現(xiàn)在運(yùn)用于轎車零部件的阻燃高分子資料首要以PP、PU、ABS及PC等資料為主，針對(duì)部分轎車零部件的特別需求，一起開發(fā)了一系列高功能的阻燃高分子資料。 環(huán)保、高效、具有機(jī)械加工功能和力學(xué)功能的阻燃高分子資料是轎車零部件用改性塑料的開展方向。
與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源車增加了電池組、充電站、充電槍等部件，單體新能源車電池組的工程塑料用量約為30kg，新能源車的塑料殼現(xiàn)在首要為改性PP、充電槍等部件。 充電站因?yàn)楦哌\(yùn)用規(guī)范和嚴(yán)苛的運(yùn)用環(huán)境，對(duì)工程塑料的需求很大，一個(gè)充電站需要約6公斤的工程塑料，現(xiàn)在常見的首要是PBT、PA和PC等。
高分子資料運(yùn)用于轎車零部件，有必要保障資料的阻燃防火功能符合國(guó)家規(guī)范。 因?yàn)榇蟛糠指叻肿淤Y料阻燃性不行，運(yùn)用于轎車零部件時(shí)，需要改進(jìn)阻燃性，制備具有阻燃性的高分子資料，將其極限氧指數(shù)( LOI )進(jìn)步到25. 0% ~ 35. 0%，有用進(jìn)步轎車的安全指數(shù)。
高分子資料的焚燒機(jī)理和阻燃機(jī)理
1、高分子資料的焚燒機(jī)理
溫度、可燃物和氧氣是火災(zāi)發(fā)生的三要素。
溫度上升到必定值后，高分子資料經(jīng)過熱首要分化為高分子化合物，之后也持續(xù)分化為低分子化合物。 這些低分子量化合物是揮發(fā)性可燃物質(zhì)，在空氣中堆集到必定濃度后會(huì)發(fā)生焚燒現(xiàn)象，焚燒熱的開釋進(jìn)一步促進(jìn)了高分子資料的分化。 高分子資料的焚燒分為熱氧的分化和焚燒兩個(gè)進(jìn)程。
2、高分子資料的阻燃機(jī)理
高分子資料的焚燒機(jī)理標(biāo)明，阻燃能夠經(jīng)過緩解或阻止一個(gè)或多個(gè)因素來完成。 高分子資料的阻燃機(jī)理一般分為氣相阻燃、凝集相阻燃和換熱間斷阻燃三大類。
1 )氣相阻燃機(jī)理：
阻燃劑熱分化發(fā)生不燃性氣體，系統(tǒng)內(nèi)可燃性氣體和氧氣的濃度下降，火焰焚燒進(jìn)程間斷； 阻燃高分子資料在焚燒時(shí)開釋很多惰性氣體，稀釋O2停止焚燒進(jìn)程，還可能開釋很多高密度蒸汽窒息焚燒，停止焚燒進(jìn)程。
2 )凝集相阻燃機(jī)理：
阻燃劑的加入加快了高分子資料聚合物中化學(xué)鍵的開裂，經(jīng)過阻燃劑的熱解吸熱進(jìn)程降低可燃物的外表溫度，緩解或間斷焚燒； 阻燃劑熱分化進(jìn)程中發(fā)生阻燃、隔熱的多孔碳層復(fù)蓋焚燒物外表，碳層保護(hù)可燃物內(nèi)部的基體，阻隔可燃?xì)怏w和熱的分散，平緩或間斷了高分子資料的焚燒。3 )間斷熱交換的阻燃機(jī)理：
是指使阻燃高分子資料焚燒發(fā)生的熱的一部分移動(dòng)，使可燃物的溫度低于資料的熱分化溫度，無(wú)法保持揮發(fā)性物質(zhì)的發(fā)生，經(jīng)過焚燒完畢而阻燃化。 根據(jù)不同的阻燃機(jī)理，阻燃劑一般分為增加型阻燃劑和反響性阻燃劑兩種。 對(duì)高分子資料焚燒和阻燃理論的研討，能夠?yàn)閷ふ倚滦透吖δ茏枞紕?、確定適宜的阻燃辦法、進(jìn)步阻燃水平提供理論依據(jù)，為轎車零部件用高分子資料提供更高效的阻燃解決方案。
阻燃高分子資料在轎車零部件上的運(yùn)用
現(xiàn)在，在轎車重物、新能源車電池組等轎車零部件上，高分子資料的運(yùn)用身影隨處可見。 高分子資料在車用零部件上的運(yùn)用和進(jìn)步轎車安全性的需求，促進(jìn)了阻燃高分子資料的開展。 現(xiàn)在運(yùn)用的阻燃高分子資料首要以PP、PU、ABS和PC為主，也有根據(jù)轎車零部件的特別需求運(yùn)用復(fù)合資料(合金化)、PA、PBT和PMMA等資料。
1、阻燃PP
聚丙烯( PP )是車用塑料中用量最多的高分子資料，具有好的耐化學(xué)藥性格，且加工進(jìn)程簡(jiǎn)單，本錢低，適用于轎車儀表板、電池組外殼、車門護(hù)板、立柱、座椅護(hù)板、保險(xiǎn)杠等未增加阻燃劑前的PP阻燃型較差，其極限氧指數(shù)( LOI )為17. 8%，事故后易燃。 現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外轎車阻燃性PP研討首要以聚丙烯基體的改性為中心，一起經(jīng)過增加低毒性、無(wú)鹵素阻燃劑，開發(fā)出具有優(yōu)異力學(xué)功能和阻燃效果的聚丙烯復(fù)合資料，滿意轎車零部件的阻燃需求。
現(xiàn)在，適用于聚丙烯的阻燃劑首要是增加型阻燃劑，有鹵素類阻燃劑(溴類阻燃劑或溴-銻共軛阻燃類)、無(wú)機(jī)填充型阻燃劑)、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺酸銨、磷腈、磷酸烯跟著MPP等常用的嚴(yán)厲環(huán)保政策的施行和無(wú)鹵化的遍及，高分子資料用阻燃劑的無(wú)鹵化已是大勢(shì)所趨。
以聚丙烯為基體，長(zhǎng)纖維為填充資料，加入磷酸氮類無(wú)鹵脹大型阻燃劑、三聚氰胺尿酸鹽、聚膦酸三聚氰胺鹽制備的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃聚丙烯電池。 制作進(jìn)程中選用雙母粒子制作法，別離制作長(zhǎng)纖維長(zhǎng)纖維母粒子和無(wú)鹵素阻燃母粒子，兩者均勻混合后，直接用注塑制作阻燃PP產(chǎn)品。 二母粒子制作法能夠防止長(zhǎng)纖維母粒子制作進(jìn)程中過度剪切引起的剪切區(qū)域溫度上升導(dǎo)致的阻燃劑分化和短纖維長(zhǎng)度導(dǎo)致的力學(xué)功能下降。聚丙烯纖維/木纖維/麻纖維三元復(fù)合資料是常見的轎車內(nèi)飾資料。
在阻燃PP無(wú)鹵改性技能中，IFR因其對(duì)PP加工流動(dòng)性、低密度優(yōu)勢(shì)的影響最小且優(yōu)異的阻燃功率以及用量少、低煙無(wú)毒等長(zhǎng)處被認(rèn)為是無(wú)鹵阻燃PP中遠(yuǎn)景的開展方向之一。
阻燃PP在我國(guó)起步晚，但開展迅速。 特別是近年來快速增加的新能源轎車行業(yè)直接推進(jìn)了阻燃PP需求量的快速增加，國(guó)內(nèi)許多高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都參與了車用零部件阻燃PP的開發(fā)。 往后，車用阻燃PP的研討將要點(diǎn)放在功率和環(huán)境保護(hù)上，經(jīng)過將無(wú)鹵阻燃劑、脹大型阻燃劑、磷腈系阻燃劑及復(fù)配型阻燃劑一起與其他助劑組合，開發(fā)功能優(yōu)異的阻燃PP資料。
2、阻燃ABS
ABS是世界上運(yùn)用量大的家電用高分子資料，我國(guó)約80%的ABS消費(fèi)量用于家電出產(chǎn)。 ABS因具有較強(qiáng)的塑料外表涂裝耐久性和防腐性，是適合轎車涂裝的典型資料，也運(yùn)用于轎車零部件的出產(chǎn)。 ABS樹脂只含有c、h、o三種元素，自身具有阻燃性，因此在高溫階段穩(wěn)定性差，簡(jiǎn)單焚燒； 焚燒進(jìn)程中也會(huì)發(fā)生異味氣體和黑煙粒子，將其直接用于車輛零部件有安全隱患。 因此，在運(yùn)用前有必要對(duì)阻燃性、耐熱性進(jìn)行改性處理。
鹵素阻燃劑阻燃功率較高，其間溴系阻燃效果優(yōu)于氯系，環(huán)境壓力較大，但溴系阻燃劑依靠異常杰出的阻燃效果和廉價(jià)本錢兩大長(zhǎng)處，相對(duì)于一些阻燃規(guī)范嚴(yán)厲的范疇和阻燃性資料，溴系阻燃劑杰出約70%的電子產(chǎn)品為溴類阻燃劑，其間十溴二苯乙烷首要用于ABS的阻燃。 但是，跟著環(huán)保無(wú)鹵素的遍及，將無(wú)鹵素、磷酸氮類阻燃劑用于ABS也備受重視。
熔融混合ABS和聚碳酸酯( PC )得到PC/ABS復(fù)合資料，該資料兼具ABS和PC的長(zhǎng)處，具有高熱變形溫度和穩(wěn)定性，改進(jìn)了加工功能。 PC/ABS合金是現(xiàn)在產(chǎn)值最多、增速的樹脂合金，可用于轎車儀表板、電池組、轎車車身等其他部件。 PC樹脂自身是阻燃自救活資料，UL94為V2級(jí)，但與ABS混合后阻燃性會(huì)下降，因此在用于轎車零部件之前需要進(jìn)行阻燃改性。 現(xiàn)在，PC /ABS合金阻燃改性常用的阻燃劑有鹵素阻燃劑、磷阻燃劑、納米阻燃劑等。
3、阻燃PC
聚碳酸酯( PC )作為五種工程塑料之一，因其具有高強(qiáng)度、高抗沖擊性、耐熱性等長(zhǎng)處而被運(yùn)用于轎車零部件的出產(chǎn)。 例如，轎車儀表板、照明系統(tǒng)、熱板、除霜器、聚碳酸酯合金制的保險(xiǎn)杠等。 跟著消費(fèi)升級(jí)，新能源車和輕量化的開展，國(guó)內(nèi)對(duì)PC的需求也在不斷增加，2019年PC產(chǎn)能將增加到640萬(wàn)噸，中國(guó)占72%，到達(dá)460萬(wàn)噸，2015-2019年產(chǎn)能年均增加PC自身具有必定的阻燃性，與PE、PP等普通高分子資料相比具有必定的優(yōu)勢(shì)，LOI為21% ~ 24%，UL94為V2級(jí)。 但是，在對(duì)轎車零部件阻燃要求相對(duì)較高的運(yùn)用范疇，阻燃功能還不行，還需要阻燃改性。
溴系阻燃劑能顯著進(jìn)步PC的阻燃性，常用十溴二苯醚( DBDPO )、四溴雙酚a ) A (TBB-PA )等。 但是，含溴阻燃資料在高溫下簡(jiǎn)單分化，發(fā)生腐蝕性氣體，會(huì)對(duì)轎車零部件造成損害。 別的，溴系阻燃劑的增加嚴(yán)重影響PC的透明性，一起無(wú)歐盟鹵化，不符合環(huán)保政策的要求。 現(xiàn)在，工業(yè)化PC產(chǎn)品中運(yùn)用最多的磷系阻燃劑首要是TPP (膦酸三苯基)、RDP )二苯基磷酸酯)、BDP。 TPP在常溫下為固體，熱穩(wěn)定性差，在PC加工溫度下簡(jiǎn)單揮發(fā)，只發(fā)揮氣相阻燃效果。 RDP和BDP在常溫下為液體，具有杰出的熱穩(wěn)定性，能夠一起發(fā)揮氣相和固相的阻燃效果，一起BDP與PC有杰出的相容性，能夠發(fā)揮增速固化的效果，因此PC BDP系統(tǒng)成為較多運(yùn)用的系統(tǒng)，BDP的增加比例為10%
別的，含硅化合物作為新一代環(huán)保型阻燃劑，因?yàn)槠涓咝?、低毒性、無(wú)污染等特性，以及對(duì)聚硅氧烷、聚硅氧烷等PC加工功能和物理功能的影響小，而逐漸遭到重視。 轎車零部件用PC在選擇阻燃劑時(shí)也挨近無(wú)鹵素環(huán)境，經(jīng)過增加多種助劑或制作復(fù)合型阻燃劑，進(jìn)步了PC的歸納功能。 別的，PC經(jīng)過運(yùn)用與ABS、PBT等的復(fù)合資料，也進(jìn)步PC的加工性和阻燃性。
4、其他阻燃高分子資料
PP、PU、ABS和PC是現(xiàn)在首要運(yùn)用于轎車零部件出產(chǎn)的阻燃高分子資料，別的，兩種以上高分子資料熔融共混制備的復(fù)合資料也是現(xiàn)在較多運(yùn)用的資料。 例如為PC/ABS、PC/PBT、PC/FR復(fù)合資料等. Polymaker公司推出了根據(jù)PC的3D打印資料，并將其用于車輛零部件的出產(chǎn)。 三種產(chǎn)品別離為Polymaker PC-ABS、Polymaker PC-PBT、PolyMaxPC-FR，這三種產(chǎn)品各具特色，在耐熱性、耐沖擊性、加工性、阻燃性方面都是Polymaker PC-PBT 同樣，為了使資料UL94到達(dá)V0級(jí)，PolyMaxPC-FR在本錢創(chuàng)Makrolon產(chǎn)品中大幅改進(jìn)了阻燃性，被用于新能源轎車的電池箱。綜上所述，研討的要點(diǎn)是
1 )轎車零部件用高分子資料的阻燃理論研討。
研討人員要根據(jù)轎車零部件運(yùn)用范疇的特性，將分子資料阻燃研討的辦法、機(jī)理和規(guī)范運(yùn)用于車用高分子資料的阻燃功能研討，探究怎么進(jìn)步轎車零部件用高分子資料的阻燃功能。
2 )高功能高分子資料用阻燃劑的開發(fā)。
轎車零部件高分子資料用阻燃劑將來將朝著無(wú)鹵化和高功能化方向開展，高功能阻燃劑研討的要點(diǎn)將轉(zhuǎn)向復(fù)配增效阻燃技能、無(wú)鹵阻燃、脹大型阻燃、超微細(xì)化、納米化技能、高效外表化學(xué)修飾技能和多功能化技能等方向開展。
3 )轎車零部件用高分子資料的改性優(yōu)化。
現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的改性塑料仍有較高的技能門檻，不只強(qiáng)度、硬度、耐性等根底要求不斷進(jìn)步，在電功能、衛(wèi)生安全功能以及環(huán)境友好功能等方面也不斷提出新的要求，轎車零部件用高分子資料也在功能化、功能光靠高功能阻燃劑是不行的，為了進(jìn)步轎車零部件用阻燃高分子的歸納功能，需要進(jìn)步各特別功能。
4 )加強(qiáng)轎車零部件用阻燃高分子資料產(chǎn)品的立法工作。
現(xiàn)在還沒有比較健全的轎車阻燃范疇的法律法規(guī)和測(cè)驗(yàn)辦法，為了更好地服務(wù)和推進(jìn)轎車零部件阻燃行業(yè)的開展，制定更有用的轎車零部件用阻燃高分子資料測(cè)驗(yàn)辦法和產(chǎn)品法規(guī)具有重要的含義。
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