谈汽车漆面保护膜力学实验结果

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摘要：汽车漆面保护膜大量用于对汽车表面漆面涂层的保护，主要有热塑性聚氨酯(TPU)和聚氯乙烯(TPH)两种产品。通过试验获取TPU及TPH两种原料的漆面保护膜产品的力学性能结果，对多种汽车漆面保护膜产品的拉伸强度和断裂伸长率、剥离强度、撕裂强度进行对比，结果显示，TPU的力学性能整体优于TPH。

关键词：热塑性聚氨酯；聚氯乙烯；力学性能

前言

汽车的使用数量在日益增长。在使用过程中，汽车表面漆层会由于自然或人为等因素出现破损，为了更好地保障车辆外观，汽车漆面保护膜产品应运而生。此外，整车的贴膜成本比漆层修补的成本低，客户更倾向于选择漆面保护膜，长远来看，市场具备较大的发展空间。目前，国内外众多厂家都已具备了成熟的漆面保护膜生产工艺，市场上主要以热塑性聚氨酯（TPU）和聚氯乙烯（TPH）两种产品为主。TPH是流延后的PVC，对PVC进行了一定的工艺改良。TPU则是一种具有较好物理、化学特性的材料。尽管市场上存在这两种产品，但是产品性能有所差异。作为检测企业，应对市场上存在的多种产品的质量有准确的认识，制定相关的标准，维护稳定的市场环境，保障客户的基本需求。本文对众多厂家TPU和TPH两种原料生产的样品的力学性能进行检测，并对试验结果进行了分析，归纳并整理出符合当前市场环境的参数范围。

1试验

1.1试验仪器

汽车漆面保护膜的根本目的是对汽车漆面层进行保护，因此对力学性能的要求较高。本文使用了拉伸试验机、直角形裁刀、5型拉伸试验裁刀分别进行了拉伸、撕裂和剥离三个试验项目。

1.2拉伸试验

拉伸试验使用GB1040.1-2006《塑料拉伸性能的测定第一部分：总则》[1]的试验方法，制备符合GB1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第三部分：薄膜和薄片的实验条件》[2]5型试样，撕掉中间部分离型膜，将两端留有离型膜的部分装入拉力试验机夹紧装置中，速度为100mm/min，对35组样品进行检测，编号1至35，其中7种为TPH，每组样品裁剪了多个试样，计算汇总的试验结果见表1和表2所示。TPU是由柔性软段区和刚性官能团硬段区组成的一种弹性嵌段共聚物[3]。从表1可以看出，对TPU材料，不同厂家提供的样品之间存在差异，因为漆膜的制备由顶涂层、基膜、胶层组成，不同厂家对于组分的选择不同，有各自的独特配方，所以产品性能有所不同。对同一组样品而言，在裁切过程中由于选取的位置有所差异或者边部存在一定缺陷，试验数据也会产生波动。第20组样品为亚光膜，拉伸强度高，使用的有机原料分子链力学强度大，但断裂伸长率明显较低，分子链柔韧性差。第15组样品拉伸强度和断裂伸长率都是最高的，说明该样品厂家具备特殊工艺，在合适的交联密度下将有机聚合物原料高低搭配使用。从表2可看出，TPH的断裂伸长率明显低于TPU，拉伸强度略低于TPU，主要是因为尽管添加了增塑剂，但主要原料是聚氯乙烯，整体材质偏脆，拉伸过程中更易断裂。因此为了规范产品性能，TPU的合理范围应该保证在断裂伸长率≥150%，拉伸强度≥15MPa；TPH的合理范围应该保证在断裂伸长率≥90%，拉伸强度≥15MPa。

1.3撕裂试验

撕裂试验使用GB529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月型试样)》[4]的试验方法，制备直角形试样，速度为100mm/min，对12组样品进行了检测。试验结果经汇总得到表3、表4。从表3与表4可以看出，每种样品无割口时的撕裂强度明显大于有割口的，因为无割口情况下试样撕裂需要一个割口发生断裂的过程，造成数值偏高，为了更好显示撕裂性能，需要使用割口器在直角形试样直角顶点加工1mm割口。第31组与第33组的结果小于第26组与第27组结果，说明小部分TPU分子中构成软相和硬相的分子链结构有所差异，使撕裂强度略低于TPH。但是整体上TPU的撕裂强度略高于TPH。经过汇总，撕裂强度的合理范围可以设定为≥40kN/m。

1.4剥离试验

试验前，在镜面钢板上制备试样，粘贴完成后分别在室温状态调节1h和72h，进行初粘后和牢固粘贴后的180°剥离强度测试（检测结果见表5与表6）。剥离试验按照标准GB/T2790-1995《胶黏剂180°剥离强度实验方法挠性材料与刚性材料》[5]进行。在实际贴膜过程中，由于第一次没有贴好会撕下重贴，因此初粘力不应较大。表5中TPU初粘力普遍较大，说明厂家选用的背胶黏性较强。表6中TPH初粘力较小，基本可以直接剥落。经过72小时，试样已经牢固粘贴，此时得到正常使用的剥离强度，1h至72h后TPU膜的胶粘力的增加大于TPH的增加，TPU与TPH各自胶粘力随时间推移而增长。本试验中，主要是背胶起到了较大的影响作用。背胶是将膜和漆面粘贴到一起，胶粘力过小，会导致膜无法在漆面正常固定，产生起泡，容易脱落，影响使用；胶粘力过大，会导致在撕掉膜的过程中出现残胶，影响外观。汽车漆面保护膜一般使用的胶黏剂是压敏胶，对压力有敏感性，具有优良的性能，受合成溶剂、单体种类、单体浓度的影响，最终胶粘性会有所差异[6]，表中可以看出各个厂家使用的压敏胶是有区别的。剥离强度合理范围应该保证在72h后≥5N/25mm。

2结论

综上所述，由TPU与TPH的试验对比可以看出，TPU的合理范围应保证在断裂伸长率≥150%，拉伸强度≥15MPa，撕裂强度≥40kN/m，72h后剥离强度≥5N/25mm；TPH的合理范围应该保证在断裂伸长率≥90%，拉伸强度≥15MPa，撕裂强度≥40kN/m，72h后剥离强度≥5N/25mm。TPU力学性能整体优于TPH，这也是市场上企业推荐和用户选择TPU的原因，TPU认可度不断提升。TPH作为一种改良后的PVC，性能有所增强，但是原料是聚氯乙烯，硬度较大，TPU则是有较大分子量、由硬链段和软链段组成的弹性体，这种空间上的物理交联使其具有较好的力学性能。不同厂家的TPU产品根据加工要求调节分子量，分子量分布的不同导致了其最终性能上的差异。尽管本文分析了汽车漆面保护膜的力学性能，初步设定了合理的参数范围，但该种产品不仅应对力学性能有所要求，在耐老化、耐溶剂等试验中的结果也非常重要，检测企业应该针对产品进行后续的相关试验。

参考文献

[1]GB1040.1-2006，塑料拉伸性能的测定第一部分：总则[S].

[2]GB1040.3-2006，塑料拉伸性能的测定第三部分：薄膜和薄片的实验条件[S].

[3]陈秋莉,郑玉婴.热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及其性能研究[J].中国塑料,2018,32(12):97-105+137.

[4]GB529-2008，硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月型试样)[S].

[5]GB/T2790-1995，胶黏剂180°剥离强度实验方法挠性材料与刚性材料[S].

[6]宁伟,高建宾,王莉娅,等.汽车膜用单组份丙烯酸酯压敏胶的合成研究[J].广州化工,2014,42(11):86-88+102.

作者：黄博文 王黎 王健宇 单位：中国建材检验认证集团股份有限公司