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汽車工業(yè)的高速發(fā)展帶來的關(guān)鍵趨勢之一就是輕量化，如今各種改性塑料、復(fù)合材料以及輕質(zhì)合金材料運用日趨成熟，無論是在傳統(tǒng)汽車發(fā)動機周邊，還是新能源汽車的動力電池上，都能看到各種塑料的身影。

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汽車零部件用阻燃塑料未來發(fā)展方向

這些材料在阻燃這個安全問題上的表現(xiàn)其實并不盡如人意。所以阻燃及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)在近年來的討論度也喧囂塵上。

今天我們就來看看，從汽車零部件的角度出發(fā)，阻燃材料未來都有哪些發(fā)展方向，以及各種阻燃材料都有哪些應(yīng)用。

目前，用于汽車零部件的常見阻燃材料類型有PP、PA、PU、PC、ABS材料，以及由它們組成的各種改性材料和復(fù)合材料。

相比于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車新增了電池組模塊、充電樁及充電槍等部件，單臺新能源車電池組模塊工程塑料的使用量約30kg，新能源車塑料殼體目前主要使用改性PP，以及改性PPS、PPO等耐高溫塑料。

充電樁由于較高的使用標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)苛的使用環(huán)境對工程塑料需求較大，每個充電樁約需6kg工程塑料，目前常見的主要有PBT、PA和PC等。

汽車保有量的提升，讓汽車自燃起火事故也層出不窮。所以當(dāng)材料應(yīng)用于汽車部件時，必須考慮材料的阻燃防火性能是否能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

一般來說，制備阻燃塑料時大多會將其極限氧指數(shù)LOI提升到25-35%左右，才能有效提升汽車整體安全指數(shù)。

此外，加上目前電氣化和碳中和的雙重背景，塑料這種以石油為原料的產(chǎn)品，以及各種含有鹵素的阻燃劑，都將會受到更多限制。

所以，未來阻燃塑料的發(fā)展方向，除了需要足夠的機械性能，以滿足輕量化需求之外，電動汽車等領(lǐng)域還會需要材料注重阻燃、電氣、加工、環(huán)保方面的要求。

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阻燃材料在汽車零部件上的應(yīng)用

目前，在汽車承重件、新能源車電池組等汽車零部件中，隨處可見高分子材料應(yīng)用的身影。高分子材料在車用零部件中的應(yīng)用，以及提升汽車安全性的需求，促進(jìn)了阻燃型高分子材料的發(fā)展。

當(dāng)下應(yīng)用的阻燃高分子材料主要以PP、PU、ABS和PC為主，根據(jù)汽車零部件的特殊需求也相應(yīng)有復(fù)合材料（合金化）、PA、PBT和PMMA等材料的使用。

阻燃PP

PP是車用塑料中用量大的高分子材料，具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕，并且加工過程簡單、成本低。目前廣泛應(yīng)用于汽車儀表盤、電池包外殼、門護(hù)板、立柱、座椅護(hù)板、保險杠等。

但由于未添加阻燃劑的PP阻燃性能很差，其LOI僅為17. 8%，非常容易燃燒。

國內(nèi)外對汽車阻燃用PP研究主要圍繞對聚丙烯基體進(jìn)行改性，同時通過添加低毒、無鹵阻燃劑，開發(fā)具有優(yōu)異力學(xué)性能和阻燃功效的聚丙烯復(fù)合材料，以滿足汽車零部件的阻燃需求。

目前，適用于PP的阻燃劑主要為添加型阻燃劑，應(yīng)用較多的有鹵系阻燃劑（如溴系阻燃劑、溴-銻協(xié)效阻燃體系）、無機填充型阻燃劑（如氫氧化鎂、氫氧化鋁）、磷氮系（如MPP、APP、MCA、磷腈、磷酸酯等）以及膨脹型阻燃劑（IFR）。

正如我們上文所說，隨著嚴(yán)苛的環(huán)保政策的施行，高分子材料用阻燃劑無鹵化已是大勢所趨。

結(jié)合具體案例來看，目前已經(jīng)有以PP為基體，以長玻纖（LGF）為填充材料，加入磷氮系無鹵膨脹型阻燃劑、MCA等，制備得到LGF增強無鹵阻燃聚丙烯電池槽的例子。

制備過程中采用雙母粒制備法，通過分別制備LGF母粒和無鹵阻燃母粒，將兩者混合均勻后直接注塑制得阻燃PP制品。

雙母粒制備法避免了長玻纖母粒制造過程中由于過度剪切引起的剪切區(qū)溫度過高引起阻燃劑降解和玻纖長度短引起的力學(xué)性能下降問題。

阻燃PP無鹵化改性技術(shù)中，IFR因其對PP加工流動性和低密度優(yōu)勢影響小、阻燃效率優(yōu)異、用量少、低煙無毒等優(yōu)點，被認(rèn)為是無鹵阻燃PP中前景的發(fā)展方向之一。

阻燃PP在我國起步較晚，但發(fā)展很快。特別是近年來增長迅猛的新能源汽車行業(yè)直接推動了阻燃PP需求量的快速增長，國內(nèi)眾多高校、科研機構(gòu)以及企業(yè)參與到車用零部件阻燃PP的開發(fā)中來。

今后，車用阻燃PP的研究將重點聚焦于高效和環(huán)保，通過選擇無鹵阻燃劑、膨脹型阻燃劑、磷氮系阻燃劑以及復(fù)配型阻燃劑同時結(jié)合其他助劑，開發(fā)出性能優(yōu)異的阻燃PP材料。

阻燃ABS

ABS在汽車行業(yè)崛起之前，也是全球用量家電高分子材料之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國約80%的ABS消費量來自于家電領(lǐng)域，而這主要得益于ABS出眾的表面涂裝性能、耐久性和防腐性。

也是這些特點，讓ABS在汽車涂裝領(lǐng)域成為了典型。但ABS樹脂的分子結(jié)構(gòu)中只有C、H、O三種元素，所以不具備阻燃性能，在高溫階段的穩(wěn)定性很差，極易燃燒。同時在燃燒過程中還會產(chǎn)生刺鼻氣味和黑煙，無法直接用于汽車零部件。

目前，ABS的主要應(yīng)用方向是通過阻燃或耐高溫改性，亦或者與PC共混合成PC/ABS復(fù)合材料，下文也會詳細(xì)介紹。

對于ABS而言，鹵系阻燃劑的阻燃效率比較高，其中溴系阻燃效果又好于氯系。雖然鹵系阻燃成本低、效果好，但從業(yè)者眾所周知，今后鹵素阻燃會面臨來自政策和環(huán)保法規(guī)的巨大壓力。

所以，ABS的阻燃改性仍然是重要的研發(fā)方向。不過話說回來，對于阻燃標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的應(yīng)用場景，溴系阻燃劑還是目前主流的選擇。據(jù)悉，用于電子電器產(chǎn)品中的ABS約有70%都采用溴系阻燃劑。