行业应用 | MCT3 测试聚合物涂层的力学性能

聚合物材料广泛应用于包装、电子、消费品、汽车、医疗甚至运动器材领域，相比金属，聚合物具有密度低、易成型等优势，且低熔点和易成型特性，而且正越来越多地应用于3D打印。

尽管传统应用广泛，但新型聚合物正朝着可生物降解或力学性能增强的方向发展，这需要新的测试方法以确保最终产品的力学性能达标。例如防护性聚合物涂层需具备优异的抗划伤性和机械损伤后的恢复能力。硬度、弹性模量和蠕变（时间依赖性）等参数对开发新型聚合物至关重要——硬度更高的材料通常承载能力更强且蠕变更弱。

汽车漆面、电子设备装饰涂层等材料常接触尖锐物体，抗划伤性直接影响美观和基材抗氧化性能。传统测试方法（铅笔划痕、泰伯测试等）存在主观性强、结果不一致的缺陷，而 MCT³ 的划痕测试采用全自动控制，通过临界载荷（Lc）量化涂层首次出现特定损伤（如分层）时的力值，并结合全景图像同步记录法向力、摩擦力和深度数据。

MCT³ 的独特优势在于可同步进行划痕测试和仪器化压痕（硬度/弹性模量测量），通过Berkovich/Vickers 金字塔或球形压头（后者采用 Cook-Oyen 拟合），可表征薄涂层或微量样品的粘弹性（如蠕变）。

MCT³ 对 50μm 厚度的聚氨酯（涂料A）、瓷漆（B）、丙烯酸（C）和透明环氧涂层（铝基材）进行压痕和划痕的测试，涂料C的临界载荷最高（图1），表明其附着力最好，压痕测试采用10mN 载荷（最大压入深度<5μm，避免基材影响），数据显示四种涂料在硬度和蠕变方面存在显著差异（图2）。

采用0.2mm球形压头和2N载荷对3mm厚环氧涂料测试，通过30秒保载测定蠕变。马氏硬度（图10）与肖氏硬度等效，但仪器化压痕可以额外提供弹性模量和蠕变数据。