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通用塑料在汽车中的应用及阻燃ABS生产、应用技术

嘉峪检测网        2020-06-15 11:54

中国已成为全球家电制造中心,消费电子产业也发展很快,对合成树脂品种及量的需求也在不断增大。汽车保有量逐年增加,汽车能源消耗与尾气排放问题越来越突出。

 

汽车主要应用塑料的部件有哪些?

包括发动机、水箱、空调配件、空滤配件、座椅、地板、顶板、方向盘、车门内饰、后视镜及各种卡扣固定件,前后车灯、挡泥板等等。

 

通用塑料在汽车中的应用

 

通用塑料具有产量高、价格低、用途广泛的特点,占汽车塑料用量的60%以上,其主要应用的是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、 ABS。

 

01、PE

 

PE具有优良的耐化学腐蚀性、较高的韧性和耐低温性。常用有高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)。三者中高密度聚乙烯(HDPE)有较好的热性能和力学性能,常用于生产管材、注塑制品等。汽车中的油箱、水箱一般是用高密度聚乙烯吹塑制成。HDPE油箱的韧性和强度比金属油箱更好,吹塑成型无缝隙不漏油。发生碰撞不易产生火花、更安全。且箱体更轻,可塑性更强。低密度聚乙烯LDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE具有较好的柔韧性,更适合制作膜类制品,汽车中的电线、电缆及包装物中应用较多。

 

02、PP

 

PP有着价格低、密度低、硬度高的特点,其拉伸强度、屈服强度、硬度及耐热性均优于PE。且材料易成型加工。分为均聚PP和共聚PP。均聚PP强度高、韧性差,共聚PP因分子链中引入乙烯,所以韧性较均聚PP高,但强度较低。PP具有低温脆性和收缩较大的缺点,一般需经改性,改性后可达工程塑料的性能,在汽车内外饰中应用非常广泛。

 

通用塑料在汽车中的应用及阻燃ABS生产、应用技术

 

03、ABS

 

ABS具有较高的冲击韧性、高刚性和耐低温性、力学强度和电气性能优良。ABS具有较低的成型收缩率(0.5%左右),所以材料成型尺寸稳定性好,可做精密度较高的产品, 由于其特殊的化学性能材料容易进行涂装、着色,还可以进行喷涂、电镀,是最适合电镀的塑料品种。

 

ABS的耐热性较差,遇高温易软化,维卡软化点85℃左有,汽车使用过程中环境温度会超过85℃,因此一般汽车中使用的ABS通常是经过耐热改性后的ABS或者使用PC与ABS共混制成PC/ABS合金产品。耐热ABS维卡软化点可达95℃以上,有些甚至可达110℃。ABS类产品用于外饰中的格栅、内饰中有需要涂装类的产品中。

 

为了普及阻燃ABS树脂专业知识,下面将通过讨论方式将阻燃ABS树脂有关问题进行说明,供业界同志参考。

 

1、为什么要研制阻燃ABS树脂?

 

ABS树脂极限氧指数低(只有18.3~20),是一种易燃的高分子材料,其水平燃烧速度很快,约为25~51mm/min。由于ABS树脂苯乙烯含量较高、在55%以上,燃烧时产生大量黑烟,离火后仍能继续燃烧。燃烧过程经历塑料软化、烧焦、烧尽,失去使用性能,并释放大量有害气体。这一切会限制ABS树脂的应用。

 

因此,拓宽ABS树脂应用范围,必须关注生产及应用过程中的安全环保问题。赋予ABS材料防火阻燃性能并制定相应的产品标准与使用规范十分必要。近年来,我国每年仅出口欧盟(该组织具有制定区域行业高标准及在此过程中重塑全球规则的能力,即布鲁塞尔效应)的涉及含卤阻燃材料产品的总价值达到数千亿元人民币,而国内ABS消费构成也渐渐反映出这一趋势。国内外ABS生产商几乎无一例外的都将阻燃级ABS作为其产品系列的重要成员。

 

国内ABS产品主要为通用级,其他如阻燃级、板材级、耐热级和ABS合金等也有生产。阻燃级约占ABS年需求量的22%。2003年国内阻燃级ABS需求量已达57万t/a,其中有进口产品、通用料的改性产品、用回收料生产的产品。

 

阻燃ABS主要用于要求兼具电绝缘性和阻燃性的电器、电子设备机壳,如电脑显示器外壳、电视机外壳、插排、保险丝盒、真空吸尘器机壳、办公自动化设备外壳、洗衣机外桶以及电器开关零部件等等。阻燃ABS器件能减少直至防止燃烧事故。

 

2、阻燃ABS树脂的合成方法有哪些?

 

通过大量研究工作及生产实践归纳整理,阻燃ABS树脂的合成主要方法有:

 

1)在ABS树脂生产过程中,添加反应型阻燃剂作为第四单体进行共聚合。此方法工艺复杂,且成本高;

2)使用掺混工艺,加入具有阻燃性且与ABS树脂有一定相容性的阻燃聚合物如聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)等;

3)使用掺混工艺,添加无机或有机类阻燃剂。在实际应用中,为了能生产阻燃性能、力学性能、电性能和消烟性等都满意的阻燃ABS树脂,多用方法(2)和(3),或者将二者结合起来,进行综合研究开发。

 

使用掺混工艺、添加阻燃剂是实现ABS树脂阻燃改性简单高效的途径。使用较多的阻燃剂包括卤系阻燃剂、无卤阻燃剂、无机阻燃剂和其他类型阻燃剂。相关企业可通过试验筛选出性价比较好的配方及工艺。

 

3、阻燃ABS树脂的阻燃机理有哪些?

 

以应用最为普遍的卤系阻燃剂的作用机理为例进行介绍,卤系阻燃剂主要在高温、气相中发挥阻燃作用。因为卤化物分解产生的卤化氢气体,是不燃性气体,对空气有稀释效应。它的比重较大,形成一层气膜,覆盖在高分子材料固相表面,可隔绝空气和热,起覆盖效应。更为重要的是,卤化氢能抑制高分子材料燃烧时的连锁化学反应,在捕捉活性自由基的情况下,起阻燃作用。

 

4、常用的卤系阻燃剂有哪些?

 

卤系阻燃剂多产自盐湖或死海,是产量及用量最大的有机阻燃剂之一。它包括溴系和氯系阻燃剂,其中大部分是溴系阻燃剂。溴系阻燃剂因为阻燃效率高、价格适中所以受到青睐。由于C-Br键的键能较C-Cl键低,大部分溴系阻燃剂的分解温度不高,在200℃-300℃,与一般高聚物的分解温度范围正好匹配,所以能高效地捕捉材料分解时产生的活性自由基,从而延缓或抑制燃烧链锁反应,起到阻燃作用。

 

工业生产的溴系阻燃剂有添加型、反应型及高聚物型三大类,品种繁多。国内外市场至少有20种以上添加型,10种以上的高分子型,20种以上反应型溴系阻燃剂。常用于ABS的溴系阻燃剂大多数为有机添加型阻燃剂,主要有十溴二苯醚(DBDPO)、八溴二苯醚(OBDPO)、四溴双酚A(TBBA)、十溴二苯乙烷(DBDPE)、溴代环氧齐聚物(BER)、三(三溴苯氧基)氰尿酸酯(FR245)和聚二溴苯乙烯(PBDS)等。

 

在使用这些阻燃剂时,相关企业必须注意欧盟REACH,RoHS法规的有关要求。

 

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