Sales of new energy vehicles increased significantly

Make the concept of "car lightweight"

It's hot again.

A variety of modified plastics, composite materials and light alloy materials are increasingly mature, not only in the traditional automobile engine around, but also in the power battery of new energy vehicles, there are a variety of plastic applications.

But these plastics do not perform well on the safety issue of flame retardancy.

Flame retardant and its related industries along with "automobile lightweight" become the hot spot of the automobile industry.

Development direction of flame retardant plastics for auto parts

At present, the common types of flame retardant materials used in automotive parts are PP, PA, PU, PC, ABS materials, as well as a variety of modified materials and composite materials composed of them.

Compared with traditional fuel vehicles, new energy vehicles have added battery modules, charging piles and charging guns and other components.

➡️ The amount of engineering plastics used for battery pack module of a single new energy vehicle is about 30kg. The plastic shell of new energy vehicle mainly uses modified PP, modified PPS, PPO and other high temperature resistant plastics.

➡️ Charging piles require engineering plastics due to high usage standards and harsh operating environment. Each charging pile needs about 6kg engineering plastics. At present, PBT, PA and PC are commonly used.

When preparing flame retardant plastics, most of them will increase their limiting oxygen index LOI to about 25-35%, so as to effectively improve the overall safety index of vehicles. In addition, with the current combination of electrification and carbon neutrality, plastics and various flame retardants containing halogens will be more restricted.

Therefore, the future development direction of flame retardant plastics, in addition to the need for sufficient mechanical properties to meet the lightweight demand, in electric vehicles and other fields will also need materials to pay attention to the electrical, processing, environmental protection requirements

Flame retardants will develop towards the direction of halogen-free and high performance, while the research focus of high performance flame retardants will develop towards the direction of complex co-effect flame retardants, halogen-free flame retardants, expansion flame retardants, superrefinement, nano technology, high efficiency surface chemical modification technology and multi-functional technology.

Application of flame retardant materials in automobile parts

At present, the flame-retardant plastics mainly used are PP, PU, ABS and PC. According to the special needs of automobile parts, composites (alloying), PA, PBT and PMMA are also used accordingly.

Flame retardant PP

PP is the largest amount of automotive plastic polymer material, has excellent chemical corrosion resistance, and the processing process is simple, low cost. Widely used in automobile instrument panel, battery pack shell, door guard, post, seat guard, bumper and so on.

However, the flame retardancy of PP without added flame retardants is very poor, and its LOI is only 17.8%, which is very easy to burn. The research on automotive flame retardant PP mainly focuses on the modification of PP matrix, and the development of PP composites with excellent mechanical properties and flame retardant effect by adding low toxicity and halogen-free flame retardants.

With the implementation of strict environmental policy, halogen-free flame retardants for polymer materials has been the general trend.

В сочетании с конкретными случаями были примеры улучшенного безгалогенного полипропиленового аккумуляторного бака LGF, изготовленного с использованием полипропилена в качестве матрицы, длинного стекловолокна (LGF) в качестве наполнителя, с добавлением фосфора и азота. безгалогенный расширяющийся огнезащитный состав, МКА и др.

В процессе подготовки использовался метод приготовления двойной маточной смеси для приготовления маточной смеси LGF и безгалогенной маточной смеси антипирена соответственно, а затем они были равномерно смешаны и впрыснуты непосредственно для получения огнестойких продуктов из полипропилена.

Метод приготовления двойной маточной смеси позволяет избежать деградации антипиренов и механических свойств, вызванной короткой длиной стекловолокна, которая вызвана высокой температурой сдвига, вызванной чрезмерным сдвигом в процессе производства маточной смеси из длинного стекловолокна.

В технологии безгалогенной модификации огнезащитного полипропилена IFR считается одним из наиболее перспективных направлений развития безгалогенного огнезащитного полипропилена из-за его преимуществ минимального влияния на текучесть процесса и низкой плотности, отличной огнезащитной эффективности, меньше потребления, низкий уровень дыма и нетоксичность.

Огнестойкий АБС

ABS также является одним из крупнейших в мире полимерных материалов для бытовых приборов до появления автомобильной промышленности.

Согласно неполным статистическим данным, около 80% потребления АБС в Китае приходится на бытовую технику, что в основном связано с превосходными характеристиками покрытия поверхности, долговечностью и антикоррозионными свойствами АБС.

Именно благодаря этим характеристикам АБС стал популярным в области автомобильных покрытий. Однако молекулярная структура АБС-смолы содержит только элементы C, H и O, поэтому она не обладает огнезащитными свойствами, а ее стабильность на высокотемпературной стадии очень низкая, и ее легко сжечь. В то же время процесс горения также вызывает резкий запах и черный дым, которые нельзя использовать непосредственно в автозапчастях.

В настоящее время основным направлением применения АБС является огнестойкая или высокотемпературная модификация, или смешивание с ПК в композитный материал ПК/АБС.

Для АБС огнезащитная эффективность галогенированных антипиренов относительно высока, а огнезащитный эффект брома лучше, чем у хлора. Хотя галогенные антипирены дешевы и эффективны, известно, что в будущем на них будет оказываться сильное давление со стороны политики и экологических норм.

Поэтому огнестойкая модификация АБС остается важным направлением исследований и разработок.

Тем не менее, бромированные антипирены по-прежнему являются наиболее популярным выбором для применений со строгими стандартами огнестойкости. Сообщается, что около 70% АБС-пластика, используемого в электронных и электрических продуктах, представляют собой антипирены на основе брома.

PC/ABS имеет преимущества обоих, с лучшим HDT и стабильностью, а также с лучшей производительностью обработки. В настоящее время это пластиковый сплав с наибольшей производительностью и самой зрелой технологией, а также один из наиболее широко используемых материалов в области автозапчастей. Приборная панель, аккумулятор, кузов, салон и другие детали изготовлены из материалов ПК/АБС.

Тем не менее, следует отметить, что по некоторым показателям все еще есть «1 + 1 < 2»: ПК сам по себе является своего рода самозатухающим материалом, UL94 может достигать уровня V2, но огнестойкие характеристики ПК/АБС снизились, который нужно составить.

В дополнение к галогенсодержащим и фосфорсодержащим системам большое беспокойство вызывают наноантипирены, такие как наноразмерный триоксид сурьмы, гидроксид алюминия, гидроксид магния и нанослоистые дигидроксиды.

Огнестойкий ПК

ПК как один из пяти инженерных пластиков, применение автомобильных деталей также довольно зрело, таких как приборная панель автомобиля, система освещения, нагревательная пластина, антиобледенитель и даже некоторые сплавы ПК, изготовленные из бампера и так далее.

ПК сам по себе обладает определенной огнестойкостью, по сравнению с другими полимерными материалами (такими как ПЭ, ПП и т. д.) имеет определенное преимущество, LOI до 21-24%. Тем не менее, по-прежнему необходимо модифицировать антипирен для автозапчастей в области применения, которая требует относительно высокой огнестойкости.

Бромированные антипирены, очевидно, могут улучшить огнестойкость поликарбоната, а также обычно используемый декабромдифениловый эфир (DBDPO), тетрабромдифенол А (TBB-PA) и так далее. Но бромированные антипирены имеют тенденцию разлагаться при высоких температурах и выделять коррозионные газы, которые могут повредить автозапчасти.

Кроме того, добавление бромированных антипиренов серьезно повлияет на прозрачность поликарбоната и не соответствует требованиям политики Европейского Союза в отношении отсутствия галогенов и защиты окружающей среды.

В настоящее время TPP, RDP и BDP являются наиболее широко используемыми фосфорсодержащими антипиренами в промышленных ПК.

➡️, TPP является твердым при комнатной температуре и имеет плохую термическую стабильность. Он легко испаряется при температуре обработки поликарбоната и играет только роль антипирена в газовой фазе.

➡️RDP и BDP являются жидкими при комнатной температуре, с хорошей термической стабильностью, могут одновременно играть роль огнезащитного материала в газовой и твердой фазах, BDP и PC имеют хорошую совместимость, могут играть роль отвердителя.