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康阜新材料為您解讀汽車(chē)內飾材料的阻燃機理及工藝介紹

發(fā)布時(shí)間:2019-08-12 08-12 15:26 作者:康阜新材料
一、汽車(chē)內飾材料的阻燃整理意義何在?


  隨著(zhù)汽車(chē)的日益普及,人們在車(chē)內的駐留時(shí)間僅次于室內環(huán)境,汽車(chē)內室成為人們第二個(gè)重要的活動(dòng)空間。為了營(yíng)造良好的乘駕環(huán)境,汽車(chē)制造企業(yè)普遍選擇使用多種多樣的內飾材料以?xún)?yōu)化車(chē)內環(huán)境。據報道,一輛普通家用轎車(chē)耗用內飾材料大約為20~40g。為滿(mǎn)足人們舒適性和安全性等多種要求,汽車(chē)內飾材料也朝著(zhù)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(shí)不會(huì )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(kāi)火焰后能很快自熄,不再燃燒或陰燃階段。


  汽車(chē)內飾材料的種類(lèi)較多,大體可分為四種:纖維紡織與皮革類(lèi)、塑料類(lèi)、橡膠類(lèi)、復合材料類(lèi)。這些材料均屬于易燃或可燃性材料。同時(shí),內飾材料一般分布在汽車(chē)頂棚、地墊、車(chē)門(mén)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(shí),這些材料的燃燒可對人體造成較大的損傷。而車(chē)在行駛過(guò)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(chē)內飾材料的阻燃整理對提高汽車(chē)安全性具有較大的現實(shí)意義。


汽車(chē)內飾

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(gè)條件,缺一不可。阻燃機理就是從這三個(gè)方面入手,阻斷其中一個(gè)或多個(gè)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(lèi)阻燃劑,其受熱產(chǎn)生穩定的交聯(lián)物質(zhì)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(shí),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(guò)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(jìn)程,達到阻燃效果。如,Al(OH)3阻燃劑通過(guò)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(jìn)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:依據燃燒反應理論可知,燃燒過(guò)程需要大量自由基的參與,如OH-、H-等。一些阻燃劑在燃燒過(guò)程捕捉自由基,通過(guò)與自由基結合的方式降低可燃物附近自由基的數量,從而終止燃燒。一般含鹵阻燃劑在燃燒時(shí),分解出的鹵素與熱分解產(chǎn)物在處于同一相區時(shí),鹵素便可捕捉自由基干擾燃燒反應鏈的進(jìn)程,達到阻燃的目的。



2.2 常見(jiàn)阻燃劑


  常見(jiàn)阻燃劑分類(lèi):阻燃劑的種類(lèi)較多,分類(lèi)方法也有很多。常見(jiàn)的分類(lèi)方法是分為有機阻燃劑和無(wú)機阻燃劑兩大類(lèi)。


  有機阻燃劑:主要包含鹵素阻燃劑(分氯系和溴系兩大類(lèi))和磷系阻燃劑。但鹵素阻燃劑一般在熱分解過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生HCl、HBr等氣體,造成污染。同時(shí),有機阻燃劑的價(jià)格也較貴,使用成本高,目前開(kāi)發(fā)出的品種也只有鹵素和磷系兩個(gè)大類(lèi)。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(lè )觀(guān)。


  無(wú)機阻燃劑:無(wú)機阻燃劑指阻燃劑的主要成分為無(wú)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(wú)機阻燃劑中只有無(wú)機粒子,缺少可交聯(lián)的化學(xué)鍵,這給其使用帶來(lái)了不便。而且這些無(wú)機阻燃劑基本上都是已粉末顆粒形式存在,生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中易脫落。綜上,阻燃劑的研究方向朝著(zhù)液態(tài)無(wú)機阻燃劑的開(kāi)發(fā)、有機/無(wú)機協(xié)同阻燃體系的開(kāi)發(fā)發(fā)展。



三、汽車(chē)內飾材料阻燃整理常用方法


  對于汽車(chē)內飾材料的阻燃整理而言,塑料和橡膠類(lèi)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(lèi)材料,如,車(chē)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(guò)程中通過(guò)提高高聚物的熱穩定性或者纖維后處理的方式使得纖維在燃燒時(shí)只發(fā)生陰燃,不產(chǎn)生火焰。使用這類(lèi)阻燃纖維制作的汽車(chē)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(guò)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(zhù)牢度不高,在紡織品的使用過(guò)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(shí)間,取出烘干即可,有時(shí)阻燃整理可與染色工藝同浴進(jìn)行。浸漬過(guò)程產(chǎn)生化學(xué)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(zhù)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(jìn)一步提高整理液的上載量和附著(zhù)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(jiàn)的測試方法


      4.1 幾個(gè)描述材料燃燒性能的指標:


  極限氧指數:極限氧指數是指聚合物在氧和氮混合氣體中當剛能支撐其燃燒時(shí)氧的體積分數濃度,是表征材料燃燒行為的常用指數。氧指數高表示材料不易燃燒,氧指數低表示材料容易燃燒。一般認為氧指數<22屬于易燃材料,氧指數在22---27之間屬可燃材料,氧指數>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(guò)可燃物燃燒過(guò)程的質(zhì)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(guò)煙的光強度衰減量描述的煙密度來(lái)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:


  極限氧指數法:


  GB/T 5454-1997《紡織品 燃燒性能試驗氧指數法》


  GB/T 8924-2005《纖維增強塑料燃燒性能試驗方法氧指數法》


  GB/T 2406-1993《塑料燃燒性能試驗方法氧指數法》


  ANSI/ASTM、D2863 《塑料制品燃燒性能測試標準 氧指數法》


  燃燒實(shí)驗法:


  GB 32086-2015《特定種類(lèi)汽車(chē)內飾材料垂直燃燒特性技術(shù)要求和試驗方法》


  GB 8410-2006《汽車(chē)內飾材料的燃燒特性》


  FMVSS 302 《汽車(chē)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(chē)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(chē)內部材料用材料燃燒性能的測定》


  FMVSS 302《聯(lián)邦交通車(chē)輛的內部裝飾材料的燃燒性能》


  CMVSS 302 《加拿大交通車(chē)輛的內部裝飾材料的燃燒性能》


  發(fā)煙性實(shí)驗:


  GB/T 14802-1993《紡織品 煙濃度測定 減光系數法》


  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(chē)內飾要求和測試規范


  GM L-T06-302G-79 通用汽車(chē)標準


  Mitsubishi ES-X60410 三菱-氧指數測試


  VW TL 1010 大眾-汽車(chē)內部材料燃燒性能要求


  Volvo STD 5031 沃爾沃-汽車(chē)內飾材料阻燃防火





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