“耐損傷性”（marresistance）是(yes)指塗層在(exist)與環境的(of)相互作(do)用(use)下，不(No)會招緻相對細小的(of)有損于(At)塗層外觀的(of)表面刮劃的(of)能力。與現時(hour)文獻中的(of)其它術語 例如耐刮劃性或耐磨性（scratchorabrasionresistance）相比，優先推薦耐“損傷性”這(this)一(one)術語是(yes)由于(At)前二術語在(exist)曆史上是(yes)指遠較嚴 重的(of)損壞，如允許底材開始腐蝕（刮劃）或保護塗層完全喪失（磨損）之類嚴重後果的(of)損壞。?
用(use)戶的(of)需求
對耐損傷性越來(Come)越重視的(of)原因是(yes)用(use)戶對汽車塗料耐久性期望的(of)上升；面對流行的(of)底色漆上罩清漆，更易察覺其上細微的(of)刮劃損壞，更深顔色使用(use)的(of)增加；在(exist)汽車清漆中去除物質材料甲醛（mf）交聯劑導緻耐損傷性的(of)下降。
耐損傷性隻是(yes)用(use)戶和(and)塗料生(born)産廠的(of)許多要(want)求中的(of)一(one)個(indivual)。任務是(yes)在(exist)協調耐損傷性和(and)其它性能上進行改進。?
影響損傷的(of)環境因素
雖然損傷有許多來(Come)源，然而汽車公司和(and)塗料公司已開始認爲(for)汽車的(of)清洗（通常是(yes)自動化的(of)）成爲(for)損傷的(of)“标準”來(Come)源。當清洗期間磨料粒子和(and)/或尼龍刷毛擦過表面時(hour)，就會發生(born)損傷。在(exist)手工清洗中與自動化清洗相比刮劃過程用(use)力較大(big)，速度較慢。?
耐損傷性的(of)評估
在(exist)較早的(of)文獻中，耐損傷試驗不(No)同于(At)耐刮劃試驗的(of)耐磨試驗，耐損傷試驗的(of)特點是(yes)損害條件較溫和(and)，而且評價的(of)要(want)點是(yes)受損傷塗層的(of)外觀。
在(exist)已發表的(of)評論文獻中，對汽車在(exist)實際使用(use)中其耐損傷性的(of)評估很少。有些研究顯然正在(exist)進行，但是(yes)還未見報道已發現的(of)結果。有些定性的(of)比較作(do)爲(for)“商業經驗”有所報道。
找到(arrive)的(of)的(of)現埸暴露試驗方法是(yes)将試驗樣闆安裝于(At)一(one)輛汽車的(of)車頂上，汽車作(do)正常的(of)運行，在(exist)自動汽車清洗點清洗，然後評定樣闆外觀。通過與實際應用(use)研究的(of)比較，這(this)種試驗方式已被認可。
已報道有大(big)量的(of)實驗室模拟試驗。雖然還無一(one)種普遍采納的(of)實驗室試驗，不(No)過大(big)多數研究者用(use)一(one)塊幹态或濕态磨料在(exist)表面上擦拭10次或20次（雙向擦拭），然後 或測量20°下的(of)光澤，或測量灰色值△l的(of)變化（也稱作(do)“亮度”的(of)變化）據以(by)評估所造成的(of)損傷。還沒有一(one)種實驗室試驗被認可與現埸使用(use)試驗可相比較。隻有 一(one)種試驗被認可與上述的(of)現埸暴露試驗可作(do)比較。在(exist)本作(do)者對文獻資料的(of)分析中，較大(big)的(of)份量放在(exist)了(Got it)已被認可的(of)那種試驗方面。
能說明磨損過程細節的(of)一(one)種研究試驗方法是(yes)基于(At)用(use)一(one)個(indivual)鋼針有控制的(of)使塗層表面變形。這(this)種試驗法已用(use)于(At)研究聚合物的(of)磨損。在(exist)該試驗中，将一(one)個(indivual)錐形鋼針在(exist)固定的(of) 正常負荷下于(At)受控速率下劃過塗層表面。通過用(use)一(one)系列銳度（即錐體的(of)内角）不(No)同的(of)錐體，在(exist)塗層上産生(born)不(No)同程度的(of)變形。然後檢驗是(yes)否有損傷，若有損傷，記錄其 定性特征（如損傷的(of)類型）和(and)定量特征（例如刮劃的(of)寬度）。下面将描述該法的(of)使用(use)。?
損傷過程的(of)了(Got it)解
損傷的(of)類型-對金屬和(and)聚合物在(exist)壓痕作(do)用(use)和(and)刮劃作(do)用(use)時(hour)的(of)變形的(of)實質性了(Got it)解，有助于(At)我(I)們(them)試圖弄清楚損傷的(of)過程以(by)及塗層機械性能影響損害發生(born)的(of)類型和(and)程度的(of)關 系。前面所描述的(of)鋼針試驗已被用(use)來(Come)研究聚合物的(of)機械性能與刮劃所緻的(of)損傷類型和(and)嚴重性之間的(of)關系。環境中的(of)粗糙物用(use)園錐的(of)尖頂來(Come)模拟；而在(exist)實際的(of)損傷過程 中，這(this)種粗糙物則是(yes)磨料粒子本身或粒子的(of)一(one)部分。
塗層對刮劃的(of)反應可用(use)下面的(of)模型來(Come)理解。（這(this)種刮劃模型看來(Come)與損傷有關），因爲(for)由實驗室試驗和(and)現埸暴露試驗二者在(exist)汽車清漆上所見到(arrive)的(of)刮劃形式與其它聚合物 刮劃中所見到(arrive)的(of)形式極爲(for)相似）。如果粗糙物的(of)形狀和(and)施加于(At)其上的(of)力使得塗層受的(of)應力低于(At)塗層的(of)屈服應力或破壞應力，則塗層材料會在(exist)粒子之前和(and)同粒子作(do)用(use)時(hour) 形變，但是(yes)一(one)旦粒子從旁而過後，塗層将不(No)會留下較久的(of)變形（彈性變形）。如果加大(big)這(this)種通常的(of)力，或者包含更銳利的(of)粒子，則塗層會屈服或破壞，其程度取決于(At) 其機械性能。如果發生(born)屈服，則會沿其邊以(by)“谷”和(and)“峰”形式保留一(one)些較久性變形（塑性型刮劃）。根據塗層的(of)粘彈性這(this)些刮劃有些會随時(hour)間變淺（回複）。破壞 型刮劃的(of)發生(born)或因塗層材料的(of)破壞而非屈服所緻，或因環境變得嚴酷以(by)緻塗層屈服并破壞所緻。
按照briscoe和(and)colleagues的(of)鋼針試驗法，提議用(use)下面方法來(Come)研究塗料的(of)耐損傷性。采用(use)園錐形的(of)鋼針。用(use)一(one)組内角遞減的(of)園錐，依次對塗層施以(by)一(one)系列遞增的(of)形變量。再對應兩個(indivual)園錐内角記錄下所産生(born)的(of)（如有的(of)話）刮劃的(of)定性和(and)定量特征。刮劃的(of)定性特征主要(want)是(yes)它的(of)存在(exist)及其類型。如果變形是(yes)彈性的(of)，則不(No)留下刮劃痕迹。如果産生(born)刮劃，則說明其類型，是(yes)塑性型或是(yes)破壞型的(of)。同時(hour)記錄有關刮劃的(of)定量信息，例如塑性型刮劃的(of)寬度和(and)高層度。“臨界園錐角度”是(yes)用(use)來(Come) 說明刮劃在(exist)這(this)種情況下或者開始形成，或者刮劃的(of)類型發生(born)變化。從無損傷到(arrive)出(out)現損傷之間的(of)轉變是(yes)彈性到(arrive)塑料性的(of)轉變。塑性型刮劃與破壞型刮劃間的(of)轉變是(yes)塑性到(arrive)破壞的(of)轉變。臨界角度小意味着該塗層隻是(yes)被較尖銳的(of)園錐體所損傷。
按照briscoe和(and)evans的(of)推論，臨界角可能以(by)下面的(of)方式與損傷相關聯。考慮了(Got it)發生(born)損傷的(of)環境特性。環境的(of)一(one)些關鍵特性有粒子的(of)數量及其大(big)小，其凸出(out)部的(of)銳度，施加于(At)其上的(of)正常力的(of)大(big)小及傳輸速度等。對真實環境而論，這(this)些特性的(of)大(big)多數其數值會是(yes)分布值而不(No)是(yes)單一(one)值。例如會存在(exist)粒徑、粒形（銳度）和(and)正常力的(of)分布。因此，對任何給定塗料在(exist)一(one)定環境中的(of)損傷将會是(yes)分布性的(of)。一(one)種耐損傷性塗料是(yes)其塗層在(exist)與大(big)部分上述環境因素相作(do)用(use)時(hour)，不(No)招緻較久性損傷的(of)塗料（沒有一(one)種表面能抗所有環境的(of)損傷）。因此，對一(one)定環境來(Come)說，當使用(use)有較小臨界角的(of)塗料時(hour)，預測能得到(arrive)較輕刮劃的(of)結果。按照這(this)種推理，要(want)獲得較佳的(of)耐損傷 性，較好臨界角要(want)小。
除了(Got it)臨界園錐角之外，刮劃的(of)寬度也可能是(yes)個(indivual)重要(want)特性。本作(do)者認爲(for)爲(for)産生(born)明顯可見的(of)效果，需有一(one)定的(of)較低寬度。
刮劃的(of)直觀效果
爲(for)取得有用(use)的(of)刮劃寬度和(and)類型的(of)數據，必須确定刮劃形态和(and)刮劃産生(born)的(of)直觀效果之間的(of)關系，還未找到(arrive)任何刮劃數量或刮劃寬度與某種損傷等（如例△l值，或20°失光值）相關聯的(of)資料，不(No)過，用(use)下面的(of)資料和(and)假定，能提出(out)一(one)種假設。
二個(indivual)研究組比較了(Got it)用(use)物質材料甲醛（mf）交聯的(of)和(and)用(use)異氰酸酯交聯的(of)二種塗料體系。二者一(one)緻認爲(for)用(use)mf交聯的(of)塗料比用(use)異氰酸酯交聯的(of)塗料有較大(big)的(of)破壞性刮劃 對塑料性刮劃之比。不(No)過，這(this)二個(indivual)研究組對這(this)二種塗料的(of)耐損傷的(of)評價不(No)同。一(one)個(indivual)研究組在(exist)用(use)現埸曝露試驗法，在(exist)四個(indivual)月内經44次清洗後評價，評定用(use)mf交聯的(of) 塗料的(of)耐損傷性優級。因此，由于(At)該作(do)者認爲(for)他(he)們(them)的(of)評估有效性較大(big)，因而得出(out)結論，破壞性刮劃比例高的(of)并不(No)一(one)定意味着耐損傷性差。由此導緻假設：不(No)管刮劃是(yes) 否主要(want)是(yes)破壞型的(of)，在(exist)臨界寬度以(by)上的(of)刮劃是(yes)影響損傷直觀效果的(of)主要(want)因素。而另一(one)研究組評定用(use)異氰酸酯交聯的(of)塗料有較好的(of)耐損傷性，看來(Come)完全是(yes)基于(At)複原程度 較大(big)而作(do)出(out)的(of)結論。
影響刮劃直觀效果（特别是(yes)亮度的(of)變化，△l）的(of)另外因素是(yes)底色漆的(of)顔料（“亮度”，l）。對同樣量的(of)損傷來(Come)說，在(exist)較深色上的(of)直觀效果要(want)較大(big)。
主要(want)機械性能與耐損傷性的(of)關系
對一(one)定環境條件下，聚合物或塗層的(of)機械性能影響到(arrive)是(yes)否産生(born)刮劃以(by)及刮劃的(of)程度和(and)類型。這(this)種影響關系很複雜，因爲(for)随着材料開始變形，變化了(Got it)的(of)材料幾何結構使應力分布發生(born)變化，由此使變形發生(born)變化。盡管存在(exist)着這(this)種複雜性，然而，前面所提出(out)的(of)模型可幫助我(I)們(them)建立一(one)定的(of)關系。?
塑性型的(of)刮劃
在(exist)彈性塗料中，塑性型刮劃并不(No)發生(born)。對于(At)玻璃狀塗料，由類似壓痕作(do)用(use)提出(out)塑性型刮劃的(of)寬度：
刮劃寬度，式中：刮劃寬度爲(for)塗層表面上的(of)刮劃寬度，l爲(for)垂直施加于(At)表面上的(of)荷重，б?y爲(for)塗層的(of)屈服應力（其值可能需對其壓力依賴性加以(by)修正）。未發現有 能檢驗該關系式的(of)定量數據。根據鋼針的(of)原始針入高層度和(and)鋼針劃過後馬上測定的(of)高層度爲(for)基礎的(of)關系式，就可用(use)到(arrive)刮劃高層度的(of)模式。（這(this)并不(No)是(yes)本文别處讨論的(of)熱誘導 的(of)随時(hour)間的(of)複原）。
複原高層度%式中：e爲(for)模量，而複原高層度%=（刮劃時(hour)鋼針的(of)針入高層度-鋼針通過後的(of)刮劃高層度）/在(exist)刮劃時(hour)鋼針的(of)針入高層度 破壞型刮劃-彈性塗層或形變，然後彈回，不(No)留下損傷，或者如果環境條件相當嚴重，塗層被劃破。在(exist)玻璃狀塗料中，還不(No)可能定量預測破壞性刮劃的(of)開始點。因爲(for) 已知的(of)分析模型隻适用(use)于(At)較脆的(of)材料。汽車清漆并非是(yes)較脆的(of)材料。
由于(At)沒有合适的(of)分析模型能幫助我(I)們(them)理解機械性能與破壞性刮劃開始點之間的(of)關系，我(I)們(them)必須尋找一(one)些關系，并且準備将一(one)些假設公式化。有關這(this)方面工作(do)的(of)有用(use)資 料在(exist)文獻中很有限。即使在(exist)較完善的(of)論文中，也隻報道了(Got it)一(one)些有關的(of)機械性能。然而，通過将有限量的(of)耐損傷數據與由一(one)般聚合物文獻中所得的(of)知識相結合，已将有 關機械性能和(and)耐損傷性之間關系的(of)一(one)種假設公式化，并且在(exist)下面提出(out)。
彈性塗料
彈性體機械性能的(of)綜述-按定義，彈性體的(of)玻璃化轉變溫度低于(At)室溫。它們(them)的(of)模量可從1到(arrive)500mpa（0.15-73ksi）。模量與交聯密度成比例。此外 彈性體的(of)破壞應變一(one)般很高。在(exist)一(one)定體系内，随交聯密度的(of)增加，模量和(and)破壞應力增加，而破壞應變下降。對良好表征的(of)農業生(born)産體系矽彈性體的(of)數據顯示，随着交聯點之間 的(of)分子量mc從14000降低到(arrive)500g/mol，破壞應變從1.6降低到(arrive)0.13，（mc與交聯密度成反比）。
彈性塗料的(of)耐損傷性-彈性塗料在(exist)汽車塗料中的(of)耐損傷性較好。高耐損傷性有各種表述法：“優良”、“△l爲(for)1.8”或“20°”失光率爲(for)1%“。彈性塗料能 賦予優良的(of)耐損傷性被認爲(for)是(yes)由于(At)它們(them)能使磨料粒子在(exist)刮劃過塗層表面時(hour)所産生(born)的(of)全部形變得以(by)複原。其結果無任何刮劃傷。當然，如果環境條件過于(At)嚴酷的(of)話，會 産生(born)破壞型的(of)刮劃。 本作(do)者假定彈性塗料的(of)交聯密度和(and)耐損傷性之間有着較小值的(of)函數關系。這(this)種較小值關系可解釋二組明顯矛盾的(of)數據。
在(exist)一(one)項研究中報道了(Got it)一(one)系列聚氨酯塗料的(of)耐損傷性和(and)破壞應變數據。耐損傷性随破壞應變的(of)加大(big)而提高。特别是(yes)當破壞應變從0.4加大(big)到(arrive)1.2時(hour)，耐損傷從失光 率12%（耐損傷性較差）提高到(arrive)失光率2%（耐損傷性較好）。業已假設這(this)些組成物是(yes)以(by)其破壞應變爲(for)檢驗基礎的(of)彈性體。并不(No)包含能檢驗這(this)種假設和(and)組成物的(of)其 它信息或性能數據，例如tg或模量。
在(exist)另一(one)項研究中，通過加大(big)交聯密度（同時(hour)保持低的(of)tg），改善了(Got it)彈性塗料的(of)耐損傷性。随交聯點之間的(of)分子量mc從1100降低到(arrive)70g/mol，耐損傷提高（△l從9（較差）降低到(arrive)1.5（較好）。因此，耐損傷性随交聯密度加大(big)耐而提高。
由研究農業生(born)産體系矽彈性體（先前提到(arrive)的(of)）所得到(arrive)的(of)mc和(and)破壞應變間的(of)關系的(of)假設，對于(At)剛提到(arrive)的(of)彈性塗料确實是(yes)如此，我(I)們(them)可對這(this)二組數據加以(by)比較。将此假設應用(use)到(arrive) 所提的(of)靠前項研究中，破壞應變範圍0.4-1.2相當于(At)mc範圍1100-10000g/mol。這(this)比第二項研究的(of)mc範圍高。因此，在(exist)低交聯密度 （mc>1100g/mol）下，耐損傷性随交聯密度的(of)加大(big)而下降。在(exist)較高的(of)交聯密度（mc<1100g/mol）下，耐損傷性随交聯密度的(of) 加大(big)而提高。還沒有足夠的(of)數據（例如受損傷表面的(of)描述）能提出(out)适于(At)這(this)種具較小值的(of)機理。 雖然日本在(exist)研究一(one)些高交聯密度的(of)彈性體配方，但是(yes)難以(by)滿足彈性塗料所需的(of)其它性能。由于(At)這(this)一(one)原因，玻璃狀塗料正在(exist)得到(arrive)更多的(of)關注。
玻璃狀塗料
玻璃狀聚合物的(of)機械性能的(of)評述-按定義，玻璃狀聚合物的(of)玻璃化轉變溫度高于(At)室溫，在(exist)玻璃狀平台區的(of)模量可變于(At) 1.3-7gpa（0.19-1.0msi）。雖然各種玻璃狀聚合物的(of)屈服應變高于(At)0.06，不(No)過屈服力的(of)範圍相當大(big)。在(exist)一(one)定的(of)聚合物内，模量和(and)屈服應力 随溫度的(of)變化而成比例改變。在(exist)一(one)定的(of)聚合物内，随屈服應力的(of)增加，聚合物韌性變小。在(exist)低于(At)tg的(of)一(one)定溫度下，聚合物的(of)破壞方式從韌性變到(arrive)脆性。在(exist)低于(At)該溫 度下，聚合物受破壞時(hour)并不(No)屈服，而變成脆性破壞應力下的(of)破壞。脆性破壞應力的(of)溫度依賴性比屈服應力的(of)小。交聯使屈服應力加大(big)，但是(yes)并不(No)使破壞應力有重大(big)增 大(big)。這(this)意味着韌性-脆性轉變溫度td-b随交聯密度加大(big)而上升。
玻璃狀塗料的(of)耐損傷性-準備提出(out)試圖建立機械性能與耐損傷性關系的(of)幾項研究結果，并且提出(out)解釋這(this)些結果的(of)一(one)種假設。
在(exist)一(one)組研究中，比較了(Got it)二種塗料：一(one)種用(use)mf交聯的(of)，而另一(one)種爲(for)用(use)異氰酸酯交聯的(of)。二者有類似的(of)tg和(and)模量，分别爲(for)70℃和(and) 1.2gpa（0.17msi），表明二者均處于(At)玻璃态。由他(he)們(them)的(of)數據從新構作(do)的(of)應力-應變曲線示于(At)圖1（*注：這(this)些是(yes)個(indivual)近似說明，異氰酸酯埸合未給于(At)破 壞應力，假定其爲(for)4mpa（0.58ksi）。這(this)些曲線下的(of)面積未予計算，并與破壞能量相比較）。用(use)mf交聯的(of)塗料其耐損傷性較用(use)異氰酸酯交聯的(of)塗料的(of) 好。mf塗料（有良好的(of)耐損傷性）的(of)韌性較低（15kj/m?2（85in-1b/in?2），屈服應力較高（29.3mpa（4.3ksi））。用(use)異氰 酸酯交聯的(of)塗料（有不(No)良的(of)耐損傷性），其屈服應用(use)力較低（8.6mpa（1.2ksi）），韌性較高（254kj/m?2（1400m-1b /in?2）。二者的(of)破壞應變有與韌性相同的(of)趨勢，分别爲(for)0.05和(and)0.45。此外，比較了(Got it)這(this)二種塗料的(of)塑性型刮劃對破壞型刮劃之比。用(use)mf交聯的(of)塗料 （其韌性低，屈服應力高），其破壞型刮劃占優勢，而用(use)異氰酸酯交聯的(of)塗料（其韌性高，屈服應力低），其塑性型刮劃占優勢。沒有提出(out)有關刮劃程度多少的(of)數 據。
其它研究者探索了(Got it)聚酯樹脂固化的(of)較優化，以(by)使在(exist)磨損環境中保持裝飾性外觀。他(he)們(them)發現，爲(for)使抗外觀損傷性較大(big)，要(want)尋求較大(big)剛性與較大(big)韌性的(of)一(one)緻。
在(exist)另一(one)項研究中，在(exist)模量和(and)韌性上創造了(Got it)很不(No)同的(of)比較研究，以(by)便分離二者各自對耐損傷性的(of)影響，該報道未給于(At)組成信息。該作(do)者們(them)得出(out)結論，模量比韌性對耐損 傷性的(of)影響更爲(for)主要(want)。不(No)過，将他(he)們(them)的(of)數據作(do)圖時(hour)，他(he)們(them)的(of)結論看來(Come)不(No)正确，如圖2所示，在(exist)組成的(of)寬範圍上，模量與耐損傷性并無關聯。圖3顯示了(Got it)韌性和(and)耐損傷 性數據。在(exist)中等韌性下，耐損傷性較大(big)。圖4顯示了(Got it)在(exist)韌性/模量表面狀态上的(of)耐損傷性。在(exist)該表面上所注的(of)數值爲(for)耐損傷性（△l）值。圖中将各較佳的(of)耐損傷性 值加上灰色帶，使之醒目突出(out)各較佳值所處的(of)狀态。較佳韌性與模量有點關系。對彈性塗料（模量在(exist)0.15-0.6gpa（22-87ksi）之間），得知韌 性約60×10?5%g/cm?2下，耐損傷性較佳（△l～2）。對于(At)玻璃态塗料（模量在(exist)1.5gpa（0.22msi）以(by)上），當韌性約 27×10?5%?g/cm?2時(hour)，耐損傷性較佳（△l～2.5）。圖5顯示了(Got it)研究所得配方的(of)應力一(one)應變數據對自動的(of)汽車清洗時(hour)具有較佳的(of)耐損傷性。而且 所顯示的(of)也是(yes)耐手工清洗性較佳的(of)一(one)種配方。