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【摘要】::汽车内外外饰件多是是橡塑材料料,易受自然环环境中阳光光、温度、湿度等的影响而产生老化现象。本文主要介绍了橡塑件的老化影响因素,研究车型A、B在海南暴晒一年的老化现象形成规律,以及探讨老化试验方法。
【关键词】::老化影响响因素老化现象象形成规律律试验方方法
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Keywwordss:facttorsofaagingg,agiingrrule,,tesstingganddevaaluattingmethhods
前言
随着汽车向向小型化、轻轻量化方向向发展,橡橡塑材料在在汽车上的的用量日益益增加。尤尤其是内外外饰件,橡塑材料料以其生产产工艺简单单、成本低低廉、成品品感观舒适适等优点而而得到大量量应用,并并渐成主流流趋势。但但橡塑材料料也存在一一个很大的的缺点,即即使用时易受到自然然环境中的的阳光、温温度、湿度度等的影响响而不可避避免地产生生老化现象象,例如仪表表台板发白白、遮阳板板起皱、前前罩装饰件件变形等。这些情况况都会让顾顾客对汽车车的总体评评价大打折折扣。
为了筛选符符合要求的的材料品种种,预知其耐气候老老化性能,在产品开开发阶段,通常要做户外自然曝晒试验和人工加速老化试验。
老化影响因因素【1~3】
阳光以光波波的形式在在空气中传传播,光波波能量(EE)与频率率(V)成成正比,与与波长(λλ)成反比比。在太阳阳光谱中,波波长短的紫紫外线具有有较强的能量量,它虽然然只有太阳阳总辐射量量的1%左左右,但其其对橡塑材材料的影响响很大。橡塑塑材料的大大分子链吸吸收紫外线线的能量,按按自由基机机理进行分分解,导致出现现氧化、臭臭氧化、水水解等现象象,同时,聚合物的的结晶取向向、结晶大大小、结晶晶构造等也也都会受到到影响,从而使材材料的性能能下降。
阳光对材料料老化的影影响主要从从以下三个个方面考虑虑:
(1)光谱谱分布:主主要是短波波长的紫外外线部分在在整个光谱谱范围中所所占的比重重。在自然环环境中,高高海拔、云云层薄的地地区接收到到的紫外线线更多,橡橡塑材料在在这种地区区更容易因因发生光化化学反应而而老化;
(2)光照照辐射强度:在地球不不同的纬度度地区、同同一地区的的不同季节节、同一天天的不同时时段,光照照辐射强度都都有所不同同;
(3)光照照时间:光光照时间对对材料的老老化起着累累积的效应应。
(1)热能能引起材料料降解,热热老化反应应会在较高高温度下发发生,而在低温温下这种反反应则很慢慢或不会发发生。
(2)高温温对化学反应应起加速作用。材料料的温度每每升高100℃,化学反应应的速度就就会翻倍。如对光化化学反应的的影响,光光化学反应应不是简单单的一步反反应,在大分子子链吸收光光能释放出出自由基后后,还要进进行一连串串的后继反反应。虽然然温度不影影响光致化化学反应中中的光致反反应速度,却却影响后继继的因光致致反应产生生的自由基基小分子间间的化学反反应速度,从从而加速了了整个反应应进程。
(3)热循循环的影响响:温度的的突然变化化会使材料料与环境之之间产生温温差,造成成内应力过过大而扩大大原有缺陷陷。汽车橡塑塑材料通常常会出现不不同程度的的尺寸变化化。而且热循环环可加速橡橡塑材料的的老化进程程。
(1)湿气气的影响::高湿空气气中的水蒸蒸气会附着着在产品的的表面,形形成一层水水膜,水膜膜与空气中中的酸性气气体(COO2、SO2、NO2等)作用用而具有稀稀酸性质,对对材料产生生腐蚀作用用。湿热的环环境还会促促进霉菌的的生长。
(2)露水水的影响::露水富含含氧气,长长时间停留留在产品表表面,会加加速材料的的氧化。
露露水的凝结结和蒸发引引起的干湿湿交替会加加速材料的的吸湿和腐腐蚀过程,引引起尼龙等等亲水型塑塑料的膨胀胀和收缩,加加速增塑剂剂的损失。
自然环境复复杂多样,橡塑材料老化除了上诉三个主要影响因素之外,还与大气污染物、盐雾、微生物等有关。这些因素都可以引起材料老化或起到加速作用。
(1)大气气污染物::SO2、H2S、氮氧化化物等大气气污染物溶溶解于雨水水、露水中中,降落附附着在产品品表面,形形成酸性溶溶液,引起腐蚀蚀。
(2)盐雾雾是由海洋洋和盐湖中中的激浪冲冲击岩岸时时,飞溅的的水沫成为为雾状进入入大气中而而形成。其其中的Cll—是强电解解质,会加加剧金属的的电化学锈锈蚀,导致致漆层起泡泡、脱落,引引起密封橡橡胶老化。
(3)微生生物中对橡橡塑产品影影响较大的的是霉菌。霉霉菌能将某某些材料作作为食物,使使其分解直直至破坏,导导致材料性性能明显变变化。大量量霉菌附着着于材料表表面形成生生物膜,膜膜中含有其其新陈代谢谢产生的腐腐蚀性物质质,例如HH+、H2S、NHH4等。引起起材料的快快速局部腐腐蚀。
汽车在实际际使用时的的自然环境境条件复杂杂多变,汽车的种种种老化现现象都是多多种环境因因素综合作作用的结果果。就车门门外夹条而而言,阳光光、温度、湿湿度、大气气污染物和和霉菌都会会影响它的的外观和性性能。橡胶胶材料受阳阳光中紫外外线的辐射射而发生光光化学反应应,高温本本身导致热热老化,同同时加快反反应速度。高湿和大大气污染物物导致表面面形成酸性性腐蚀膜,高高温高湿的的环境和表表面有机物物质的富集集也为霉菌菌的生长提提供了一个个绝佳的环环境,霉菌菌的新陈代代谢产物更更近一步加加剧了腐蚀蚀,这几大大因素相互互影响,共共同作用才才导致了产产品最终的的老化现象象。因此,在在讨论环境境对产品的的影响时,不不能仅考虑虑单一因素素或几个因因素,而应应考虑多因素的综合作用。
老化现象形形成规律
车辆的耐用用性是影响响客户购买买决定的重重要因素,而而车辆的老老化折旧速速率是决定耐用用性的关键键因素之一一。在老化化现象的发发展过程中中,故障首次出现的的时间、老老化程度的的变化速率率都是值得得关注的。可以从老化发展展过程中探探究产品老老化的规律律,准确预预测产品早早期故障率率和评估市场风风险。
现有车型AA、B在海海南进行为为期一年的的老化试验验。在试验期期间, 气温、湿湿度的变
化化较小,光光照辐射量量随时间的的变化情况况如图1所所示。由图图可见,累累积辐射总总量与时间间几乎是成成正比的。0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
日照辐射累计总量
紫外线辐射累计总量
辐照量/KJ/m2
时间/月
图1光照照辐射量随随时间的变变化情况
老化现象的的数量与时时间的关系系如图2所示。从试试验结果看看,老化现现象从第二二月开始大大量出现,在在第五月基基本暴露完完全。这一段时时间的变化化情况可以以用“井喷”来形容。
故障数/个
图2老化现象数量与时间的关系
0
5
10
15
20
25
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
时间/月
A
B
产品的老化化速率与时时间也并不不是成正比比的,在开开始的时候候很快,后后面的时间间里,老化化程度不断断加深,但但速度减慢慢。图3是样件表表面光泽度度随时间的的变化关系系。
0
1
2
3
1
2
3
4
时间/季度
失光率/%
后保险杠
翼子板
图3样样件表面失失光率的变变化情况
结合以上三三个图来看看,老化现现象遵循这这样一条发发生规律::在温度、湿湿度、光照照辐射强度度等老化影影响因素变变化不大的的情况下,故障出现的数量与时间的关系并不是线性的,故障的出现有一个“爆发”期,其后不断恶化,恶化的速率是前快后慢的。我们要关注的正是如何使不可避免的老化现象尽可能地延后出现,以及减缓故障恶化的速度。
试验评价方方法
整车暴晒试试验是将整整车试样置置于能代表表某一气候候类型区域域的室外自自然大气环环境条件下下进行暴露露试验,让让其经受阳阳光、温度度、湿度、雨雨水、氧、臭臭氧及其他他环境因素素的综合作作用。按规规定的暴露露试验期限限,定期检检测整车用用非金属材材料制品的的外观、力力学、电学学、化学或或其他性能能变化和金金属材料制制品的腐蚀蚀变化,从从而评价整整车试样耐耐大气环境境老化腐蚀蚀性能及操操作使用性性能。
整车暴晒试试验的试验验条件是最最接近产品品实际使用用情况的,可可以真实直直观地反映映出产品性性能在多种种环境因素素复杂作用用下的演变变规律。就就验证效果果来看,它它不仅能考考察橡塑件件本身的性性能,还能能体现其在在整车中的的使用性能能,是验证证产品环境境适应性的的有效手段段。但相对对于汽车产产品的开发发周期来说说,耗时太太长。
//DP箱暴暴晒试验【4】
IP/DPP(InsstrummentPaneel/DooorPPanell)箱是指指用于汽车仪仪表板、门门内饰板等等内饰件暴暴晒试验的的玻璃箱。它通过线性轴扇控制箱内的温度在特定范围内,为试样提供了一致的气流。零部件IP/DP箱暴晒试验即是将内饰零部件置于这种特制的玻璃箱中进行的老化试验。
IP/DPP箱暴晒试试验的优点点在于能在在零部件投投入使用之之前进行试试验,及早早发现问题题。但与整车暴暴晒试验相相比,也存存在以下三三个弊端::
(1)热负负荷太高::IP/DDP箱试验验是将部件件置于阳光光直射的环环境中去考考察。对于于安装在非非阳光直射射区域的内内饰件而言言,与实际际车辆上的的使用环境境相比,部部件承受的的热负荷太太高,考察条件件太苛刻,试试验结果失失真;
(2)不能能确定零部部件的使用用功能情况况:由于没没有安装在在整车上,对对零部件的的考察往往往仅限于外外观,使用用功能的变变化情况得得不到考察察;
(3)与整整车暴晒试试验相比,由于没有安装位置的差异,而不能反映出温度差异。表1是车型A、B的部分内饰件近年夏天在整车暴晒中测得的最高温度值,由表1可见,安装在不同位置的内饰件,由于受到的光照情况不同而有温度差异。IP/DP箱中的温度则始终保持在某一特定水平,白天在70±3℃,夜晚在38±5℃。
表1部部分内饰件件在整车暴暴晒中测得得的表面最高温温度值
序号
零部件名称称
表面最高温温度值(℃)
车型A
车型B
1
遮阳板
2
安全拉手
3
中央储物盒盒
4
组合开关右右手柄
5
内开手柄
6
副驾驶扶手手
7
换挡防尘罩罩
8
保险盒盖
9
应急灯开关关
10
仪表台板最最前端中央央
不同于上述述两种自然然暴晒试验验,零部件件人工加速速老化试验验是在试验验室中进行行的。通
过过分析产品品使用环境境条件,根根据各因素素对老化现现象的影响响作用大小小,筛选出出一项或几几项主要的的因素进行行人工模拟拟试验。如人工加加速光老化化试验、热热老化试验验、盐雾试试验、腐蚀蚀试验、霉霉菌试验以以及多因子子组合模拟拟自然环境境的加速试试验。
零部件人工工加速老化化试验的优优点在于试试验周期短短,重现性性好,可用用于快速比比较几种材材料的耐候候性优劣,从从中筛选合合适的材料料。缺点是是老化应力力单一,不不能完全模模拟出产品品实际使用用环境。而而且容易由由于条件控制不不当而造成成结果失真。
目前,将人人工模拟试试验与自然然环境试验验对比研究究,探寻两者之之间的相关关性,通过过人工加速速老化试验验进行产品品故障预测测预报和寿寿命评估、环环境与产品品失效分析析、环境作作用机理研研究等正成成为热点。
近年来汽车车工业发展展迅速,用用户对产品品质量的要要求也越来来越高。汽汽车耐候性性是可靠性性考核点之之一,提高高汽车的耐耐候性能,对对于品牌美美誉度、市市场影响力力都大有好好处。国内内企业在老老化试验领领域做得还还远远不够够。
(1)无论论是整车暴暴晒,还是是IP/DDP箱暴晒晒,试验方方法和评价价标准都是是借鉴国外外企业的,没没有结合中中国市场的的具体情况况进行合理理的调整。试试验场地仅仅限于海南南,且与国国内其他地地区的关联联性也没有有明确。
(2)评价价标准不完完善。目前前对老化的的评价还只只是针对零零部件的,且且不同零部部件、不同同老化现象象的评级也也有很大差差异,缺乏乏对整车的的评价。
5、结论
(11)汽车的的老化现象象是使用环境中多因素综综合作用的的结果,在考察环境对对产品的影影响时,不不能仅考虑虑单一因素素或几个因因素,而应应考虑多因因素的综合合作用。
(2)对车车型A、BB在海南进进行的一年年整车暴晒晒进行研究究发现,在在温度、湿湿度、日照照辐射强度度等老化影影响因素变变化不大的的情况下,老老化现象首首次出现的的时间、发发展速率与与时间的关关系并不是是线性的,而而是前快后后慢。
(3)老化化试验是控控制汽车产产品的耐候候性能的重重要手段,目目前广泛采采用的几种种试验评价价方法各有有利弊,在在运用时应应针对考察察重点而有有所选择。
参考文献::
户外老化::..q-
李德武等..。
杜君俐,..现代涂料料与涂装,20088(4)::38-442
张华,..环境试试验,20009(66):10-113