新型环保阻燃剂在新能源汽车行业中的应用与改性
新型环保阻燃剂在新能源汽车行业中的应用与改性
随着全球对环保、能源效率和汽车安全要求的日益提高，新能源汽车（NEV）正成为全球汽车工业的未来发展方向。新能源汽车特别是电动汽车（EV）在电池、电气系统、内饰材料和其他部件的安全性要求上面临着巨大的挑战。由于电动汽车所采用的轻量化材料和复杂电气系统，一旦发生火灾或电池热失控事故，不仅会造成财产损失，还可能危及乘客生命安全。因此，阻燃在新能源汽车中的应用尤为关键，新型环保阻燃剂因其优异的热稳定性、环保性和阻燃效果，逐渐成为新能源汽车行业的首选。
新型环保阻燃剂的基本特性
- 优异的热稳定性：无机材料在高温环境下仍能保持稳定，不易分解，因此能有效防止高温引发的火灾。
- 良好的电气绝缘性：无机材料具有较低的导电性，可以有效防止电气系统故障导致的火灾。
- 环保无毒：与卤素类阻燃剂相比，无机阻燃剂通常不含有害物质，燃烧时不会释放有毒气体，符合现代汽车对环保和安全的要求。
- 抗紫外线性：无机材料抗紫外线能力较强，能够防止汽车外部材料因长时间暴露在阳光下而老化，从而提高材料的使用寿命。
- 多功能性：无机阻燃剂不仅能够提供阻燃保护，还能在某些应用中增强材料的力学性能和耐化学性。
阻燃剂在新能源汽车中的应用
新能源汽车的电池、电气系统和车身材料通常需要兼具高强度、轻质、耐高温等多种功能，而无机阻燃剂能够在这些方面提供卓越的性能。无机阻燃剂在以下几个关键领域中的应用尤为突出：
1. 动力电池包与电池管理系统（BMS）
电池包是新能源汽车的核心部件之一，其内部包含大量的锂电池和电池管理系统，存在着较高的热失控风险。如果发生短路、过充或外部损伤，电池可能会出现过热甚至引发火灾。因此，电池包外壳和内部隔离层的阻燃性非常重要。无机阻燃剂通过加入电池包材料中，能够有效提高其耐热性和阻燃性。
- 电池外壳材料：使用无机阻燃剂改性的塑料（如聚碳酸酯、ABS等）作为电池包的外壳，可以提高电池包在高温下的稳定性，防止因外部环境或内部电池热失控而引发火灾。如砥石DCF-3/DCF-4应用于新能源电池上盖PACK材料中时，很好的提高了材料阻燃绝缘性能。
- 电池管理系统（BMS）：BMS内部含有大量电子元件和线路板，需要使用具有高耐热性和优异阻燃性能的材料。无机阻燃剂能够增强电池管理系统的电气安全性，防止短路或过热带来的风险。
2. 电气系统与电缆绝缘
在新能源汽车中，大量的电气线路、连接器、传感器和电子元件构成了复杂的电气系统。电缆及其绝缘材料是其中最关键的部分之一，因为电缆的电气故障（如短路、过热等）容易引发火灾。通过在电缆的绝缘层、连接器外壳及电气组件中加入阻燃剂，可以显著提高系统的安全性。
- 电缆绝缘材料：通过在电缆绝缘层中加入无机阻燃剂，可以显著提升电缆的阻燃性能，并保证电缆在高温、潮湿等极端环境下的稳定性。
- 接插件与连接器：无机阻燃剂能够提高接插件和连接器的耐热性和耐火性能，减少因电气故障或高温环境下的材料老化导致的火灾风险。
3. 车身外壳与内饰材料
新能源汽车为了提高轻量化和降低能耗，采用了大量的塑料和复合材料，这些材料在燃烧时易产生有毒气体，因此在车身、内饰及其他部件中使用环保阻燃剂成为了必要的技术手段。无机阻燃剂不仅能够提高这些材料的阻燃性能，还能保持其力学性能、耐候性和耐紫外线能力，且具有环保阻燃效果。
- 车内装饰材料：汽车的内饰部件，如座椅、仪表盘、车门内衬等，通常由聚合物材料制成。为了防止火灾发生，加入无机阻燃剂可以有效地提高其耐火性能，减少火灾发生后的有毒气体释放。
- 车身外壳和结构件：汽车外壳的轻质化材料（如复合材料、聚碳酸酯等）需要具有良好的耐热性和阻燃性能。无机阻燃剂可以在不影响材料强度的前提下，增强材料的耐高温性和阻燃性能，从而提高整车的安全性。
4. 充电设备和充电桩
新能源汽车充电设施在使用过程中，电流和温度往往较高，因此其外壳、插头、充电线等材料需要具备较强的阻燃性。阻燃剂的添加可以有效减少设备在过载、短路等情况下的火灾风险。
- 充电桩外壳：通过在充电桩的外壳中添加无机阻燃剂，可以提高其耐高温和阻燃性，保证充电过程中不会因过热或电气故障引发火灾。
- 充电电缆与连接器：充电电缆和连接器需要承受高电流，加入无机阻燃剂能够提高其在高温、强电流情况下的安全性，防止电缆或连接器过热引发火灾。
阻燃剂的改性应用
随着新能源汽车对安全性、环保性及多功能性的需求不断提高，传统的阻燃剂技术已无法满足日益严格的要求。改性阻燃剂应运而生，通过不同的改性方法，不仅能提高阻燃性能，还能提升材料的力学性能、加工性及环保性。
- 复合改性：阻燃剂可以与其他类型的阻燃剂（如磷系、氮系阻燃剂）进行复合，通过多种机制协同作用，提高材料的阻燃性能。例如，磷-硅复合阻燃剂可以在材料燃烧时生成保护膜，减缓火焰传播，同时通过磷化作用增强阻燃效果。
- 纳米改性：纳米技术的引入使无机阻燃剂的性能得到显著提升。纳米硅材料具有较大的比表面积，可以更均匀地分散在基材中，从而提高材料的阻燃效果。此外，纳米硅材料还可以改善材料的力学性能、耐热性和抗紫外线能力。
- 陶瓷化改性：陶瓷化阻燃剂是指能够在火灾发生时自动增强阻燃性能的材料。通过改性无机阻燃剂，使其在火源作用下形成陶瓷化保护层，从而有效延缓火势蔓延，提高整体安全性。推荐产品：砥石DCF-3/DCF-4/DCF-30
- 绿色环保改性：随着环保要求的提升，绿色阻燃剂的开发成为市场的重要趋势。阻燃剂的改性可以通过使用天然矿物、可降解材料和低毒性添加剂，减少对环境的影响，符合新能源汽车行业的绿色发展理念。
汽车内饰材料阻燃测试标准
汽车内饰材料的种类较多，大体可分为五种：皮革类、橡胶类、塑料类、化纤类以及复合材料类。这些材料均属于易燃或可燃性材料。
同时，内饰材料一般分布在汽车顶棚、地垫、车门内衬、座椅、安全带、行李舱等部位，与人体接触紧密，在发生火灾时，这些材料的燃烧可对人体造成较大的损伤。
内饰材料阻燃性能常用指标
衡量汽车内饰材料的阻燃性能，一般通过内饰材料燃烧性能指标来体现。以下为内饰材料阻燃性能的常用指标：
- 极限氧指数：极限氧指数是指聚合物在氧和氮混合气体中当刚能支撑其燃烧时氧的体积分数浓度，是表征材料燃烧行为的常用指数。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧。一般认为氧指数<22属于易燃材料，氧指数在22-27之间属可燃材料，氧指数>27属难燃材料。
- 热释放性能：包括热释放速率、总热释放量、热重损失等。一般通过可燃物燃烧过程的质量损失、放热效果等方面衡量其燃烧性能，如TG、DTA、DSC测试。
- 发烟量：用透过烟的光强度衰减量描述的烟密度来度量。发烟量越大，对火灾中人员的救助和灭火越不利。