康阜新材料為您解讀汽車內(nèi)飾材料的阻燃機(jī)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、汽車內(nèi)飾材料的阻燃整理意義何在？

　　隨著汽車的日益普及，人們?cè)谲噧?nèi)的駐留時(shí)間僅次于室內(nèi)環(huán)境，汽車內(nèi)室成為人們第二個(gè)重要的活動(dòng)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(nèi)飾材料以優(yōu)化車內(nèi)環(huán)境。據(jù)報(bào)道，一輛普通家用轎車耗用內(nèi)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(nèi)飾材料也朝著多功能化方向發(fā)展。內(nèi)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。離開火焰后能很快自熄，不再燃燒或陰燃階段。

　　汽車內(nèi)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(fù)合材料類。這些材料均屬于易燃或可燃性材料。同時(shí)，內(nèi)飾材料一般分布在汽車頂棚、地墊、車門內(nèi)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(zāi)時(shí)，這些材料的燃燒可對(duì)人體造成較大的損傷。而車在行駛過程中由于電路短路、機(jī)械故障、交通事故等原因都易造成火災(zāi)。因此，汽車內(nèi)飾材料的阻燃整理對(duì)提高汽車安全性具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

二、阻燃機(jī)理及常用阻燃劑

2.1 阻燃機(jī)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(jī)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(dá)到阻止燃燒的效果。目前已有研究的阻燃機(jī)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(dá)到阻燃效果。如，有機(jī)磷類阻燃劑，其受熱產(chǎn)生穩(wěn)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?dú)狻⒍趸?、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(dá)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(yīng)，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(dá)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(dá)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(dá)到阻燃效果。這種機(jī)理一般用于滌綸等化纖內(nèi)飾材料的整理。

　　5、終止自由基鏈反應(yīng)：依據(jù)燃燒反應(yīng)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(jié)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(shí)，分解出的鹵素與熱分解產(chǎn)物在處于同一相區(qū)時(shí)，鹵素便可捕捉自由基干擾燃燒反應(yīng)鏈的進(jìn)程，達(dá)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(jī)阻燃劑和無機(jī)阻燃劑兩大類。

　　有機(jī)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(huì)產(chǎn)生HCl、HBr等氣體，造成污染。同時(shí)，有機(jī)阻燃劑的價(jià)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(gè)大類。綜上，有機(jī)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(jī)阻燃劑：無機(jī)阻燃劑指阻燃劑的主要成分為無機(jī)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(jī)阻燃劑中只有無機(jī)粒子，缺少可交聯(lián)的化學(xué)鍵，這給其使用帶來了不便。而且這些無機(jī)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(jié)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(jī)阻燃劑的開發(fā)、有機(jī)/無機(jī)協(xié)同阻燃體系的開發(fā)發(fā)展。

三、汽車內(nèi)飾材料阻燃整理常用方法

　　對(duì)于汽車內(nèi)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(nèi)地毯、座椅面料、頂棚內(nèi)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(shí)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(nèi)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(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。浸漬過程產(chǎn)生化學(xué)鍵的交聯(lián)和毛細(xì)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(chǔ)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牢度。是目前使用最多的整理工藝。

四、 內(nèi)飾材料燃燒性能指標(biāo)和常見的測(cè)試方法

      4.1 幾個(gè)描述材料燃燒性能的指標(biāo)：

　　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(dāng)剛能支撐其燃燒時(shí)氧的體積分?jǐn)?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(rèn)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?fù)p失等。一般通過可燃物燃燒過程的質(zhì)量損失、放熱效果等方面衡量其燃燒性能。如：TG、DTA、DSC測(cè)試。

　　發(fā)煙量：用透過煙的光強(qiáng)度衰減量描述的煙密度來度量。發(fā)煙量越大，對(duì)火災(zāi)中人員的救助和滅火越不利。

　　4.2 材料燃燒性能測(cè)試方法：

　　極限氧指數(shù)法：

　　GB/T 5454-1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》

　　GB/T 8924-2005《纖維增強(qiáng)塑料燃燒性能試驗(yàn)方法氧指數(shù)法》

　　GB/T 2406-1993《塑料燃燒性能試驗(yàn)方法氧指數(shù)法》

　　ANSI/ASTM、D2863 《塑料制品燃燒性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 氧指數(shù)法》

　　燃燒實(shí)驗(yàn)法：

　　GB 32086-2015《特定種類汽車內(nèi)飾材料垂直燃燒特性技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》

　　GB 8410-2006《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》

　　FMVSS 302 《汽車內(nèi)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(nèi)部防火測(cè)試》

　　ASTM D1230-94(2001) 《標(biāo)準(zhǔn)服裝紡織品可燃性的試驗(yàn)方法》

　　DIN75200 《汽車內(nèi)部材料用材料燃燒性能的測(cè)定》

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

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

　　發(fā)煙性實(shí)驗(yàn)：

　　GB/T 14802-1993《紡織品 煙濃度測(cè)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(yàn)方法導(dǎo)則》

　　錐形量熱法：

　　ISO5660-1《燃燒熱釋放速率測(cè)試/錐形量熱儀測(cè)試》

　　企業(yè)燃燒性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：

　　DBL 5307 奔馳-汽車內(nèi)飾要求和測(cè)試規(guī)范

　　GM L-T06-302G-79 通用汽車標(biāo)準(zhǔn)

　　Mitsubishi ES-X60410 三菱-氧指數(shù)測(cè)試

　　VW TL 1010 大眾-汽車內(nèi)部材料燃燒性能要求

　　Volvo STD 5031 沃爾沃-汽車內(nèi)飾材料阻燃防火

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