車外飾塑料零部件的耐溫性試驗(yàn)

車外飾塑料零零件的耐溫性試驗(yàn)前言最近幾年來(lái)，跟著汽車輕量化的呼聲愈來(lái)愈高，塑料制品在汽車中的用量連續(xù)增加。當(dāng)前，北美汽車中塑料的用量為均勻每車118kg左右，約占整車質(zhì)量的10%，估計(jì)2010年將達(dá)到136kg。如圖1所示，是美國(guó)汽車使用的塑料品種比率散布，從圖上能夠看出，美國(guó)汽車工業(yè)應(yīng)用許多的塑料有PU、PP、PVC、ABS、PA和PE等，主要用來(lái)制造前后保險(xiǎn)杠、空調(diào)進(jìn)氣隔柵、底部導(dǎo)流板、前后燈、后視鏡護(hù)罩、車輪護(hù)罩和車身飾條等，據(jù)認(rèn)識(shí)，世界每年在汽車領(lǐng)域的聚丙烯花費(fèi)量約在45萬(wàn)t左右，95%的歐洲汽車的前后保險(xiǎn)杠是以聚丙烯為原資料制造的。這些塑料零零件除了知足汽車輕量、舒坦、雅觀外的要求外，還一定滿足汽車性能試驗(yàn)的要求。耐溫性能是評(píng)判塑料零零件質(zhì)量與功能的重要指標(biāo)之一，也是汽車零零件試驗(yàn)必檢項(xiàng)目之一，特別是在一些環(huán)境比較惡劣、溫度變化范圍大、光照激烈的地區(qū)，如北美、北歐、熱帶赤道鄰近等，塑料零零件一旦無(wú)效，會(huì)對(duì)車輛的性能造成很大影響，所以車輛的耐溫特征就更顯重要。本文議論汽車塑料外飾件的耐溫性能試驗(yàn)，其試驗(yàn)項(xiàng)目一般包含4種:耐寒性試驗(yàn)，耐熱性試驗(yàn)，高低溫循環(huán)試驗(yàn)，老化試驗(yàn)，介紹了這4種測(cè)試的機(jī)理、方法和性能要求，以期為后續(xù)的試驗(yàn)研究供給參照。圖：溫度對(duì)塑料件的影響機(jī)理溫度影響資料性能主假如因?yàn)闇囟扔绊懥速Y料的化學(xué)反響速率和光化學(xué)反響速度。資料在太陽(yáng)光照耀下，溫度對(duì)日光的射線效應(yīng)就會(huì)展現(xiàn)，化學(xué)反響老是跟著溫度的高升而加快。資料的溫度每高升10℃，化學(xué)反響的速度就會(huì)翻倍。熱化學(xué)反響會(huì)在較高溫度下發(fā)生，而在低溫下這類反響則很慢或不會(huì)發(fā)生。塑料的耐熱性表示在溫度高升時(shí)資料抵擋自己物理或化學(xué)變化惹起的變形，融化，尺寸改變，強(qiáng)度降落的能力。因?yàn)樗芰腺Y料大多數(shù)屬于高分子資料，其耐熱溫度不高，不一樣資料的融化溫度不一樣，并且塑料的熱膨脹系數(shù)要比金屬大3~10倍，簡(jiǎn)單受溫度變化而影響尺寸的穩(wěn)固性，所以，在實(shí)質(zhì)使用中，塑料材料會(huì)受熱融化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)功能無(wú)效。它們的線膨脹系數(shù)較大，在受冷受熱狀況下會(huì)發(fā)生尺寸上的變化，但因?yàn)樵趯?shí)質(zhì)裝置時(shí)零件的縮短和膨脹遇到了限制，所以會(huì)發(fā)生變形、斷裂等異樣現(xiàn)象。而跟著溫度的降低，塑料都會(huì)變得愈來(lái)愈脆，這是因?yàn)榫酆衔锓肿渔湹幕顒?dòng)性變的愈來(lái)愈小。脆化溫度是塑料能夠正常使用的溫度下限，低于脆化溫度，則塑料喪失柔韌性，易折斷，惹起無(wú)效。資料的老化是指經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間高溫或長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)光照耀，使資料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生物理或化學(xué)變化，從而產(chǎn)生無(wú)效。各樣塑料的抗老化性能與化學(xué)構(gòu)成、分子鏈結(jié)構(gòu)、齊集態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)系。在試驗(yàn)條件下，高分子鏈簡(jiǎn)單出現(xiàn)短處，受光、熱等影響而按自由基機(jī)理進(jìn)行分解，致使出現(xiàn)氧化、臭氧化、水解等現(xiàn)象，同時(shí)，聚合物的結(jié)晶取向、結(jié)晶大小、結(jié)晶結(jié)構(gòu)等也都會(huì)遇到影響，從而使資料的性能降落。塑料老化惹起資料某種化學(xué)變化使之性能降低，降落程度可用以下公式表示：f(P)=-Ae-E/RTt(1)此中：f(P)代表資料某種特征，t為連續(xù)老化時(shí)間，Ae-E/RT為阿倫尼烏斯指數(shù)?？梢?jiàn)，老化時(shí)間越長(zhǎng)，性能降低越大。2試驗(yàn)方法一般的外飾塑料件可分為兩種，一種是直接裸露在光照環(huán)境中，溫度較高，如前后保險(xiǎn)杠、格柵等;另一種是不直接裸露在光照環(huán)境中，溫度不是很高，如車身底部導(dǎo)流板等。針對(duì)詳細(xì)應(yīng)用車型不一樣，零件安裝地點(diǎn)不一樣，受熱狀況不一樣樣客觀條件，零件在進(jìn)行溫度試驗(yàn)時(shí)要適合劃分試驗(yàn)條件。表1是4種耐溫性試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)施的比較。由表1能夠看出，溫度箱是必不行少的設(shè)施之一，主要用來(lái)保持高溫或低溫狀態(tài)。此中的老化試驗(yàn)?zāi)軌蛴袦囟壤匣凸饫匣瘍煞N，其目的都是經(jīng)過(guò)提升溫度或輻射量來(lái)查驗(yàn)零零件性能的目的，此刻的光老化多有氙弧燈照耀，氙光燈光譜可產(chǎn)生直接光照或經(jīng)過(guò)玻璃透射后的陽(yáng)光成效，經(jīng)過(guò)濾光后的氙燈光譜與自然光光譜的特別靠近，并且能量均勻，操作簡(jiǎn)單，所以此刻廣泛采納。較早前試驗(yàn)曾用碳弧燈照耀，因?yàn)槠渑c日光光譜誤差較大，難以操作和光照能量的不均勻性等弊端，此刻已經(jīng)極少采納。綜上所述，依照現(xiàn)有的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)這4種試驗(yàn)作對(duì)照剖析。表2是我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)耐高平和耐低溫試驗(yàn)的有關(guān)要求，表3是高低溫循環(huán)試驗(yàn)要求對(duì)照，表4則對(duì)照了各樣標(biāo)準(zhǔn)對(duì)老化試驗(yàn)的要求。表：表：由表2能夠看出，高溫集中在90~100℃左右，低溫則集中在-40℃左右，主假如因?yàn)樗芰系娜诨c(diǎn)一般都在100℃以上，試驗(yàn)中高溫不可以超出塑料的融化溫度，而低溫一般在-40℃，保持功能不可以喪失。這些數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久不一樣地理環(huán)境的整車道路試驗(yàn)的考證而獲得的，切合我國(guó)地區(qū)遼闊，南北溫差大的客觀條件。高低溫循環(huán)試驗(yàn)是一種比較苛刻的試驗(yàn)方法，它能夠綜合評(píng)定資料的穩(wěn)固性，因?yàn)橥饨绛h(huán)境周期性變化，零件極易在熱脹冷縮吸濕的過(guò)程中產(chǎn)生變形、無(wú)效等異樣現(xiàn)象，所以，高低溫循環(huán)試驗(yàn)更能查驗(yàn)零部件的溫度特征。由表3能夠看出，冷熱交變循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程一般分為2種：室溫→低溫→高溫→室溫；室溫→高溫→低溫→室溫。不論用哪一種方法，一般都要2個(gè)循環(huán)以上，并且要有相應(yīng)的濕度要求。自然環(huán)境中的光、氧、熱、濕等綜合要素常常是零零件的最大影響要素，特別是陽(yáng)光中的各樣射線，都會(huì)使塑料性能嚴(yán)重降落，從而產(chǎn)生無(wú)效，從而影響零零件的穩(wěn)固性和使用壽命。所以要經(jīng)過(guò)老化試驗(yàn)來(lái)考證零零件可否知足實(shí)質(zhì)裝車的需要。由表4能夠看出，老化試驗(yàn)?zāi)軌蚍譃楣饫匣蜔崂匣瘍煞N，光老化是經(jīng)過(guò)光照零件表面，達(dá)到必定的溫度，來(lái)進(jìn)行老化試驗(yàn)，試驗(yàn)中可經(jīng)過(guò)控制老化時(shí)間及輻照度控制老化能量，或控制明確輻射量及輻照度控制老化能量，如ISO4892、SAEJ1960、DIN75220、PV3929、PV3930等；而熱老化則是將零件擱置在恒溫環(huán)境箱中加熱到必定溫度，保持較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行老化，如GMW14650、GB/T7141等。在老化過(guò)程中保持必定濕度，可使水汽在溫度的催化下加快滲透資料內(nèi)部，降低分子間作使勁，使某些助溶劑溶解、抽出，從而實(shí)現(xiàn)加快老化。人工老化試驗(yàn)的長(zhǎng)處是能夠相對(duì)迅速地獲得檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，并且試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性好，它可對(duì)汽車外飾資料進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性評(píng)論，也可對(duì)汽車外飾資料進(jìn)行優(yōu)越劣汰，作為汽車設(shè)計(jì)中選材和用料的依照。表：表：耐溫性試驗(yàn)的要乞降性能缺點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)束后，要求樣件不可以有顯然的外觀變化、不可以有表面缺點(diǎn)、螺絲接合處沒(méi)有裂痕、沒(méi)有顯然的內(nèi)部機(jī)械性能變化。表5是常有的幾種缺點(diǎn)。此中比較嚴(yán)重的缺點(diǎn)有變形、裂紋、粉化等。但依據(jù)不一樣的使用狀況，在不影響功能的前提下，我們能夠同意有必定的褪色或變形出現(xiàn)。表