康阜新材料為您解讀汽車內飾材料的阻燃機理及工藝介紹
- 發(fā)布時間：2019-08-12 08-12 15:26 作者：康阜新材料
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一、汽車內飾材料的阻燃整理意義何在？
隨著汽車的日益普及，人們在車內的駐留時間僅次于室內環(huán)境，汽車內室成為人們第二個重要的活動空間。為了營造良好的乘駕環(huán)境，汽車制造企業(yè)普遍選擇使用多種多樣的內飾材料以優(yōu)化車內環(huán)境。據(jù)報道，一輛普通家用轎車耗用內飾材料大約為20~40g。為滿足人們舒適性和安全性等多種要求，汽車內飾材料也朝著多功能化方向發(fā)展。內飾材料的阻燃整理就是其中非常重要的一部分。
所謂“阻燃整理”，不是指整理后的材料在接觸火源時不會燃燒，而是使材料在火焰中的可燃性降低，蔓延速度減緩，不形成大面積燃燒。離開火焰后能很快自熄，不再燃燒或陰燃階段。
汽車內飾材料的種類較多，大體可分為四種：纖維紡織與皮革類、塑料類、橡膠類、復合材料類。這些材料均屬于易燃或可燃性材料。同時，內飾材料一般分布在汽車頂棚、地墊、車門內襯、座椅、安全帶、行李艙等部位，與人體接觸緊密，在發(fā)生火災時，這些材料的燃燒可對人體造成較大的損傷。而車在行駛過程中由于電路短路、機械故障、交通事故等原因都易造成火災。因此，汽車內飾材料的阻燃整理對提高汽車安全性具有較大的現(xiàn)實意義。
二、阻燃機理及常用阻燃劑2.1 阻燃機理
首先，材料的燃燒需要溫度、可燃物和氧氣三個條件，缺一不可。阻燃機理就是從這三個方面入手，阻斷其中一個或多個條件，達到阻止燃燒的效果。目前已有研究的阻燃機理主要有：
1、覆蓋作用：在可燃物表面形成覆蓋層，阻斷其與外部空氣的接觸，達到阻燃效果。如，有機磷類阻燃劑，其受熱產(chǎn)生穩(wěn)定的交聯(lián)物質或碳化層，起到覆蓋作用。
2、氣體稀釋作用：可燃物表面的阻燃劑分解產(chǎn)生不燃的氣體，如氮氣、二氧化碳、氨氣等，稀釋可燃物附近的氧氣和可燃性氣體。同時，分解產(chǎn)生的氣體也可到達散熱和降溫的作用。
3、吸熱作用：一些阻燃劑在燃燒過程中分發(fā)生相變脫水、脫氫、脫鹵等吸熱分解反應，從而降低可燃物表面溫度，減緩可燃物的分解燃燒進程，達到阻燃效果。如，Al(OH)3阻燃劑通過提高聚合物的熱容，使其在達到熱分解溫度前吸收更多的熱量，從而提高其阻燃性能。
4、融滴作用：在阻燃劑的作用下纖維材料發(fā)生解聚，熔融溫度降低。纖維發(fā)生軟化、融滴，帶走大部分熱量，中斷燃燒進程，達到阻燃效果。這種機理一般用于滌綸等化纖內飾材料的整理。
5、終止自由基鏈反應：依據(jù)燃燒反應理論可知，燃燒過程需要大量自由基的參與，如OH-、H-等。一些阻燃劑在燃燒過程捕捉自由基，通過與自由基結合的方式降低可燃物附近自由基的數(shù)量，從而終止燃燒。一般含鹵阻燃劑在燃燒時，分解出的鹵素與熱分解產(chǎn)物在處于同一相區(qū)時，鹵素便可捕捉自由基干擾燃燒反應鏈的進程，達到阻燃的目的。
2.2 常見阻燃劑
常見阻燃劑分類：阻燃劑的種類較多，分類方法也有很多。常見的分類方法是分為有機阻燃劑和無機阻燃劑兩大類。
有機阻燃劑：主要包含鹵素阻燃劑（分氯系和溴系兩大類）和磷系阻燃劑。但鹵素阻燃劑一般在熱分解過程中會產(chǎn)生HCl、HBr等氣體，造成污染。同時，有機阻燃劑的價格也較貴，使用成本高，目前開發(fā)出的品種也只有鹵素和磷系兩個大類。綜上，有機阻燃劑雖然是使用較早的阻燃劑且阻燃效果較好，但是發(fā)展前景并不樂觀。
無機阻燃劑：無機阻燃劑指阻燃劑的主要成分為無機物，常用的有氫氧化鋁Al(OH)3、氫氧化鎂Mg(OH)2、三氧化二銻Sb2O3等。由于無機阻燃劑中只有無機粒子，缺少可交聯(lián)的化學鍵，這給其使用帶來了不便。而且這些無機阻燃劑基本上都是已粉末顆粒形式存在，生產(chǎn)過程一般將這些粉末直接噴灑在紡織品表面，或者借助粘合劑粘合。結合牢度不高，使用過程中易脫落。綜上，阻燃劑的研究方向朝著液態(tài)無機阻燃劑的開發(fā)、有機/無機協(xié)同阻燃體系的開發(fā)發(fā)展。
三、汽車內飾材料阻燃整理常用方法對于汽車內飾材料的阻燃整理而言，塑料和橡膠類材料一般只做表面涂層。即，在塑料和橡膠制品表面噴涂一層阻燃劑。而紡織類材料，如，車內地毯、座椅面料、頂棚內飾料等，常用方法有兩種：
1、使用高性能阻燃纖維：所謂阻燃纖維是指在纖維生產(chǎn)過程中通過提高高聚物的熱穩(wěn)定性或者纖維后處理的方式使得纖維在燃燒時只發(fā)生陰燃，不產(chǎn)生火焰。使用這類阻燃纖維制作的汽車內飾料就具有阻燃性能，但阻燃纖維的生產(chǎn)成本較高。
2、織物/纖維氈的阻燃后整理：即，通過后整理的方式將阻燃劑附于纖維表面。整理方法有：
噴涂法：將阻燃整理劑直接噴涂于紡織品表面。具體有噴霧法、刮刀涂布法、壓延涂布法等。噴涂法阻燃劑附著牢度不高，在紡織品的使用過程中由于摩擦等原因易脫落，影響阻燃效果。
浸漬法：織物放在阻燃液中浸漬一定時間，取出烘干即可，有時阻燃整理可與染色工藝同浴進行。浸漬過程產(chǎn)生化學鍵的交聯(lián)和毛細作用，使得紡織品吸附阻燃劑的量較大，附著牢度較高。
浸軋焙烘法：處理工藝為浸軋整理液→烘干→焙烘→后整理。該工藝在浸漬的基礎上增加壓軋工序，烘干后增加焙烘工序，進一步提高整理液的上載量和附著牢度。是目前使用最多的整理工藝。
四、 內飾材料燃燒性能指標和常見的測試方法4.1 幾個描述材料燃燒性能的指標：
極限氧指數(shù)：極限氧指數(shù)是指聚合物在氧和氮混合氣體中當剛能支撐其燃燒時氧的體積分數(shù)濃度，是表征材料燃燒行為的常用指數(shù)。氧指數(shù)高表示材料不易燃燒，氧指數(shù)低表示材料容易燃燒。一般認為氧指數(shù)<22屬于易燃材料，氧指數(shù)在22---27之間屬可燃材料，氧指數(shù)>27屬難燃材料。
熱釋放性能：包括熱釋放速率、總熱釋放量、熱重損失等。一般通過可燃物燃燒過程的質量損失、放熱效果等方面衡量其燃燒性能。如：TG、DTA、DSC測試。
發(fā)煙量：用透過煙的光強度衰減量描述的煙密度來度量。發(fā)煙量越大，對火災中人員的救助和滅火越不利。
4.2 材料燃燒性能測試方法：
極限氧指數(shù)法：
GB/T 5454-1997《紡織品 燃燒性能試驗氧指數(shù)法》
GB/T 8924-2005《纖維增強塑料燃燒性能試驗方法氧指數(shù)法》
GB/T 2406-1993《塑料燃燒性能試驗方法氧指數(shù)法》
ANSI/ASTM、D2863 《塑料制品燃燒性能測試標準 氧指數(shù)法》
燃燒實驗法：
GB 32086-2015《特定種類汽車內飾材料垂直燃燒特性技術要求和試驗方法》
GB 8410-2006《汽車內飾材料的燃燒特性》
FMVSS 302 《汽車內飾材料的燃燒特性》
ASTM D6413-2008 《紡織品燃燒性能 垂直法》
ASTM D 5132 《車輛內部防火測試》
ASTM D1230-94(2001) 《標準服裝紡織品可燃性的試驗方法》
DIN75200 《汽車內部材料用材料燃燒性能的測定》
FMVSS 302《聯(lián)邦交通車輛的內部裝飾材料的燃燒性能》
CMVSS 302 《加拿大交通車輛的內部裝飾材料的燃燒性能》
發(fā)煙性實驗：
GB/T 14802-1993《紡織品 煙濃度測定 減光系數(shù)法》
GB/T 8323.1-2008《塑料 煙生成 第1部分：煙密度試驗方法導則》
錐形量熱法：
ISO5660-1《燃燒熱釋放速率測試/錐形量熱儀測試》
企業(yè)燃燒性能測試標準：
DBL 5307 奔馳-汽車內飾要求和測試規(guī)范
GM L-T06-302G-79 通用汽車標準
Mitsubishi ES-X60410 三菱-氧指數(shù)測試
VW TL 1010 大眾-汽車內部材料燃燒性能要求
Volvo STD 5031 沃爾沃-汽車內飾材料阻燃防火
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聯(lián)系方式聯(lián)系人：楊經(jīng)理，電話：18307635851
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