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

O PP é a maior quantidade de material de polímero plástico automotivo, possui excelente resistência à corrosão química e o processo de processamento é simples e de baixo custo. Amplamente utilizado no painel de instrumentos do automóvel, invólucro da bateria, protetor de porta, poste, protetor de assento, pára-choques e assim por diante.

No entanto, o retardamento de chama do PP sem retardadores de chama adicionados é muito baixo e seu LOI é de apenas 17,8%, o que é muito fácil de queimar. A pesquisa em PP retardador de chama automotivo concentra-se principalmente na modificação da matriz de PP e no desenvolvimento de compósitos de PP com excelentes propriedades mecânicas e efeito retardador de chama, adicionando retardadores de chama de baixa toxicidade e livres de halogênio.

Com a implementação de políticas ambientais rigorosas, retardadores de chama sem halogênio para materiais poliméricos têm sido a tendência geral.

Em combinação com casos específicos, houve exemplos de tanque de bateria de polipropileno retardante de chama sem halogênio melhorado LGF preparado usando PP como matriz, fibra de vidro longa (LGF) como material de enchimento, adicionando retardador de chama de expansão livre de halogênio de série de fósforo e nitrogênio, MCA, etc

No processo de preparação, o método de preparação de masterbatch duplo foi usado para preparar masterbatch LGF e masterbatch retardador de chama livre de halogênio, respectivamente, e então os dois foram misturados uniformemente e injetados diretamente para produzir produtos PP retardadores de chama.

O método de preparação do masterbatch duplo evita a degradação dos retardadores de chama e das propriedades mecânicas causadas pelo comprimento curto da fibra de vidro, que são causadas pela alta temperatura de cisalhamento causada pelo cisalhamento excessivo no processo de fabricação do masterbatch de fibra de vidro longa.

Na tecnologia de modificação livre de halogênio do PP retardador de chama, o IFR é considerado uma das direções de desenvolvimento mais promissoras do PP retardador de chama livre de halogênio devido às suas vantagens de efeito mínimo na fluidez do processamento e baixa densidade, excelente eficiência retardante de chama, menor consumo, baixa emissão de fumaça e não tóxico.

ABS retardador de chama

O ABS também é um dos maiores materiais poliméricos para eletrodomésticos do mundo antes do surgimento da indústria automotiva.

De acordo com estatísticas incompletas, cerca de 80% do consumo de ABS na China vem do campo de eletrodomésticos, principalmente devido ao desempenho superior do revestimento de superfície, durabilidade e anticorrosão do ABS.

São também essas características que fazem do ABS um produto típico na área de pintura automotiva. No entanto, a estrutura molecular da resina ABS contém apenas os elementos C, H e O, por isso não possui propriedades retardadoras de chama, e sua estabilidade em estágio de alta temperatura é muito ruim e é fácil de queimar. Ao mesmo tempo, o processo de queima também produz cheiro forte e fumaça preta, que não podem ser usados ​​diretamente em autopeças.

Atualmente, a principal direção de aplicação do ABS é por meio de modificação de resistência a altas temperaturas ou retardante de chama, ou misturado com PC em material composto de PC/ABS

Para o ABS, a eficiência retardadora de chama dos retardadores de chama halogenados é relativamente alta, e o efeito retardador de chama do bromo é melhor que o do cloro. Embora os retardadores de chama de halogênio sejam de baixo custo e eficazes, sabe-se que eles estarão sob grande pressão de políticas e regulamentos ambientais no futuro.

Portanto, a modificação retardante de chama do ABS ainda é uma importante direção de pesquisa e desenvolvimento.

No entanto, retardadores de chama bromados ainda são a escolha mais popular para aplicações com padrões rígidos de retardadores de chama. É relatado que cerca de 70% do ABS usado em produtos eletrônicos e elétricos são retardadores de chama de bromo.

PC/ABS tem as vantagens de ambos, com melhor HDT e estabilidade, e melhor desempenho de processamento. Atualmente, é a liga plástica de maior produção e tecnologia mais madura, além de ser um dos materiais mais utilizados na área de autopeças. Como painel de instrumentos, bateria, carroceria, interior e outras partes, todos usam materiais PC/ABS.

No entanto, deve-se notar que ainda há "1+1 < 2" em alguns indicadores: o próprio PC é um tipo de material auto-extinguível, UL94 pode atingir o nível V2, mas o desempenho retardador de chama do PC/ABS diminuiu, que precisa ser feito.

Além dos sistemas halogenados e fosforosos, os retardadores de chama nano, como o trióxido de antimônio em nanoescala, o hidróxido de alumínio, o hidróxido de magnésio e os diidróxidos de nanocamadas, também são motivo de grande preocupação.

PC retardador de chama

PC como um dos cinco plásticos de engenharia, a aplicação de peças automotivas também é bastante madura, como painel de carro, sistema de lâmpadas, placa de aquecimento, desembaçador e até mesmo algumas ligas de PC feitas de pára-choques e assim por diante.

O próprio PC tem um certo retardador de chama, em comparação com outros materiais poliméricos (como PE, PP, etc.) tem uma certa vantagem, LOI de até 21-24%. No entanto, ainda é necessário modificar o retardante de chama de autopeças no campo de aplicação que requer um retardador de chama relativamente alto.

Os retardadores de chama bromados podem obviamente melhorar o retardamento de chama do PC, e o comumente usado éter decabromodifenílico (DBDPO), tetrabromodifenol A (TBB-PA) e assim por diante. Mas materiais retardadores de chama bromados tendem a se decompor em altas temperaturas e produzir gases corrosivos, que podem danificar peças de automóveis.

Além disso, a adição de retardadores de chama bromados afetará seriamente a transparência do PC e não atende aos requisitos da política de não-halogenação e proteção ambiental da União Européia.

Atualmente, TPP, RDP e BDP são os retardadores de chama de fósforo mais amplamente usados ​​em produtos industriais de PC.

➡️, o TPP é sólido à temperatura ambiente e tem baixa estabilidade térmica. É fácil volatilizar na temperatura de processamento do PC e desempenha apenas o papel de retardador de chama em fase gasosa.

➡️RDP e BDP são líquidos à temperatura ambiente, com boa estabilidade térmica, podem desempenhar o papel de retardador de chama em fase gasosa e sólida ao mesmo tempo, BDP e PC têm boa compatibilidade, podem desempenhar o papel de endurecimento.