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汽车内饰材料的阻燃机理、检测指标与检测方法

嘉峪检测网        2019-05-14 16:08

1.汽车内饰材料的阻燃整理意义何在?

 

随着汽车的日益普及,人们在车内的驻留时间仅次于室内环境,汽车内室成为人们第二个重要的活动空间。为了营造良好的乘驾环境,汽车制造企业普遍选择使用多种多样的内饰材料以优化车内环境。据报道,一辆普通家用轿车耗用内饰材料大约为20~40g。为满足人们舒适性和安全性等多种要求,汽车内饰材料也朝着多功能化方向发展。内饰材料的阻燃整理就是其中非常重要的一部分。

 

汽车内饰材料大体可分为四种:纤维纺织与皮革类、塑料类、橡胶类、复合材料类。这些材料均属于易燃或可燃性材料。同时,内饰材料一般分布在汽车顶棚、地垫、车门内衬、座椅、安全带、行李舱等部位,与人体接触紧密,在发生火灾时,这些材料的燃烧可对人体造成较大的损伤。而车在行驶过程中由于电路短路、机械故障、交通事故等原因都易造成火灾。因此,汽车内饰材料的阻燃整理对提高汽车安全性具有较大的现实意义。

 

2.阻燃机理及常用阻燃剂

 

2.1 阻燃机理

 

材料的燃烧需要温度、可燃物和氧气三个条件,缺一不可。阻燃机理就是从这三个方面入手,阻断其中一个或多个条件,达到阻止燃烧的效果。目前已有研究的阻燃机理主要有:

 

1、覆盖作用:在可燃物表面形成覆盖层,阻断其与外部空气的接触,达到阻燃效果。如,有机磷类阻燃剂,其受热产生稳定的交联物质或碳化层,起到覆盖作用。

 

2、气体稀释作用:可燃物表面的阻燃剂分解产生不燃的气体,如氮气、二氧化碳、氨气等,稀释可燃物附近的氧气和可燃性气体。同时,分解产生的气体也可到达散热和降温的作用。

 

3、吸热作用:一些阻燃剂在燃烧过程中分发生相变脱水、脱氢、脱卤等吸热分解反应,从而降低可燃物表面温度,减缓可燃物的分解燃烧进程,达到阻燃效果。如,Al(OH)3阻燃剂通过提高聚合物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。

 

4、融滴作用:在阻燃剂的作用下纤维材料发生解聚,熔融温度降低。纤维发生软化、融滴,带走大部分热量,中断燃烧进程,达到阻燃效果。这种机理一般用于涤纶等化纤内饰材料的整理。

 

5、终止自由基链反应:依据燃烧反应理论可知,燃烧过程需要大量自由基的参与,如OH-、H-等。一些阻燃剂在燃烧过程捕捉自由基,通过与自由基结合的方式降低可燃物附近自由基的数量,从而终止燃烧。一般含卤阻燃剂在燃烧时,分解出的卤素与热分解产物在处于同一相区时,卤素便可捕捉自由基干扰燃烧反应链的进程,达到阻燃的目的。

 

2.2 常见阻燃剂

 

常见阻燃剂分类:阻燃剂的种类较多,分类方法也有很多。常见的分类方法是分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类。

 

有机阻燃剂:主要包含卤素阻燃剂(分氯系和溴系两大类)和磷系阻燃剂。但卤素阻燃剂一般在热分解过程中会产生HCl、HBr等气体,造成污染。同时,有机阻燃剂的价格也较贵,使用成本高,目前开发出的品种也只有卤素和磷系两个大类。综上,有机阻燃剂虽然是使用较早的阻燃剂且阻燃效果较好,但是发展前景并不乐观。

 

无机阻燃剂:无机阻燃剂指阻燃剂的主要成分为无机物,常用的有氢氧化铝Al(OH)3、氢氧化镁Mg(OH)2、三氧化二锑Sb2O3等。由于无机阻燃剂中只有无机粒子,缺少可交联的化学键,这给其使用带来了不便。而且这些无机阻燃剂基本上都是已粉末颗粒形式存在,生产过程一般将这些粉末直接喷洒在纺织品表面,或者借助粘合剂粘合。结合牢度不高,使用过程中易脱落。综上,阻燃剂的研究方向朝着液态无机阻燃剂的开发、有机/无机协同阻燃体系的开发发展。

 

3.汽车内饰材料阻燃整理常用方法

 

对于汽车内饰材料的阻燃整理而言,塑料和橡胶类材料一般只做表面涂层。即,在塑料和橡胶制品表面喷涂一层阻燃剂。而纺织类材料,如,车内地毯、座椅面料、顶棚内饰料等,常用方法有两种:

 

1、使用高性能阻燃纤维:所谓阻燃纤维是指在纤维生产过程中通过提高高聚物的热稳定性或者纤维后处理的方式使得纤维在燃烧时只发生阴燃,不产生火焰。使用这类阻燃纤维制作的汽车内饰料就具有阻燃性能,但阻燃纤维的生产成本较高。

 

2、织物/纤维毡的阻燃后整理:即,通过后整理的方式将阻燃剂附于纤维表面。整理方法有:

 

喷涂法:将阻燃整理剂直接喷涂于纺织品表面。具体有喷雾法、刮刀涂布法、压延涂布法等。喷涂法阻燃剂附着牢度不高,在纺织品的使用过程中由于摩擦等原因易脱落,影响阻燃效果。

 

浸渍法:织物放在阻燃液中浸渍一定时间,取出烘干即可,有时阻燃整理可与染色工艺同浴进行。浸渍过程产生化学键的交联和毛细作用,使得纺织品吸附阻燃剂的量较大,附着牢度较高。

 

浸轧焙烘法:处理工艺为浸轧整理液→烘干→焙烘→后整理。该工艺在浸渍的基础上增加压轧工序,烘干后增加焙烘工序,进一步提高整理液的上载量和附着牢度。是目前使用最多的整理工艺。

 

4. 内饰材料燃烧性能指标和常见的测试方法

 

几个描述材料燃烧性能的指标:

 

极限氧指数:极限氧指数是指聚合物在氧和氮混合气体中当刚能支撑其燃烧时氧的体积分数浓度,是表征材料燃烧行为的常用指数。氧指数高表示材料不易燃烧,氧指数低表示材料容易燃烧。一般认为氧指数<22属于易燃材料,氧指数在22---27之间属可燃材料,氧指数>27属难燃材料。

 

热释放性能:包括热释放速率、总热释放量、热重损失等。一般通过可燃物燃烧过程的质量损失、放热效果等方面衡量其燃烧性能。如:TG、DTA、DSC测试。

 

发烟量:用透过烟的光强度衰减量描述的烟密度来度量。发烟量越大,对火灾中人员的救助和灭火越不利。

 

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来源:AnyTesting

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