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    汽車零部件用阻燃ABS,PC,PP等高分子材料的未來發展方向

    2022-12-02 07:03:24


    現在運用于轎車零部件的阻燃高分子資料首要以PP、PU、ABSPC等資料為主,針對部分轎車零部件的特別需求,一起開發了一系列高功能的阻燃高分子資料。 環保、高效、具有機械加工功能和力學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在首要為改性PP、充電槍等部件。 充電站因為高運用規范和嚴苛的運用環境,對工程塑料的需求很大,一個充電站需要約6公斤的工程塑料,現在常見的首要是PBT、PAPC等。

     

      高分子資料運用于轎車零部件,有必要保障資料的阻燃防火功能符合國家規范。 因為大部分高分子資料阻燃性不行,運用于轎車零部件時,需要改進阻燃性,制備具有阻燃性的高分子資料,將其極限氧指數( LOI )進步到25. 0% ~ 35. 0%,有用進步轎車的安全指數。

     

      高分子資料的焚燒機理和阻燃機理

     

      1、高分子資料的焚燒機理

     

      溫度、可燃物和氧氣是火災發生的三要素。

     

      溫度上升到必定值后,高分子資料經過熱首要分化為高分子化合物,之后也持續分化為低分子化合物。 這些低分子量化合物是揮發性可燃物質,在空氣中堆集到必定濃度后會發生焚燒現象,焚燒熱的開釋進一步促進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進程。

     

      2、高分子資料的阻燃機理

     

      高分子資料的焚燒機理標明,阻燃能夠經過緩解或阻止一個或多個因素來完成。 高分子資料的阻燃機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 )氣相阻燃機理:

     

      阻燃劑熱分化發生不燃性氣體,系統內可燃性氣體和氧氣的濃度下降,火焰焚燒進程間斷; 阻燃高分子資料在焚燒時開釋很多惰性氣體,稀釋O2停止焚燒進程,還可能開釋很多高密度蒸汽窒息焚燒,停止焚燒進程。

     

      2 )凝集相阻燃機理:

     

      阻燃劑的加入加快了高分子資料聚合物中化學鍵的開裂,經過阻燃劑的熱解吸熱進程降低可燃物的外表溫度,緩解或間斷焚燒; 阻燃劑熱分化進程中發生阻燃、隔熱的多孔碳層復蓋焚燒物外表,碳層保護可燃物內部的基體,阻隔可燃氣體和熱的分散,平緩或間斷了高分子資料的焚燒。3 )間斷熱交換的阻燃機理:

     

      是指使阻燃高分子資料焚燒發生的熱的一部分移動,使可燃物的溫度低于資料的熱分化溫度,無法保持揮發性物質的發生,經過焚燒完畢而阻燃化。 根據不同的阻燃機理,阻燃劑一般分為增加型阻燃劑和反響性阻燃劑兩種。 對高分子資料焚燒和阻燃理論的研討,能夠為尋找新型高功能阻燃劑、確定適宜的阻燃辦法、進步阻燃水平提供理論依據,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用

     

      現在,在轎車重物、新能源車電池組等轎車零部件上,高分子資料的運用身影隨處可見。 高分子資料在車用零部件上的運用和進步轎車安全性的需求,促進了阻燃高分子資料的開展。 現在運用的阻燃高分子資料首要以PP、PU、ABSPC為主,也有根據轎車零部件的特別需求運用復合資料(合金化)、PA、PBTPMMA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,具有好的耐化學藥性格,且加工進程簡單,本錢低,適用于轎車儀表板、電池組外殼、車門護板、立柱、座椅護板、保險杠等未增加阻燃劑前的PP阻燃型較差,其極限氧指數( LOI )17. 8%,事故后易燃。 現在,國內外轎車阻燃性PP研討首要以聚丙烯基體的改性為中心,一起經過增加低毒性、無鹵素阻燃劑,開發出具有優異力學功能和阻燃效果的聚丙烯復合資料,滿意轎車零部件的阻燃需求。

     

      現在,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)、無機填充型阻燃劑)、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺酸銨、磷腈、磷酸烯跟著MPP等常用的嚴厲環保政策的施行和無鹵化的遍及,高分子資料用阻燃劑的無鹵化已是大勢所趨。

     

      以聚丙烯為基體,長纖維為填充資料,加入磷酸氮類無鹵脹大型阻燃劑、三聚氰胺尿酸鹽、聚膦酸三聚氰胺鹽制備的長纖維增強無鹵阻燃聚丙烯電池。 制作進程中選用雙母粒子制作法,別離制作長纖維長纖維母粒子和無鹵素阻燃母粒子,兩者均勻混合后,直接用注塑制作阻燃PP產品。 二母粒子制作法能夠防止長纖維母粒子制作進程中過度剪切引起的剪切區域溫度上升導致的阻燃劑分化和短纖維長度導致的力學功能下降。聚丙烯纖維/木纖維/麻纖維三元復合資料是常見的轎車內飾資料。

     

      在阻燃PP無鹵改性技能中,IFR因其對PP加工流動性、低密度優勢的影響最小且優異的阻燃功率以及用量少、低煙無毒等長處被認為是無鹵阻燃PP中最有遠景的開展方向之一。

     

      阻燃PP在我國起步晚,但開展迅速。 特別是近年來快速增加的新能源轎車行業直接推進了阻燃PP需求量的快速增加,國內許多高校、科研機構和企業都參與了車用零部件阻燃PP的開發。 往后,車用阻燃PP的研討將要點放在功率和環境保護上,經過將無鹵阻燃劑、脹大型阻燃劑、磷腈系阻燃劑及復配型阻燃劑一起與其他助劑組合,開發功能優異的阻燃PP資料。

     

     

      2、阻燃ABS

     

      ABS是世界上運用量大的家電用高分子資料,我國約80%ABS消費量用于家電出產。 ABS因具有較強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,也運用于轎車零部件的出產。 ABS樹脂只含有c、h、o三種元素,自身具有阻燃性,因此在高溫階段穩定性差,簡單焚燒; 焚燒進程中也會發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,在運用前有必要對阻燃性、耐熱性進行改性處理。

     

      鹵素阻燃劑阻燃功率較高,其間溴系阻燃效果優于氯系,環境壓力較大,但溴系阻燃劑依靠異常杰出的阻燃效果和廉價本錢兩大長處,相對于一些阻燃規范嚴厲的范疇和阻燃性資料,溴系阻燃劑最為杰出約70%的電子產品為溴類阻燃劑,其間十溴二苯乙烷首要用于ABS的阻燃。 但是,跟著環保無鹵素的遍及,將無鹵素、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復合資料,該資料兼具ABSPC的長處,具有高熱變形溫度和穩定性,改進了加工功能。 PC/ABS合金是現在產值最多、增速最快的樹脂合金,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,UL94V2級,但與ABS混合后阻燃性會下降,因此在用于轎車零部件之前需要進行阻燃改性。 現在,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,因其具有高強度、高抗沖擊性、耐熱性等長處而被運用于轎車零部件的出產。 例如,轎車儀表板、照明系統、熱板、除霜器、聚碳酸酯合金制的保險杠等。 跟著消費升級,新能源車和輕量化的開展,國內對PC的需求也在不斷增加,2019年全球PC產能將增加到640萬噸,中國占72%,到達460萬噸,2015-2019年全球產能年均增加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勢,LOI21% ~ 24%,UL94V2級。 但是,在對轎車零部件阻燃要求相對較高的運用范疇,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單分化,發生腐蝕性氣體,會對轎車零部件造成損害。 別的,溴系阻燃劑的增加嚴重影響PC的透明性,一起無歐盟鹵化,不符合環保政策的要求。 現在,工業化PC產品中運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,熱穩定性差,在PC加工溫度下簡單揮發,只發揮氣相阻燃效果。 RDPBDP在常溫下為液體,具有杰出的熱穩定性,能夠一起發揮氣相和固相的阻燃效果,一起BDPPC有杰出的相容性,能夠發揮增速固化的效果,因此PC BDP系統成為較多運用的系統,BDP的增加比例為10%

     

      別的,含硅化合物作為新一代環保型阻燃劑,因為其高效、低毒性、無污染等特性,以及對聚硅氧烷、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在選擇阻燃劑時也挨近無鹵素環境,經過增加多種助劑或制作復合型阻燃劑,進步了PC的歸納功能。 別的,PC經過運用與ABS、PBT等的復合資料,也最適合進步PC的加工性和阻燃性。

     

      4、其他阻燃高分子資料

     

      PP、PU、ABSPC是現在首要運用于轎車零部件出產的阻燃高分子資料,別的,兩種以上高分子資料熔融共混制備的復合資料也是現在較多運用的資料。 例如為PC/ABS、PC/PBT、PC/FR復合資料等. Polymaker公司推出了根據PC3D打印資料,并將其用于車輛零部件的出產。 三種產品別離為Polymaker PC-ABS、Polymaker PC-PBT、PolyMaxPC-FR,這三種產品各具特色,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V0級,PolyMaxPC-FR在本錢創Makrolon產品中大幅改進了阻燃性,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。

     

      研討人員要根據轎車零部件運用范疇的特性,將分子資料阻燃研討的辦法、機理和規范運用于車用高分子資料的阻燃功能研討,探究怎么進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。

     

      轎車零部件高分子資料用阻燃劑將來將朝著無鹵化和高功能化方向開展,高功能阻燃劑研討的要點將轉向復配增效阻燃技能、無鹵阻燃、脹大型阻燃、超微細化、納米化技能、高效外表化學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化。

     

      現在,國內的改性塑料仍有較高的技能門檻,不只強度、硬度、耐性等根底要求不斷進步,在電功能、衛生安全功能以及環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高端化、功能光靠高功能阻燃劑是不行的,為了進步轎車零部件用阻燃高分子的歸納功能,需要進步各特別功能。

     

      4 )加強轎車零部件用阻燃高分子資料產品的立法工作。

     

      現在還沒有比較健全的轎車阻燃范疇的法律法規和測驗辦法,為了更好地服務和推進轎車零部件阻燃行業的開展,制定更有用的轎車零部件用阻燃高分子資料測驗辦法和產品法規具有重要的含義。

     


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