【技术干货】汽车内外饰材料光热老化分析

▲「奥迪高性能配置升级改装伙伴」

人生总会有遗漏，但是不要忘记点“在看”！！！

作者：罗佳宇，谢伟强，李后乐，赵德刚，张卡迪

单位：宁波远景汽车零部件有限公司技术部

来源：汽车零部件

关键词：汽车内外饰；光热老化

摘要：目前汽车内外饰零件较多，由于材料本身结构或组分内部有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端的羟基等等，在环境（光、热、遇水、氧气）等因素的作用下，极易产生光热老化现象，造成外观或者功能失效的情况，本文描述了汽车内、外饰件材料、产生老化的原因，耐光老化的试验标准及要求，以及如何在前期开发对材料定义，和常见的一些减缓或者防止内外饰件产生老化现象的措施。

汽车内外饰零件的种类及所用材料

汽车内饰

内饰件种类

汽车内饰件主要包括仪表台、副仪表板、顶棚、座椅、安全带、门内饰板、立柱装饰板、行李舱装饰件等。

内饰件的用料主要有如下几种

· 工程塑料

PP：比重很小，具有化学惰性，吸水率低，耐热老化特性良好，24 小时的吸水率仅为0.01%，表面光洁度好，易于着色，是汽车保险杠常用的原料之一。

ABS：ABS塑料物理性能较好， 具有优良的抗拉冲击强度，可以调节各种颜色，不易吸水，室温下浸水一年，吸湿率不超过1%，电镀级ABS材料是良好的电镀基材，但是ABS在热循环和CASS盐雾环境下易发生气泡现象，所以在电镀过程中需要镀上铜层，以改善ABS的耐腐蚀性。

PC：具有良好的透光性能，可见光的透射比接近90%，聚碳酸脂的耐冲击性能比尼龙和聚甲醛高10倍左右，是导热塑性塑料最好的材料之一，这种塑料可以很好的接受电镀，喷漆和化学镀。

PA：聚酰胺塑料通称尼龙，是30 多年前出现的第一种能承受高负荷的热塑性塑料，目前广泛应用于汽车、机械、仪表工业中，以替代不锈钢和铜、铝等有色金属。聚酰胺的机械性能较好，多用于承受高负载的部位，可靠性高。

· 皮革：包括真皮和人造革

· 织物：包括无纺布、针织物、化纤和天然纤维等。

汽车外饰

外饰件种类：

汽车外饰件主要包括前后保险杠、通风盖板，角饰、门槛等。

外饰件用材料：

车用外饰件材料主要有PP、ABS、PA6、PA66、POM、TPV 等。外饰件表面大多经喷漆处理，当然也有电镀和免喷漆材料，表1 是三种材料的物理特性对比。

_

ABS（A 类）

PP

非增强PA6

密度，g/cm 3

1.04-1.08

0.91±0.01

1.14±0.02

拉伸强度，Mpa

≥35

≥30

≥70

悬臂梁缺口冲击强度

（23℃）KJ/m 2

≥12

≥3.0

-

简支梁缺口冲击强度

（23℃）KJ/m 2

-

-

≥3.5

弯曲强度,MPa

≥60

≥40

≥90

弯曲模量,Mpa

≥2000

-

≥2200

耐热性能

（80±2）℃不变脆，形状、颜色和外边面没有明显的改变

（90±2）℃无脆变，外形和 表面不许发生损害性能的改变，不变色

0.45MPa热变形温度：≥165℃

表1 ABS、PP、PA6 物性

内外饰件老化的表现

乘用车车内零部件依据所处环境受阳光影响强烈程度不同，受光、热的影响情况也不相同，一般的零部件老化后性能会有如下改变。

1）零部件表面出现龟裂、粉化、变形、斑点、发白、起泡等影响产品外观质量的缺陷。

2）物理性能改变：内外饰材料发生降解和交连反应，将影响其本身的物理特性，造成分子排布发生变化，如不饱和键断裂。分子排布变化则会影响材料的密度、温度、熔点、溶解度、玻璃化温度、导热系数等。

3）机械性能：材料会发生降解反应及交连反应，会影响其硬度、拉伸强度、剪切强度、悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量、弹性模量、表面涂层或者电镀层的附着力，造成漆面镀层剥离或者脱落

4）电性能：内外饰材料发生降解反应和交联反应，导致其绝缘性能、介电常数、介质损耗和击穿电压等性能发生变化。

内、外饰件耐光老化性能的实验方法

目前，内外饰的整车开发进程会采用两种实验方案，即自然气候曝露老化法和人工老化加速实验。总体来说，两种试验方法各有优点，人工加速老化的重现性更好，周期更短，操作方便，根据受阳光影响的程度，实验安排实验的时间也不同，缺点是只能模拟有限的几个变量，不能完全复现汽车零部件在自然环境下的老化状况，有时候结果并不可靠。

自然暴晒老化试验接近汽车使用的实际情况，可以模拟车辆在使用过程中的多种环境因素，试验结果比较可靠，但是试验周期过长，重现性较差。

由于自然暴露可操作性差，时间长等缺点，对于现在车企来说，项目进程压缩紧迫，自然暴露实验满足不了项目时间需求，所以多用人工加速老化实验对材料进行老化实验，目前人工老化实验设备中应用较为广泛的有氙弧灯和荧光紫外灯。

氙弧灯的紫外线光谱和可见光谱与太阳光谱十分接近，是现有人工光源中最接近太阳光谱的，模拟性较好，故实验室多用氙弧灯给零件做老化实验。

直接来自氙灯的辐射中含有大量短波紫外线，必须经过滤光器的过滤来模拟实验所需的光谱能量分布，表2、表3为两种常用的配置不同的滤光器的氙弧灯光谱功率分布。

光谱范围

（λ，波长/nm）

最小值（%）

基准太阳辐射（%）

最大值（%）

λ