汽車內飾材料用阻燃劑 纖維紡織阻燃劑 復合材料阻燃
概述: 隨著汽車的日益普及,人們在車內的駐留時間僅次于室內環(huán)境,汽車內室成為人們第二個重要的活動空間。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飾材料以優(yōu)化車內環(huán)境。據(jù)
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隨著汽車的日益普及,人們在車內的駐留時間僅次于室內環(huán)境,汽車內室成為人們第二個重要的活動空間。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飾材料以優(yōu)化車內環(huán)境。據(jù)報道,一輛普通家用轎車耗用內飾材料大約為20~40g。為滿足人們舒適性和安全性等多種要求,汽車內飾材料也朝著多功能化方向發(fā)展。內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不會燃燒,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、復合材料類。這些材料均屬于易燃或可燃性材料。同時,內飾材料一般分布在汽車頂棚、地墊、車門內襯、座椅、安全帶、行李艙等部位,與人體接觸緊密,在發(fā)生火災時,這些材料的燃燒可對人體造成較大的損傷。而車在行駛過程中由于電路短路、機械故障、交通事故等原因都易造成火災。因此,汽車內飾材料的阻燃整理對提高汽車安全性具有較大的現(xiàn)實意義。
阻燃機理及常用阻燃劑
阻燃機理
首先,材料的燃燒需要溫度、可燃物和氧氣三個條件,缺一不可。阻燃機理就是從這三個方面入手,阻斷其中一個或多個條件,達到阻止燃燒的效果。目前已有研究的阻燃機理主要有:
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,達到阻燃效果。如,有機磷類阻燃劑,其受熱產(chǎn)生穩(wěn)定的交聯(lián)物質或碳化層,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,如氮氣、二氧化碳、氨氣等,稀釋可燃物附近的氧氣和可燃性氣體。同時,分解產(chǎn)生的氣體也可到達散熱和降溫的作用。
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,從而降低可燃物表面溫度,減緩可燃物的分解燃燒進程,達到阻燃效果。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,中斷燃燒進程,達到阻燃效果。這種機理一般用于滌綸等化纖內飾材料的整理。
5、終止自由基鏈反應:依據(jù)燃燒反應理論可知,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,分解出的鹵素與熱分解產(chǎn)物在處于同一相區(qū)時,鹵素便可捕捉自由基干擾燃燒反應鏈的進程,達到阻燃的目的。
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阻燃劑和無機阻燃劑兩大類。
無機阻燃劑:無機阻燃劑指阻燃劑的主要成分為無機物,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。由于無機阻燃劑中只有無機粒子,缺少可交聯(lián)的化學鍵,這給其使用帶來了不便。而且這些無機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)無機阻燃劑的開發(fā)、有機/無機協(xié)同阻燃體系的開發(fā)發(fā)展。
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所謂“阻燃整理”,不是指整理后的材料在接觸火源時不會燃燒,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、復合材料類。這些材料均屬于易燃或可燃性材料。同時,內飾材料一般分布在汽車頂棚、地墊、車門內襯、座椅、安全帶、行李艙等部位,與人體接觸緊密,在發(fā)生火災時,這些材料的燃燒可對人體造成較大的損傷。而車在行駛過程中由于電路短路、機械故障、交通事故等原因都易造成火災。因此,汽車內飾材料的阻燃整理對提高汽車安全性具有較大的現(xiàn)實意義。
阻燃機理及常用阻燃劑
阻燃機理
首先,材料的燃燒需要溫度、可燃物和氧氣三個條件,缺一不可。阻燃機理就是從這三個方面入手,阻斷其中一個或多個條件,達到阻止燃燒的效果。目前已有研究的阻燃機理主要有:
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,達到阻燃效果。如,有機磷類阻燃劑,其受熱產(chǎn)生穩(wěn)定的交聯(lián)物質或碳化層,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,如氮氣、二氧化碳、氨氣等,稀釋可燃物附近的氧氣和可燃性氣體。同時,分解產(chǎn)生的氣體也可到達散熱和降溫的作用。
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,從而降低可燃物表面溫度,減緩可燃物的分解燃燒進程,達到阻燃效果。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,中斷燃燒進程,達到阻燃效果。這種機理一般用于滌綸等化纖內飾材料的整理。
5、終止自由基鏈反應:依據(jù)燃燒反應理論可知,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,分解出的鹵素與熱分解產(chǎn)物在處于同一相區(qū)時,鹵素便可捕捉自由基干擾燃燒反應鏈的進程,達到阻燃的目的。
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阻燃劑和無機阻燃劑兩大類。
有機阻燃劑: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產(chǎn)生HCl、HBr等氣體,造成污染。同時,有機阻燃劑的價格也較貴,使用成本高,目前開發(fā)出的品種也只有鹵素和磷系兩個大類。綜上,有機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。
無機阻燃劑:無機阻燃劑指阻燃劑的主要成分為無機物,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。由于無機阻燃劑中只有無機粒子,缺少可交聯(lián)的化學鍵,這給其使用帶來了不便。而且這些無機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)無機阻燃劑的開發(fā)、有機/無機協(xié)同阻燃體系的開發(fā)發(fā)展。
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