目前,用于汽車(chē)零部件的常見(jiàn)阻燃材料類(lèi)型有PC、ABS、PP、PA、PU、材料,以及由它們組成的各種改性材料和復(fù)合材料。
相比于傳統(tǒng)燃油車(chē),新能源汽車(chē)新增了電池組模塊、充電樁及充電槍等部件。
單臺(tái)新能源車(chē)電池組模塊工程塑料的使用量約30kg,新能源車(chē)塑料殼體目前主要使用改性PP,以及改性PPS、PPO等耐高溫塑料。
充電樁由于較高的使用標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)苛的使用環(huán)境對(duì)工程塑料需求較大,每個(gè)充電樁約需6kg工程塑料,目前常見(jiàn)的主要有PBT、PA和PC等。
當(dāng)下應(yīng)用的阻燃塑料主要以PP、PU、ABS和PC為主,根據(jù)汽車(chē)零部件的特殊需求也相應(yīng)有復(fù)合材料(合金化)、PA、PBT等材料的使用。
阻燃ABS材料
ABS材料在汽車(chē)行業(yè)崛起之前,也是全球用量最大的家電高分子材料之一。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中國(guó)約80%的ABS消費(fèi)量來(lái)自于家電領(lǐng)域,而這主要得益于ABS出眾的表面涂裝性能、耐久性和防腐性。
也是這些特點(diǎn),讓ABS在汽車(chē)涂裝領(lǐng)域成為了典型。但ABS樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)中只有C、H、O三種元素,所以不具備阻燃性能,在高溫階段的穩(wěn)定性很差,極易燃燒。同時(shí)在燃燒過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生刺鼻氣味和黑煙,無(wú)法直接用于汽車(chē)零部件。
目前,ABS的主要應(yīng)用方向是通過(guò)阻燃或耐高溫改性,亦或者與PC共混合成PC/ABS復(fù)合材料。
對(duì)于ABS而言,鹵系阻燃劑的阻燃效率比較高,其中溴系阻燃效果又好于氯系。雖然鹵系阻燃成本低、效果好,但從業(yè)者眾所周知,今后鹵素阻燃會(huì)面臨來(lái)自政策和環(huán)保法規(guī)的巨大壓力。
所以,ABS的阻燃改性仍然是重要的研發(fā)方向。
不過(guò)對(duì)于阻燃標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)景,溴系阻燃劑還是目前最主流的選擇。據(jù)悉,用于電子電器產(chǎn)品中的ABS約有70%都采用溴系阻燃劑。
PC/ABS兼?zhèn)涠邇?yōu)點(diǎn),具有更好的HDT和穩(wěn)定性,加工性能也更好,目前已是產(chǎn)量最大、技術(shù)最成熟的塑料合金,也是目前在汽車(chē)零部件領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的材料之一。諸如汽車(chē)儀表板、蓄電池組、車(chē)身、內(nèi)飾等部位,都用到了PC/ABS材料。
不過(guò)要注意的是,在某些指標(biāo)上還是有“1+1<2”的情況:PC本身是一種自熄材料,UL94可達(dá)V2級(jí),但PC/ABS的阻燃性能有所下降,需要補(bǔ)足。
目前常用的除了鹵系和磷系,值得關(guān)注的發(fā)展方向還有納米阻燃劑,諸如納米級(jí)的三氧化二銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂以及納米層狀雙氫氧化物等等。
阻燃PC塑料
PC作為五大工程塑料之一,在汽車(chē)零部件上的應(yīng)用也相當(dāng)成熟,諸如汽車(chē)儀表板、車(chē)燈系統(tǒng)、加熱板、除霜器甚至是一些PC合金制作的保險(xiǎn)杠等等。
PC本身具有一定阻燃性,相較于其它高分子材料(如PE、PP等)擁有一定優(yōu)勢(shì),LOI可到21-24%。然而對(duì)汽車(chē)零部件阻燃要求相對(duì)較高的應(yīng)用領(lǐng)域,仍需要對(duì)其進(jìn)行阻燃改性。
溴系阻燃劑能明顯提高PC的阻燃性能,常用的有十溴二苯醚(DBDPO)、四溴雙酚A(TBB-PA)等。但含溴的阻燃材料在高溫下容易分解產(chǎn)生腐蝕性氣體,使汽車(chē)零部件受損。
而且,溴系阻燃劑的添加會(huì)嚴(yán)重影響PC的透明性,同時(shí)也不符合歐盟無(wú)鹵化、環(huán)保政策的要求。
當(dāng)前,工業(yè)化的PC產(chǎn)品中使用最多的磷系阻燃劑。
主要是TPP、RDP和BDP
其中,TPP常溫下為固態(tài),熱穩(wěn)定性較差,在PC加工溫度下容易揮發(fā),僅發(fā)揮氣相阻燃作用。
RDP和BDP常溫下為液體,具有較好的熱穩(wěn)定性,可同時(shí)發(fā)揮氣相和固相阻燃作用,同時(shí)BDP與PC有較好的相容性,可起到增速硬化的作用。
所以PC+BDP體系成為使用較多的一種體系,BDP添加比例大約為10%。
此外,含硅化合物作為新一代環(huán)保型阻燃劑,因其高效、低毒、無(wú)污染等特性,以及對(duì)PC加工性能和物理性能影響較小也逐漸受到關(guān)注,如聚硅烷、聚硅氧烷等。
汽車(chē)零部件用PC在選用阻燃劑時(shí)也在向無(wú)鹵環(huán)保靠近,通過(guò)添加多種助劑或者制備復(fù)合型阻燃劑等途徑,提升PC的綜合性能。
此外,PC通過(guò)與ABS、PBT等組成復(fù)合材料也是提升PC加工性能和阻燃性能的不二選擇。
其他阻燃材料
將PP、PU、ABS和PC中兩種或以上高分子材料熔融共混制備的復(fù)合材料也是目前使用較多的一種材料,如PC/ABS,PC/PBT,PC/FR復(fù)合材料等。
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