目前,在汽车承重件、新能源车电池组等汽车零部件中,随处可见高分子材料应用的身影。高分子材料在车用零部件中的应用,以及提升汽车安全性的需求,促进了阻燃型高分子材料的发展。
当下应用的阻燃高分子材料主要以PP、PU、ABS和PC为主,根据汽车零部件的特殊需求也相应有复合材料(合金化)、PA、PBT和PMMA等材料的使用。下面介绍ABS、PC阻燃材料在汽车零部件上的应用加工。
阻燃ABS
ABS在汽车行业崛起之前,也是全球用量最大的家电高分子材料之一。据不完全统计,我国约80%的ABS消费量来自于家电领域,而这主要得益于ABS出众的表面涂装性能、耐久性和防腐性。
也是这些特点,让ABS在汽车涂装领域成为了典型。但ABS树脂的分子结构中只有C、H、O三种元素,所以不具备阻燃性能,在高温阶段的稳定性很差,极易燃烧。同时在燃烧过程中还会产生刺鼻气味和黑烟,无法直接用于汽车零部件。
目前,ABS的主要应用方向是通过阻燃或耐高温改性,亦或者与PC共混合成PC/ABS复合材料,下文也会详细介绍。
对于ABS而言,卤系阻燃剂的阻燃效率比较高,其中溴系阻燃效果又好于氯系。虽然卤系阻燃成本低、效果好,但从业者众所周知,今后卤素阻燃会面临来自政策和环保法规的巨大压力。
所以,ABS的阻燃改性仍然是重要的研发方向。不过话说回来,对于阻燃标准严格的应用场景,溴系阻燃剂还是目前最主流的选择。据悉,用于电子电器产品中的ABS约有70%都采用溴系阻燃剂。
PC/ABS兼备二者优点,具有更好的HDT和稳定性,加工性能也更好,目前已是产量最大、技术最成熟的塑料合金,也是目前在汽车零部件领域应用最广泛的材料之一。诸如汽车仪表板、蓄电池组、车身、内饰等部位,都用到了PC/ABS材料。
不过要注意的是,在某些指标上还是有“1+1<2”的情况:PC本身是一种自熄材料,UL94可达V2级,但PC/ABS的阻燃性能有所下降,需要补足。
目前常用的除了卤系和磷系,值得关注的发展方向还有纳米阻燃剂,诸如纳米级的三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁以及纳米层状双氢氧化物等等。
阻燃PC
PC作为五大工程塑料之一,在汽车零部件上的应用也相当成熟,诸如汽车仪表板、车灯系统、加热板、除霜器甚至是一些PC合金制作的保险杠等等。
如我们刚才所言,PC本身具有一定阻燃性,相较于其它高分子材料(如PE、PP等)拥有一定优势,LOI可到21-24%。然而对汽车零部件阻燃要求相对较高的应用领域,其阻燃性能还是难以胜任,仍还需要对其进行阻燃改性。
溴系阻燃剂能明显提高PC的阻燃性能,常用的有十溴二苯醚(DBDPO)、四溴双酚A(TBB-PA)等。但含溴的阻燃材料在高温下容易分解产生腐蚀性气体,使汽车零部件受损。
此外,溴系阻燃剂的添加会严重影响PC的透明性,同时也不符合欧盟无卤化、环保政策的要求。当前,工业化的PC产品中使用最多的磷系阻燃剂主要是TPP、RDP和BDP。
其中,TPP常温下为固态,热稳定性较差,在PC加工温度下容易挥发,仅发挥气相阻燃作用。RDP和BDP常温下为液体,具有较好的热稳定性,可同时发挥气相和固相阻燃作用,同时BDP与PC有较好的相容性,可起到增速硬化的作用,所以PC+BDP体系成为使用较多的一种体系,BDP添加比例大约为10%。
此外,含硅化合物作为新一代环保型阻燃剂,因其高效、低毒、无污染等特性,以及对PC加工性能和物理性能影响较小也逐渐受到关注,如聚硅烷、聚硅氧烷等。
汽车零部件用PC在选用阻燃剂时也在向无卤环保靠近,通过添加多种助剂或者制备复合型阻燃剂等途径,提升PC的综合性能。此外,PC通过与ABS、PBT等组成复合材料也是提升PC加工性能和阻燃性能的不二选择。
ABS、PC阻燃材料产品供应:
沙特-SABIC Lexan PC的阻燃材料牌号: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 的阻燃材料牌号:
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。