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汽车零部件用阻燃ABS,PC,PP等高分子材料的未来发展方向

2022-12-02 07:03:24


现在运用于轿车零部件的阻燃高分子资料首要以PPPUABSPC等资料为主,针对部分轿车零部件的特别需求,一起开发了一系列高功能的阻燃高分子资料。 环保、高效、具有机械加工功能和力学功能的阻燃高分子资料是轿车零部件用改性塑料的开展方向。

 

  与传统燃油车相比,新能源车增加了电池组、充电站、充电枪等部件,单体新能源车电池组的工程塑料用量约为30kg,新能源车的塑料壳现在首要为改性PP、充电枪等部件。 充电站因为高运用规范和严苛的运用环境,对工程塑料的需求很大,一个充电站需要约6公斤的工程塑料,现在常见的首要是PBTPAPC等。

 

  高分子资料运用于轿车零部件,有必要保障资料的阻燃防火功能符合国家规范。 因为大部分高分子资料阻燃性不行,运用于轿车零部件时,需要改进阻燃性,制备具有阻燃性的高分子资料,将其极限氧指数( LOI )进步到25. 0% ~ 35. 0%,有用进步轿车的安全指数。

 

  高分子资料的焚烧机理和阻燃机理

 

  1、高分子资料的焚烧机理

 

  温度、可燃物和氧气是火灾发生的三要素。

 

  温度上升到必定值后,高分子资料经过热首要分化为高分子化合物,之后也持续分化为低分子化合物。 这些低分子量化合物是挥发性可燃物质,在空气中堆集到必定浓度后会发生焚烧现象,焚烧热的开释进一步促进了高分子资料的分化。 高分子资料的焚烧分为热氧的分化和焚烧两个进程。

 

  2、高分子资料的阻燃机理

 

  高分子资料的焚烧机理标明,阻燃能够经过缓解或阻止一个或多个因素来完成。 高分子资料的阻燃机理一般分为气相阻燃、凝集相阻燃和换热间断阻燃三大类。

 

  1 )气相阻燃机理:

 

  阻燃剂热分化发生不燃性气体,系统内可燃性气体和氧气的浓度下降,火焰焚烧进程间断; 阻燃高分子资料在焚烧时开释很多惰性气体,稀释O2停止焚烧进程,还可能开释很多高密度蒸汽窒息焚烧,停止焚烧进程。

 

  2 )凝集相阻燃机理:

 

  阻燃剂的加入加快了高分子资料聚合物中化学键的开裂,经过阻燃剂的热解吸热进程降低可燃物的外表温度,缓解或间断焚烧; 阻燃剂热分化进程中发生阻燃、隔热的多孔碳层复盖焚烧物外表,碳层保护可燃物内部的基体,阻隔可燃气体和热的分散,平缓或间断了高分子资料的焚烧。3 )间断热交换的阻燃机理:

 

  是指使阻燃高分子资料焚烧发生的热的一部分移动,使可燃物的温度低于资料的热分化温度,无法保持挥发性物质的发生,经过焚烧完毕而阻燃化。 根据不同的阻燃机理,阻燃剂一般分为增加型阻燃剂和反响性阻燃剂两种。 对高分子资料焚烧和阻燃理论的研讨,能够为寻找新型高功能阻燃剂、确定适宜的阻燃办法、进步阻燃水平提供理论依据,为轿车零部件用高分子资料提供更高效的阻燃解决方案。

 

 

  阻燃高分子资料在轿车零部件上的运用

 

  现在,在轿车重物、新能源车电池组等轿车零部件上,高分子资料的运用身影随处可见。 高分子资料在车用零部件上的运用和进步轿车安全性的需求,促进了阻燃高分子资料的开展。 现在运用的阻燃高分子资料首要以PPPUABSPC为主,也有根据轿车零部件的特别需求运用复合资料(合金化)PAPBTPMMA等资料。

 

  1、阻燃PP

 

  聚丙烯( PP )是车用塑料中用量最多的高分子资料,具有好的耐化学药性格,且加工进程简单,本钱低,适用于轿车仪表板、电池组外壳、车门护板、立柱、座椅护板、保险杠等未增加阻燃剂前的PP阻燃型较差,其极限氧指数( LOI )17. 8%,事故后易燃。 现在,国内外轿车阻燃性PP研讨首要以聚丙烯基体的改性为中心,一起经过增加低毒性、无卤素阻燃剂,开发出具有优异力学功能和阻燃效果的聚丙烯复合资料,满意轿车零部件的阻燃需求。

 

  现在,适用于聚丙烯的阻燃剂首要是增加型阻燃剂,有卤素类阻燃剂(溴类阻燃剂或溴-锑共轭阻燃类)、无机填充型阻燃剂)、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺酸铵、磷腈、磷酸烯跟着MPP等常用的严厉环保政策的施行和无卤化的遍及,高分子资料用阻燃剂的无卤化已是大势所趋。

 

  以聚丙烯为基体,长纤维为填充资料,加入磷酸氮类无卤胀大型阻燃剂、三聚氰胺尿酸盐、聚膦酸三聚氰胺盐制备的长纤维增强无卤阻燃聚丙烯电池。 制作进程中选用双母粒子制作法,别离制作长纤维长纤维母粒子和无卤素阻燃母粒子,两者均匀混合后,直接用注塑制作阻燃PP产品。 二母粒子制作法能够防止长纤维母粒子制作进程中过度剪切引起的剪切区域温度上升导致的阻燃剂分化和短纤维长度导致的力学功能下降。聚丙烯纤维/木纤维/麻纤维三元复合资料是常见的轿车内饰资料。

 

  在阻燃PP无卤改性技能中,IFR因其对PP加工流动性、低密度优势的影响最小且优异的阻燃功率以及用量少、低烟无毒等长处被认为是无卤阻燃PP中最有远景的开展方向之一。

 

  阻燃PP在我国起步晚,但开展迅速。 特别是近年来快速增加的新能源轿车行业直接推进了阻燃PP需求量的快速增加,国内许多高校、科研机构和企业都参与了车用零部件阻燃PP的开发。 往后,车用阻燃PP的研讨将要点放在功率和环境保护上,经过将无卤阻燃剂、胀大型阻燃剂、磷腈系阻燃剂及复配型阻燃剂一起与其他助剂组合,开发功能优异的阻燃PP资料。

 

 

  2、阻燃ABS

 

  ABS是世界上运用量大的家电用高分子资料,我国约80%ABS消费量用于家电出产。 ABS因具有较强的塑料外表涂装耐久性和防腐性,是适合轿车涂装的典型资料,也运用于轿车零部件的出产。 ABS树脂只含有cho三种元素,自身具有阻燃性,因此在高温阶段稳定性差,简单焚烧; 焚烧进程中也会发生异味气体和黑烟粒子,将其直接用于车辆零部件有安全隐患。 因此,在运用前有必要对阻燃性、耐热性进行改性处理。

 

  卤素阻燃剂阻燃功率较高,其间溴系阻燃效果优于氯系,环境压力较大,但溴系阻燃剂依靠异常杰出的阻燃效果和廉价本钱两大长处,相对于一些阻燃规范严厉的范畴和阻燃性资料,溴系阻燃剂最为杰出约70%的电子产品为溴类阻燃剂,其间十溴二苯乙烷首要用于ABS的阻燃。 但是,跟着环保无卤素的遍及,将无卤素、磷酸氮类阻燃剂用于ABS也备受重视。

 

  熔融混合ABS和聚碳酸酯( PC )得到PC/ABS复合资料,该资料兼具ABSPC的长处,具有高热变形温度和稳定性,改进了加工功能。 PC/ABS合金是现在产值最多、增速最快的树脂合金,可用于轿车仪表板、电池组、轿车车身等其他部件。 PC树脂自身是阻燃自救活资料,UL94V2级,但与ABS混合后阻燃性会下降,因此在用于轿车零部件之前需要进行阻燃改性。 现在,PC /ABS合金阻燃改性常用的阻燃剂有卤素阻燃剂、磷阻燃剂、纳米阻燃剂等。

 

 

3、阻燃PC

 

  聚碳酸酯( PC )作为五种工程塑料之一,因其具有高强度、高抗冲击性、耐热性等长处而被运用于轿车零部件的出产。 例如,轿车仪表板、照明系统、热板、除霜器、聚碳酸酯合金制的保险杠等。 跟着消费升级,新能源车和轻量化的开展,国内对PC的需求也在不断增加,2019年全球PC产能将增加到640万吨,中国占72%,到达460万吨,2015-2019年全球产能年均增加PC自身具有必定的阻燃性,与PEPP等普通高分子资料相比具有必定的优势,LOI21% ~ 24%UL94V2级。 但是,在对轿车零部件阻燃要求相对较高的运用范畴,阻燃功能还不行,还需要阻燃改性。

 

  溴系阻燃剂能显着进步PC的阻燃性,常用十溴二苯醚( DBDPO )、四溴双酚a ) A (TBB-PA )等。 但是,含溴阻燃资料在高温下简单分化,发生腐蚀性气体,会对轿车零部件造成损害。 别的,溴系阻燃剂的增加严重影响PC的透明性,一起无欧盟卤化,不符合环保政策的要求。 现在,工业化PC产品中运用最多的磷系阻燃剂首要是TPP (膦酸三苯基)RDP )二苯基磷酸酯)BDP TPP在常温下为固体,热稳定性差,在PC加工温度下简单挥发,只发挥气相阻燃效果。 RDPBDP在常温下为液体,具有杰出的热稳定性,能够一起发挥气相和固相的阻燃效果,一起BDPPC有杰出的相容性,能够发挥增速固化的效果,因此PC BDP系统成为较多运用的系统,BDP的增加比例为10%

 

  别的,含硅化合物作为新一代环保型阻燃剂,因为其高效、低毒性、无污染等特性,以及对聚硅氧烷、聚硅氧烷等PC加工功能和物理功能的影响小,而逐渐遭到重视。 轿车零部件用PC在选择阻燃剂时也挨近无卤素环境,经过增加多种助剂或制作复合型阻燃剂,进步了PC的归纳功能。 别的,PC经过运用与ABSPBT等的复合资料,也最适合进步PC的加工性和阻燃性。

 

  4、其他阻燃高分子资料

 

  PPPUABSPC是现在首要运用于轿车零部件出产的阻燃高分子资料,别的,两种以上高分子资料熔融共混制备的复合资料也是现在较多运用的资料。 例如为PC/ABSPC/PBTPC/FR复合资料等. Polymaker公司推出了根据PC3D打印资料,并将其用于车辆零部件的出产。 三种产品别离为Polymaker PC-ABSPolymaker PC-PBTPolyMaxPC-FR,这三种产品各具特色,在耐热性、耐冲击性、加工性、阻燃性方面都是Polymaker PC-PBT 同样,为了使资料UL94到达V0级,PolyMaxPC-FR在本钱创Makrolon产品中大幅改进了阻燃性,被用于新能源轿车的电池箱。综上所述,研讨的要点是

 

 

  1 )轿车零部件用高分子资料的阻燃理论研讨。

 

  研讨人员要根据轿车零部件运用范畴的特性,将分子资料阻燃研讨的办法、机理和规范运用于车用高分子资料的阻燃功能研讨,探究怎么进步轿车零部件用高分子资料的阻燃功能。

 

  2 )高功能高分子资料用阻燃剂的开发。

 

  轿车零部件高分子资料用阻燃剂将来将朝着无卤化和高功能化方向开展,高功能阻燃剂研讨的要点将转向复配增效阻燃技能、无卤阻燃、胀大型阻燃、超微细化、纳米化技能、高效外表化学修饰技能和多功能化技能等方向开展。

 

  3 )轿车零部件用高分子资料的改性优化。

 

  现在,国内的改性塑料仍有较高的技能门槛,不只强度、硬度、耐性等根底要求不断进步,在电功能、卫生安全功能以及环境友好功能等方面也不断提出新的要求,轿车零部件用高分子资料也在功能高端化、功能光靠高功能阻燃剂是不行的,为了进步轿车零部件用阻燃高分子的归纳功能,需要进步各特别功能。

 

  4 )加强轿车零部件用阻燃高分子资料产品的立法工作。

 

  现在还没有比较健全的轿车阻燃范畴的法律法规和测验办法,为了更好地服务和推进轿车零部件阻燃行业的开展,制定更有用的轿车零部件用阻燃高分子资料测验办法和产品法规具有重要的含义。

 


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