汽車內(nèi)飾材料的阻燃機(jī)理及工藝介紹
1.汽車內(nèi)飾材料的阻燃整理意義何在？
隨著汽車的日益普及，人們?cè)谲噧?nèi)的駐留時(shí)間僅次于室內(nèi)環(huán)境，汽車內(nèi)室成為人們第二個(gè)重要的活動(dòng)空間。為了營(yíng)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(nèi)飾材料以優(yōu)化車內(nèi)環(huán)境。據(jù)報(bào)道，一輛普通家用轎車耗用內(nèi)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(nèi)飾材料也朝著多功能化方向發(fā)展。內(nèi)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(shí)不會(huì)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(nèi)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(fù)合材料類。這些材料均屬于易燃或可燃性材料。同時(shí)，內(nèi)飾材料一般分布在汽車頂棚、地墊、車門內(nèi)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(zāi)時(shí)，這些材料的燃燒可對(duì)人體造成較大的損傷。而車在行駛過(guò)程中由于電路短路、機(jī)械故障、交通事故等原因都易造成火災(zāi)。因此，汽車內(nèi)飾材料的阻燃整理對(duì)提高汽車安全性具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。
2.阻燃機(jī)理及常用阻燃劑
2.1 阻燃機(jī)理
首先，材料的燃燒需要溫度、可燃物和氧氣三個(gè)條件，缺一不可。阻燃機(jī)理就是從這三個(gè)方面入手，阻斷其中一個(gè)或多個(gè)條件，達(dá)到阻止燃燒的效果。目前已有研究的阻燃機(jī)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(dá)到阻燃效果。如，有機(jī)磷類阻燃劑，其受熱產(chǎn)生穩(wěn)定的交聯(lián)物質(zhì)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?dú)狻⒍趸肌睔獾龋♂尶扇嘉锔浇难鯕夂涂扇夹詺怏w。同時(shí)，分解產(chǎn)生的氣體也可到達(dá)散熱和降溫的作用。
3、吸熱作用：一些阻燃劑在燃燒過(guò)程中分發(fā)生相變脫水、脫氫、脫鹵等吸熱分解反應(yīng)，從而降低可燃物表面溫度，減緩可燃物的分解燃燒進(jìn)程，達(dá)到阻燃效果。如，Al(OH)3阻燃劑通過(guò)提高聚合物的熱容，使其在達(dá)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(jìn)程，達(dá)到阻燃效果。這種機(jī)理一般用于滌綸等化纖內(nèi)飾材料的整理。
5、終止自由基鏈反應(yīng)：依據(jù)燃燒反應(yīng)理論可知，燃燒過(guò)程需要大量自由基的參與，如OH-、H-等。一些阻燃劑在燃燒過(guò)程捕捉自由基，通過(guò)與自由基結(jié)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(shí)，分解出的鹵素與熱分解產(chǎn)物在處于同一相區(qū)時(shí)，鹵素便可捕捉自由基干擾燃燒反應(yīng)鏈的進(jìn)程，達(dá)到阻燃的目的。
2.2 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(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑兩大類。
有機(jī)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生HCl、HBr等氣體，造成污染。同時(shí)，有機(jī)阻燃劑的價(jià)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(gè)大類。綜上，有機(jī)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(wú)機(jī)阻燃劑：無(wú)機(jī)阻燃劑指阻燃劑的主要成分為無(wú)機(jī)物，常用的有Al(OH)3、Mg(OH)2、三氧化二銻Sb2O3等。由于無(wú)機(jī)阻燃劑中只有無(wú)機(jī)粒子，缺少可交聯(lián)的化學(xué)鍵，這給其使用帶來(lái)了不便。而且這些無(wú)機(jī)阻燃劑基本上都是已粉末顆粒形式存在，生產(chǎn)過(guò)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(jié)合牢度不高，使用過(guò)程中易脫落。綜上，阻燃劑的研究方向朝著液態(tài)無(wú)機(jī)阻燃劑的開發(fā)、有機(jī)/無(wú)機(jī)協(xié)同阻燃體系的開發(fā)發(fā)展。
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