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

PP is the largest amount of automotive plastic polymer material, has excellent chemical corrosion resistance, and the processing process is simple, low cost. Widely used in automobile instrument panel, battery pack shell, door guard, post, seat guard, bumper and so on.

However, the flame retardancy of PP without added flame retardants is very poor, and its LOI is only 17.8%, which is very easy to burn. The research on automotive flame retardant PP mainly focuses on the modification of PP matrix, and the development of PP composites with excellent mechanical properties and flame retardant effect by adding low toxicity and halogen-free flame retardants.

With the implementation of strict environmental policy, halogen-free flame retardants for polymer materials has been the general trend.

In combination with specific cases, there have been examples of LGF enhanced halogen-free flame retardant polypropylene battery tank prepared by using PP as matrix, long glass fiber (LGF) as filling material, adding phosphorus and nitrogen series halogen-free expansion flame retardant, MCA, etc.

In the preparation process, double masterbatch preparation method was used to prepare LGF masterbatch and halogen-free flame-retardant masterbatch respectively, and then the two were mixed evenly and injected directly to produce flame-retardant PP products.

The double masterbatch preparation method avoids the degradation of flame retardants and mechanical properties caused by short length of glass fiber, which are caused by high shear temperature caused by excessive shear in the manufacturing process of long glass fiber masterbatch.

Nella tecnologia di modifica senza alogeni del PP ritardante di fiamma, l'IFR è considerata una delle direzioni di sviluppo più promettenti del PP ritardante di fiamma privo di alogeni grazie ai suoi vantaggi di effetto minimo sulla fluidità di lavorazione e bassa densità, eccellente efficienza ritardante di fiamma, meno consumo, poco fumo e atossico.

ABS ignifugo

L'ABS è anche uno dei più grandi materiali polimerici per elettrodomestici al mondo prima dell'ascesa dell'industria automobilistica.

Secondo statistiche incomplete, circa l'80% del consumo di ABS in Cina proviene dal settore degli elettrodomestici, principalmente a causa delle prestazioni superiori del rivestimento superficiale, della durata e dell'anticorrosione dell'ABS.

Sono anche queste caratteristiche che fanno diventare l'ABS un tipico nel campo del rivestimento automobilistico. Tuttavia, la struttura molecolare della resina ABS contiene solo elementi C, H e O, quindi non ha proprietà ignifughe e la sua stabilità allo stadio ad alta temperatura è molto scarsa ed è facile da bruciare. Allo stesso tempo, il processo di combustione produce anche odore pungente e fumo nero, che non possono essere utilizzati direttamente nei ricambi auto.

Attualmente, la principale direzione di applicazione dell'ABS è attraverso la modifica della resistenza ignifuga o alle alte temperature, o miscelata con il PC in materiale composito PC/ABS

Per l'ABS, l'efficienza ignifuga dei ritardanti di fiamma alogenati è relativamente elevata e l'effetto ritardante di fiamma del bromo è migliore di quello del cloro. Sebbene i ritardanti di fiamma alogeni siano economici ed efficaci, è noto che in futuro subiranno forti pressioni da parte delle politiche e delle normative ambientali.

Pertanto, la modifica ritardante di fiamma dell'ABS è ancora un'importante direzione di ricerca e sviluppo.

Tuttavia, i ritardanti di fiamma bromurati sono ancora la scelta più diffusa per le applicazioni con severi standard sui ritardanti di fiamma. È stato riferito che circa il 70% dell'ABS utilizzato nei prodotti elettronici ed elettrici sono ritardanti di fiamma al bromo.

PC/ABS presenta i vantaggi di entrambi, con HDT e stabilità migliori e migliori prestazioni di elaborazione. Attualmente è la lega di plastica con la maggiore produzione e la tecnologia più matura, nonché uno dei materiali più utilizzati nel settore dei ricambi auto. Come il quadro strumenti, la batteria, la carrozzeria, gli interni e altre parti, tutti utilizzano materiali PC/ABS.

Tuttavia, va notato che ci sono ancora "1+1 <2" in alcuni indicatori: il PC stesso è una specie di materiale autoestinguente, UL94 può raggiungere il livello V2, ma le prestazioni ignifughe di PC/ABS sono diminuite, che deve essere inventato.

Oltre ai sistemi alogenati e al fosforo, destano grande preoccupazione anche i nanoritardanti di fiamma, come il triossido di antimonio su scala nanometrica, l'idrossido di alluminio, l'idrossido di magnesio ei diidrossidi nanostratificati.

Policarbonato ignifugo

PC come uno dei cinque tecnopolimeri, anche l'applicazione di parti automobilistiche è abbastanza matura, come il cruscotto dell'auto, il sistema di lampade, la piastra riscaldante, lo sbrinatore e persino alcune leghe per PC fatte di paraurti e così via.

Il PC stesso ha un certo ritardante di fiamma, rispetto ad altri materiali polimerici (come PE, PP, ecc.) Ha un certo vantaggio, LOI fino al 21-24%. Tuttavia, è ancora necessario modificare il ritardante di fiamma dei ricambi auto nel campo di applicazione che richiede un ritardante di fiamma relativamente elevato.

I ritardanti di fiamma bromurati possono ovviamente migliorare il ritardo di fiamma del PC e l'etere decabromodifenile comunemente usato (DBDPO), il tetrabromodifenolo A (TBB-PA) e così via. Ma i materiali ignifughi bromurati tendono a decomporsi ad alte temperature e producono gas corrosivi, che possono danneggiare i ricambi auto.

Inoltre, l'aggiunta di ritardanti di fiamma bromurati influirà seriamente sulla trasparenza del PC e non soddisfa i requisiti della politica di non alogenazione e protezione ambientale dell'Unione Europea.

Attualmente, TPP, RDP e BDP sono i ritardanti di fiamma al fosforo più utilizzati nei prodotti per PC industriali.

➡️, il TPP è solido a temperatura ambiente e ha una scarsa stabilità termica. È facile da volatilizzare alla temperatura di lavorazione del PC e svolge solo il ruolo di ritardante di fiamma in fase gassosa.

➡️RDP e BDP sono liquidi a temperatura ambiente, con una buona stabilità termica, possono svolgere contemporaneamente il ruolo di ritardante di fiamma in fase gassosa e in fase solida, BDP e PC hanno una buona compatibilità, possono svolgere il ruolo di indurente.