汽車(chē)裝飾件要根據(jù)其所起的作用、所處的應(yīng)用環(huán)境及其制造成型所需的條件等因素，結(jié)合塑料原材料本身的特性選擇相應(yīng)的合適的原材料。高分子材料在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，但是高分子材料制作的零件容易出現(xiàn)較為嚴(yán)重的刮擦破壞現(xiàn)象，這使刮擦問(wèn)題成為了主要研究的對(duì)象，針對(duì)高分子材料的刮擦破壞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)了材料和結(jié)構(gòu)組成在刮擦中所受到的影響。
 

　　塑料耐刮擦試驗(yàn)基本原理是刮擦頭以一定壓力作用于試樣表面，刮擦頭和試驗(yàn)樣品以一定的速度做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡一般是直線或圓形，當(dāng)材料不足以抵抗外界刮擦?xí)r發(fā)生塑性形變，材料表面被破壞。由刮擦測(cè)試基本原理可知，刮擦頭、負(fù)載（壓力）和樣品與刮擦頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等因素從根本上決定了耐刮擦測(cè)試的方法。首先刮擦頭的材質(zhì)、形狀和尺寸是決定刮擦測(cè)試方法關(guān)鍵的因素，不同的測(cè)試一般對(duì)應(yīng)不同的刮擦頭。常見(jiàn)的刮擦頭為半球形或球形的鋼質(zhì)材料，經(jīng)過(guò)熱處后理滿(mǎn)足一定的硬度要求，直徑為1mm、0.75mm或0.5mm；其次，負(fù)載即刮擦頭加諸到材料表面的壓力也是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，它表征試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)，不同的耐刮擦測(cè)試方法有不同的加載方式，如砝碼加載、杠桿加載和壓縮彈簧加載等；相較于刮擦頭和負(fù)載兩個(gè)條件，刮擦頭和材料相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，如速度和行程等是較為次要的參數(shù)。在早期的耐刮擦測(cè)試中多采用手動(dòng)操作，不能保證測(cè)試速度的一致，但隨著儀器化的耐刮擦測(cè)試設(shè)備的不斷發(fā)展，測(cè)試速度基本可以保持恒定，測(cè)試的重復(fù)性和再現(xiàn)性得到提高。
 

　　耐刮擦性的影響因素

　　提到塑料的耐刮擦性，很多技術(shù)人員都會(huì)不約而同地想到材料的表面硬度。"夠硬才是"。其實(shí)不然，近20年來(lái)，通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，地解決這個(gè)問(wèn)題仍是一種可望而不可及的奢想。

　　由于耐刮擦性涉及的知識(shí)點(diǎn)非常廣泛，耐刮擦性的影響因素也多種多樣。如刮擦破壞的機(jī)理，負(fù)載和刮頭形狀的影響，測(cè)試溫度，觀察角度，聚合物的粘彈性，應(yīng)變硬化，樣品顏色，表面紋理，處理方式，光線散射，拉伸屈服應(yīng)力，壓縮屈服應(yīng)力等等。以ASA樹(shù)脂為例，使用漸增負(fù)載的ASTM D7027耐刮擦測(cè)試方法，樹(shù)脂在刮擦過(guò)程中先后一共經(jīng)歷凹槽形變、周期性微裂紋、犁痕三個(gè)過(guò)程。開(kāi)始發(fā)生凹槽形變時(shí)，法向負(fù)載產(chǎn)生的壓力超過(guò)了材料本身的壓縮屈服應(yīng)力，導(dǎo)致材料表面產(chǎn)生塌陷，刮擦深度曲線與材料表面曲線就開(kāi)始發(fā)生偏離。由于凹槽深度的增加造成反射到人的肉眼的光線發(fā)生了改變，從而在視覺(jué)上就會(huì)感知到刮痕的出現(xiàn)，該過(guò)程則通常位于凹槽形變和周期性裂紋這兩個(gè)階段之間。當(dāng)施加的法向應(yīng)力增加到一定程度時(shí)，刮頭后端，平行于刮擦方向的施加在材料表面的拉伸應(yīng)力會(huì)以數(shù)量級(jí)的速度增加，從而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。對(duì)于韌性材料而言，通常會(huì)表現(xiàn)為魚(yú)鱗狀，而對(duì)脆性材料而言，則表現(xiàn)為微裂紋。負(fù)載增加的最后階段，由于刮頭前端的刺穿和滑移，垂直于刮擦方向產(chǎn)生巨大的拉伸應(yīng)力會(huì)對(duì)前方堆積起來(lái)的材料產(chǎn)生切割作用，并伴隨著刮頭向樹(shù)脂內(nèi)部的進(jìn)一步滲透和材料的刮除。
 

        材料和表面參數(shù)對(duì)刮擦性能的影響

　　高分子材料刮擦性能實(shí)驗(yàn)和需要使用限元數(shù)字模擬技術(shù)作為輔助，我們?cè)谠囼?yàn)中發(fā)現(xiàn)了高分子材料的表面參數(shù)影響，所以根據(jù)材料表面參數(shù)的瓜棚性能來(lái)說(shuō)影響如下：首先材料中的泊松對(duì)材料刮擦的影響忽略不計(jì)。高分子材料刮擦性能與材料的彈性模量沒(méi)有必然聯(lián)系，但是在溫度影響下彈性模量越大的物質(zhì)受刮擦性影響越大。提高材料的屈服度能夠降低塑性變形，使材料的耐刮擦性提高。高分子材料表面的摩擦系數(shù)越小，刮擦性能越好。高分子材料的表面紋理對(duì)摩擦系數(shù)影響，可以改變其形式提高材料的刮擦性。但是表面的紋理能夠?qū)尾梁圹E起到良好的隱藏作用，這對(duì)汽車(chē)的表面修復(fù)有很大的參考價(jià)值。在進(jìn)行材料和表面參數(shù)分析中要加強(qiáng)對(duì)刮擦性的材料組成有著十分重要的作用。
 

　　塑料高分子材料表面的刮擦性能

　　要想降低刮擦性帶來(lái)的傷害，必須有效的降低刮擦和磨損過(guò)程中造成的形變，使刮擦問(wèn)題發(fā)生后痕跡不通過(guò)光的散射被表現(xiàn)出來(lái)，這樣就能降低刮痕的可見(jiàn)度，在材料設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以通過(guò)改變分子結(jié)構(gòu)來(lái)提高材料的物理性能，例如降低材料表面的摩擦系數(shù)可以達(dá)到提高材料強(qiáng)度，增加韌性的作用。在實(shí)際的應(yīng)用中，任何材料的參數(shù)改變都為著材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這樣會(huì)影響到其它材料和它的表面變化，所以要注意適當(dāng)對(duì)高分子材料刮擦性進(jìn)行改變。例如高分子材料表面刮擦性的影響因素很多，例如分子組成、填料、潤(rùn)滑劑、改性劑等都成為了影響其刮擦性的主要行為，并且在表面刮擦破壞中都要對(duì)其后續(xù)的刮擦性進(jìn)行科學(xué)的解釋?zhuān)蛊湓诠こ滩牧细纳品矫婢邆渲匾臈l件。
 

　　刮擦分類(lèi)

　　按照刮擦效果分類(lèi)，有尖銳物體的劃痕；磨料摩擦產(chǎn)生的磨損；改變表面性能或光澤的表面損傷以及鈍化物體刮擦造成的"寫(xiě)入效果" 歸納為兩大類(lèi)，一是"刮"，二是"磨"。

　?。ㄒ唬?刮"包括交叉刮擦法，多指刮擦法及鉛筆硬度法

　?。?）鉛筆硬度法是傳統(tǒng)的用于評(píng)估高光無(wú)皮紋表面耐刮擦性的方法，如PC/ABS、PMMA/ABS、PET等，標(biāo)準(zhǔn)主要有GB＼B 6739-2006。將樣品固定在設(shè)備上，運(yùn)用不同硬度的三菱鉛筆在樣品上產(chǎn)生不同的刮劃力，以不產(chǎn)生擦痕的鉛筆硬度值給樣品的耐刮擦性定級(jí)。該方法的評(píng)估結(jié)果與人員的操作經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，不太可靠。并且值得一提的是，硬度不是決定耐刮擦性的因素。

　?。?）多指刮擦法以通用的GMW14698及福特的FLTM BO 162-01為代表。5支或多支金屬刮針，上部各有一個(gè)砝碼，分別施加2-15N的刮劃力。然后移動(dòng)樣品臺(tái)，刮針在樣品上刮出一組深淺不一的平行劃痕。最后目視比較不同力的劃痕的可見(jiàn)性以判斷樣品的耐刮擦性。該方法于交叉刮擦法類(lèi)似，但無(wú)法定量輸出結(jié)果。

　　（3）交叉刮擦法以通用的GMW14688及大眾的PV3952為代表。利用一定直徑（一般是0.5mm或1mm）的金屬刮針在制品表面以5-15N力刮劃相互垂直的2組平行劃痕，最后測(cè)量刮劃前后劃痕區(qū)域的色差或黑度的變化。

　?。ǘ?磨"包括擦磨法，磨耗法及洗車(chē)法

　　1.洗車(chē)法

　　洗車(chē)法，模擬洗車(chē)實(shí)驗(yàn)，以日產(chǎn)的NESM01416.2.9及大眾的PV3.3.3為代表。圓筒上有塑料材質(zhì)的毛，一般以PE或PA為主，前端為分叉十字形，樣品表面會(huì)涂標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的泥水。試驗(yàn)時(shí)，圓筒以一定速度旋轉(zhuǎn)一段時(shí)間，反復(fù)摩擦樣品表面。試驗(yàn)后，在一定角度下測(cè)試光澤的變化。

　　2.磨耗法

　　磨耗法以不同判定結(jié)果分為兩種，①為失重法，以ISO4696及ASTM5963為代表；②為失光法，以大眾的PV3975及通用的GMW14688B為代表。磨耗失重法為直徑1.7cm的圓形樣片固定在可橫向移動(dòng)的樣品槽中，與樣品摩擦的圓筒上包覆有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的砂紙，樣片在10N壓力下，通過(guò)樣品槽的往復(fù)移動(dòng)和滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，在砂紙上運(yùn)動(dòng)40m，最后測(cè)試樣品的失重。磨耗失光法為一定直徑的圓盤(pán)上包覆砂紙，在一定負(fù)載下進(jìn)行一定數(shù)量的循環(huán)，在一定角度下測(cè)試前后光澤的變化。

　　3.擦磨法

　　擦磨法以福特的FLTM BN107-01及ISO105為代表。一定直徑的平底磨頭上包覆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的滌綸或棉擦布，在一定負(fù)載下一定速度下來(lái)回擦磨（負(fù)載一般為9N，速度一般為60個(gè)來(lái)回/分鐘），擦磨一定次數(shù)后用肉眼評(píng)判色牢度變化。該方法為半定量評(píng)估，適用于高光材料及軟性材料。