目前,在汽車承重件、新能源車電池組等汽車零部件中,隨處可見(jiàn)高分子材料應(yīng)用的身影。高分子材料在車用零部件中的應(yīng)用,以及提升汽車安全性的需求,促進(jìn)了阻燃型高分子材料的發(fā)展。
當(dāng)下應(yīng)用的阻燃高分子材料主要以PP、PU、ABS和PC為主,根據(jù)汽車零部件的特殊需求也相應(yīng)有復(fù)合材料(合金化)、PA、PBT和PMMA等材料的使用。下面介紹ABS、PC阻燃材料在汽車零部件上的應(yīng)用加工。
阻燃ABS
ABS在汽車行業(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),我國(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,下文也會(huì)詳細(xì)介紹。
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)話說(shuō)回來(lái),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,也是目前在汽車零部件領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的材料之一。諸如汽車儀表板、蓄電池組、車身、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
PC作為五大工程塑料之一,在汽車零部件上的應(yīng)用也相當(dāng)成熟,諸如汽車儀表板、車燈系統(tǒng)、加熱板、除霜器甚至是一些PC合金制作的保險(xiǎn)杠等等。
如我們剛才所言,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)汽車零部件阻燃要求相對(duì)較高的應(yīng)用領(lǐng)域,其阻燃性能還是難以勝任,仍還需要對(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,使汽車零部件受損。
此外,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。
汽車零部件用PC在選用阻燃劑時(shí)也在向無(wú)鹵環(huán)??拷?,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。
ABS、PC阻燃材料產(chǎn)品供應(yīng):
沙特-SABIC Lexan PC的阻燃材料牌號(hào):LEXAN FST3403、LEXAN 920A、LEXAN 940、LEXAN 940A、LEXAN 943、LEXAN 223R、
LEXAN 241R、LEXAN 243R、LEXAN 923X、LEXAN 500R、LEXAN 3412ECR、LEXAN 915R、LEXAN 925、LEXAN 925AU、LEXAN 945、LEXAN 945A、LEXAN BFL2015、LEXAN BFL4000U、LEXAN EXL9330。
帝人Panlite PC/ABS 的阻燃材料牌號(hào):
Multilon TN-3616Q、Multilon TN-3712B、Multilon TN-3713B、Multilon TN-3715B、Multilon TN-7000、Multilon TN-7000F、
Multilon TN-7100F、Multilon TN-7295、Multilon TN-7500、Multilon TN-7500F、Multilon TN-7504、Multilon TN-7570Z。