而言,防污助剂添加至15%仍未见有明显的防污效果;

e.PP材料的皮纹对其抗污性能有影响,精细纹好于表面颗粒大的自然纹,拔模深度浅的纹理好于拔模深度深的纹理;

f.PP材料的颜色对其抗污性能影响显著:黑色最好,灰色次之,米色最差。


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