918博天堂官网比亚迪：汽车外饰用再生PP材料发白条纹机理解析与优化路径研究|y
的使用比例及模具浇口位置对该现象有显著影响◈◈◈★，为今后再生PP的应用设计与模具优化提供了可操作的技术参考◈◈◈★。本文对于提升汽车塑料部件的耐候性能◈◈◈★、促进
摘要◈◈◈★：汽车塑料件在长期使用过程中易出现耐候性失效问题◈◈◈★，尤其是轮眉◈◈◈★、保险杠等外饰表面常见交替发白条纹◈◈◈★，严重影响外观质量◈◈◈★。为解决该问题◈◈◈★，采用氙灯加速老化试验在滑石粉填充聚丙烯（PP）注塑样板上成功重现了条纹发白现象918博天堂官网◈◈◈★，并探讨了其形成机理◈◈◈★。研究发现◈◈◈★，发白主要源于表面光老化引起的开裂及滑石粉暴露◈◈◈★，出现发白区域的O◈◈◈★、Mg和Si元素含量明显升高◈◈◈★；表面弹性体拉伸取向程度高的区域更易在光照后发生开裂◈◈◈★，由于取向不均◈◈◈★，还会在光照后呈现黑白相间的条纹◈◈◈★。进一步研究发现◈◈◈★，PP材料发白条纹的形成与两个因素密切相关◈◈◈★：其一◈◈◈★，材料本身的基材特性◈◈◈★，使用再生料会加速老化分解◈◈◈★，从而加剧发白◈◈◈★；其二◈◈◈★，注塑过程中远离浇口的位置因流动性不足◈◈◈★，易导致弹性体取向增强918博天堂官网◈◈◈★，进而提升光照后开裂的风险◈◈◈★。为减缓发白现象对外观的影响◈◈◈★，可通过优化PP基材的耐候性youyourenti◈◈◈★、减少再生料用量◈◈◈★，以及在模具设计中降低流长比等方式进行改进◈◈◈★。
聚丙烯（PP）因其密度低◈◈◈★、成本低◈◈◈★、性能优良◈◈◈★，在汽车内外饰件中被广泛应用◈◈◈★。目前◈◈◈★，保险杠◈◈◈★、轮眉◈◈◈★、侧裙板等汽车外饰件多采用PP基复合材料◈◈◈★。为满足性能需求◈◈◈★，常在PP中加入改性剂◈◈◈★：如添加滑石粉提升刚性并降低收缩率◈◈◈★，添加聚烯烃弹性体（POE）或三元乙丙橡胶（EPDM）增强韧性◈◈◈★，添加耐热耐光助剂提升长期稳定性◈◈◈★。目前常见的外饰材料包括30%滑石粉填充的PP/EPDM（PP+EPDM-T30）和20%滑石粉填充的PP/EPDM（PP+EPDM-T20）等◈◈◈★。
然而youyourenti◈◈◈★，PP制品耐老化性能有限◈◈◈★，长期使用后易出现发白等表观缺陷◈◈◈★，尤其在未喷漆的保险杠与轮眉上◈◈◈★，常见黑白相间条纹◈◈◈★，严重影响外观和品质◈◈◈★。因此youyourenti◈◈◈★，迫切需要研究该现象的成因并寻求解决方案◈◈◈★。发白条纹的出现通常与材料老化退化相关◈◈◈★，外部因素包括温度◈◈◈★、湿度◈◈◈★、紫外光照等◈◈◈★，内部因素涉及内应力分布及弹性体的粒径与分布等◈◈◈★。
Hirano 等研究指出918博天堂官网◈◈◈★，条纹与PP材料中弹性体的取向与拉伸有关youyourenti◈◈◈★，同时与材料长期服役过程中的降解密切相关◈◈◈★。王伟健通过自然曝晒老化实验证实◈◈◈★，保险杠发白源于材料表面微裂纹◈◈◈★，但该方法周期长◈◈◈★，难以快速获取耐候数据◈◈◈★。覃家祥等人采用太阳聚光加速老化试验快速复现了发白条纹◈◈◈★，并确认其主要由光照诱发◈◈◈★。
虽然已有研究初步揭示光照发白的机理◈◈◈★，但对其影响因素与优化策略的系统研究仍较少◈◈◈★，相关设计指导亦不完善◈◈◈★。本文通过氙灯加速老化方法重现PP复合材料光照发白现象◈◈◈★，并在机理分析基础上◈◈◈★，重点探讨了两类关键因素◈◈◈★：不同PP基材特性以及注塑过程中模具浇口远近位置对发白表现的影响◈◈◈★。研究成果有助于优化PP复合材料设计◈◈◈★，延长使用寿命◈◈◈★，并减少服役期内表观缺陷的发生◈◈◈★。
滑石粉采用辽宁北海实业集团有限公司生产的T0214型号◈◈◈★；POE为韩国LG化学的LC565◈◈◈★；再生PP（rPP）由江西格林循环产业股份有限公司提供◈◈◈★，熔体流动速率（MFR）为28 g/10 min（230 ℃◈◈◈★，2.16 kg）◈◈◈★；新料PP选用三个型号◈◈◈★：广州石化的K7227（MFR 27 g/10 min）◈◈◈★、北欧化工的BJ368MO（MFR 70 g/10 min）及广州石化的K8003（MFR 2.5 g/10 min）◈◈◈★，测试条件与rPP一致◈◈◈★；抗氧剂使用天津利安隆新材料股份有限公司提供的RIANOX 1010和RIANOX 168◈◈◈★；炭黑为美国卡博特公司生产的REGAL 660R◈◈◈★。
将PP树脂◈◈◈★、滑石粉◈◈◈★、POE◈◈◈★、抗氧剂和炭黑色粉按设定质量比例加入高速混合机中搅拌3–5分钟◈◈◈★，随后经双螺杆挤出机主料口进料◈◈◈★。混合物在190–230 ℃下熔融混炼◈◈◈★，挤出◈◈◈★、水冷◈◈◈★、切粒并干燥◈◈◈★，制得改性PP复合材料颗粒◈◈◈★。挤出过程转速为400 r/min◈◈◈★，线 MPa◈◈◈★。
所得颗粒经注塑加工制成测试样板◈◈◈★，注塑温度设为200 ℃◈◈◈★。如图1所示◈◈◈★，样板两端根据与模具浇口的距离划分为近浇口侧与远浇口侧918博天堂官网◈◈◈★，用于光照试验对比分析◈◈◈★。
表面元素含量分析◈◈◈★：参考GB/T 17359-2023◈◈◈★，采用微束分析能谱法对样板的表面元素进行定量分析◈◈◈★。
PP复合材料在设计时会根据产品性能需求选用不同类型的PP基材◈◈◈★。例如◈◈◈★，为提升缺口冲击强度◈◈◈★，可选用弹性体含量较高的基材◈◈◈★；而对流动性要求高的产品◈◈◈★，则采用高熔指（MFR）基材◈◈◈★。近年来◈◈◈★，受环保趋势推动◈◈◈★，再生塑料在PP复合材料中的应用逐渐增多◈◈◈★。
为研究不同PP基材对光照发白条纹现象的影响◈◈◈★，设计了3种对比配方（见表1）◈◈◈★：配方1#使用中等流动性的回收料◈◈◈★，配方2#为中等流动性新料◈◈◈★，配方3#则采用高流动性新料918博天堂官网◈◈◈★。为排除抗紫外线助剂对实验结果的干扰◈◈◈★，三组配方均未添加该类助剂◈◈◈★，以加快发白条纹的出现◈◈◈★，便于现象观察与分析◈◈◈★。
在注塑过程中◈◈◈★，材料流动性与弹性体拉伸共同作用◈◈◈★，易导致制件表面形成明暗相间的虎皮纹◈◈◈★。图2展示了不同PP基材注塑样板在光照前的表面状态◈◈◈★。可见◈◈◈★，在近浇口侧◈◈◈★，三种配方均未出现虎皮纹◈◈◈★；而在远浇口侧◈◈◈★，配方1#与2#出现了明显纹路◈◈◈★，配方3#则未见此现象◈◈◈★。
产生差异的原因在于◈◈◈★，配方1#和2#均含POE◈◈◈★，远浇口侧材料流动不稳定◈◈◈★，弹性体拉伸取向交替◈◈◈★，易形成虎皮纹◈◈◈★。此外◈◈◈★，两者流动性接近（MFR分别为18.6 g/10 min和19.3 g/10 min）◈◈◈★，因此表面纹路表现相似◈◈◈★。相比之下◈◈◈★，配方3#的MFR为28.1 g/10 min◈◈◈★，流动性更高◈◈◈★，使材料在远浇口区域保持稳定流动◈◈◈★，从而减少虎皮纹的出现◈◈◈★。三种配方的MFR与密度见表2◈◈◈★。
将3种配方样板同时置于氙灯加速老化箱中进行测试◈◈◈★，并通过目视法评估其表面状态◈◈◈★，结果见表3◈◈◈★。由表中可见◈◈◈★，配方1#在1 584 kJ（1 200 h）辐照后◈◈◈★，近浇口侧与远浇口侧均出现明显发白条纹◈◈◈★；而配方2#和3#即使在2 376 kJ（1 800 h）辐照后◈◈◈★，样板表面依然未出现发白现象◈◈◈★。产生差异的主要原因在于◈◈◈★，配方1#所用基材为再生PP◈◈◈★，其在前期使用中已发生部分降解◈◈◈★，残留的易受紫外线攻击的官能团（如C=O◈◈◈★、C=C）加剧了老化过程◈◈◈★，导致表面提前出现发白条纹◈◈◈★。
为了进一步验证再生料添加量对材料光照发白条纹的影响◈◈◈★，设计了4组对比试验(表4)◈◈◈★，并同时采用近浇口侧的样板进行氙灯加速老化测试youyourenti◈◈◈★，结果如图3所示◈◈◈★。
从图3可以看出◈◈◈★，再生料添加量较小时(配方4#和配方5#中再生料添加量分别占整个PP基材质量的20%和40%)◈◈◈★，样板经光照后表面并未产生发白条纹◈◈◈★；而再生料添加量较多时◈◈◈★，样板经光照后表面均产生发白条纹◈◈◈★。再生料添加量越高◈◈◈★，材料表面越容易受紫外线 样板距离浇口位置对光照发白现象的影响
配方1#在注塑过程中产生了虎皮纹◈◈◈★，且由于距离浇口不同位置流动性的差异◈◈◈★，虎皮纹均产生于远浇口侧◈◈◈★。有研究表明◈◈◈★，虎皮纹的产生主要是因为材料中弹性体相发生了不同程度的拉伸取向◈◈◈★，亮区弹性体拉伸取向更大◈◈◈★，暗区拉伸取向程度较小◈◈◈★。为了验证注塑过程中产生的虎皮纹对光照后发白条纹的影响◈◈◈★，将配方1#中近浇口侧和远浇口侧光照前后的样板表面状态进行了对比◈◈◈★，结果如图4所示◈◈◈★。
图4显示◈◈◈★，远浇口侧光照后的白色条纹形状与光照前的虎皮纹完全一致◈◈◈★，表明弹性体在不同区域存在差异化拉伸取向◈◈◈★，是发白条纹形成的根本原因◈◈◈★。尽管近浇口侧光照前未出现可见虎皮纹◈◈◈★，但光照后仍产生黑白相间条纹◈◈◈★，这是由于弹性体虽有轻微取向◈◈◈★，肉眼难以识别◈◈◈★，但在光照老化作用下不同取向区域老化程度不同◈◈◈★，从而显现出明显的发白条纹◈◈◈★。
表5对配方1#样板不同位置光照后的发白程度进行了对比◈◈◈★。结果显示◈◈◈★，无论近浇口侧还是远浇口侧◈◈◈★，黑色与白色区域的明度差（∆L）均显著youyourenti◈◈◈★。白色区域的∆L值分别为5.6和9.0◈◈◈★，均高于相邻黑色区域◈◈◈★，黑白对比清晰◈◈◈★。远浇口侧的∆L差值更大◈◈◈★，说明该区域因流动性较差◈◈◈★、缺陷较多◈◈◈★，老化更为严重◈◈◈★，从而导致更明显的发白现象918博天堂官网◈◈◈★。
为进一步探究光照后样板表面黑白条纹的形成机理◈◈◈★，采用SEM对配方1#样板表面进行分析◈◈◈★，结果如图5所示◈◈◈★。图中可见◈◈◈★，光照老化使样板表面4个区域均出现不同程度的微裂纹◈◈◈★，尤其是远浇口侧的白区（见图5b箭头所示）◈◈◈★，微裂纹最为明显◈◈◈★。原因可能在于该区域弹性体取向程度较大◈◈◈★，受光照后更易破裂◈◈◈★，进而产生微裂纹918博天堂官网◈◈◈★。黑白相邻区域裂纹数量存在差异◈◈◈★，白区裂纹较多◈◈◈★，黑区较少◈◈◈★，这与弹性体交替拉伸取向密切相关◈◈◈★，说明取向更强的区域老化程度更高◈◈◈★。
进一步通过SEM对光照后样板表面元素含量进行分析◈◈◈★，见表6◈◈◈★。结果显示◈◈◈★，C元素含量降低◈◈◈★，而O◈◈◈★、Mg◈◈◈★、Si元素显著上升◈◈◈★。O元素增加既源于表面氧化反应◈◈◈★，也可能因滑石粉在裂纹暴露后富集所致◈◈◈★；Mg和Si的上升则来自于滑石粉外露◈◈◈★。此外◈◈◈★，远浇口侧的O◈◈◈★、Mg918博天堂官网◈◈◈★、Si含量普遍高于近浇口侧◈◈◈★，黑白相间区域的差异也更显著◈◈◈★，进一步验证了远浇口侧更易发生老化与开裂◈◈◈★。
图6展示了样板表面O元素含量与∆L值之间的关系◈◈◈★。可以看出◈◈◈★，O元素含量越高◈◈◈★，∆L值越大◈◈◈★，表面发白越明显◈◈◈★。其原因是氧化越严重时◈◈◈★，裂纹与滑石粉暴露程度越高◈◈◈★，导致反光性增强◈◈◈★，从而加剧表观发白◈◈◈★。
本研究探讨了滑石粉填充PP复合材料在长时间光照下产生发白条纹的成因及机理◈◈◈★，重点分析了PP基材类型与样板在模具中的位置对该现象的影响◈◈◈★。
(1) 关于PP基材◈◈◈★，结果表明◈◈◈★，使用再生料时◈◈◈★，近◈◈◈★、远浇口侧均出现发白条纹◈◈◈★，而新料在相同光照条件下◈◈◈★，即使存在虎皮纹◈◈◈★，也未发生发白现象◈◈◈★。这主要由于再生料中存在已老化的敏感官能团◈◈◈★，易受紫外线诱导降解◈◈◈★。进一步对比发现◈◈◈★，再生料添加比例越高◈◈◈★，材料越易发白◈◈◈★，为再生料使用提供了设计依据◈◈◈★。
(2) 关于样板在模具中的位置◈◈◈★，研究显示◈◈◈★，远离浇口的区域更易出现发白◈◈◈★。这可能与该区域熔体流动性降低◈◈◈★、弹性体取向增强有关◈◈◈★，同时老化后微裂纹更明显◈◈◈★，对注塑产品流长比设计具有参考价值◈◈◈★。
(3) 对发白机理的分析表明◈◈◈★，该现象主要由表面老化引起的微裂纹及滑石粉外露造成◈◈◈★。弹性体取向程度高的区域更易因光照而开裂◈◈◈★，交替取向则导致黑白条纹的形成◈◈◈★，构成典型的发白条纹特征◈◈◈★。
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