新能源汽车中用到的高分子材料种类丰富多样。目前应用较多的主要有 PP(聚丙烯)、PU(聚氨酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PC(聚碳酸酯)、PA(聚酰胺)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等。
主要材料
首先来看看 PP 材料。PP 是车用塑料中用量最多的高分子材料,它具有许多优点,如耐化学药品性优良、加工过程简单以及成本低等。然而,未添加阻燃剂前的 PP 阻燃性能较差,其极限氧指数仅为 17.8%,一旦发生事故,极易燃烧。
为了改善这一状况,国内外的研究人员通过对聚丙烯基体进行改性,并添加低毒性、无卤素的阻燃剂,成功开发出了具有优异力学性能和良好阻燃效果的聚丙烯复合材料,从而满足了汽车零部件的阻燃需求。
PC 材料在新能源汽车中的应用也相当广泛。虽然溴系阻燃剂能显著提高 PC 的阻燃性,但它存在一些不可忽视的缺点。含溴阻燃材料在高温下容易分解,产生腐蚀性气体,而且还会影响 PC 的透明性,不符合当下的环保要求。
目前,在工业化的 PC 产品中,使用较多的磷系阻燃剂主要有 TPP(膦酸三苯基)、RDP(二苯基磷酸酯)、BDP 等。同时,含硅化合物作为新一代的环保型阻燃剂,因其高效、低毒性、无污染等特性,以及对 PC 加工性能和物理性能影响小,正逐渐受到关注。
ABS 树脂在汽车行业中有所应用,但它自身并不具备阻燃性能。在高温阶段,ABS 稳定性差,极易燃烧,燃烧时还会产生刺鼻气味和黑烟,所以无法直接用于汽车零部件。而 PA 和 PBT 的化合物在电子电气行业有着长期应用,如今在电动汽车领域也面临着日益严峻的要求和挑战,针对这些需求,相关研究正在不断推进。
再了解一下这些材料在新能源汽车中的具体应用
PP 在新能源汽车中的应用十分广泛。它质轻、结晶度高、易加工,还具有耐腐蚀、抗冲击强度高、抗挠曲性好以及电绝缘性佳等优点。主要用于汽车内饰件、外饰件和功能键,比如仪表盘、门护板、保险杠等,其中内饰应用占比较高。
不过,PP 材料也存在一些不足,比如收缩率大、尺寸稳定性差,容易产生翘曲变形,低温时易脆、韧性差,耐光热老化性也不理想,所以必须进行改性处理。改性后的 PP 具备优良的力学性能,能够代替工程塑料、金属、热固性树脂使用。
PC 在新能源汽车领域也有着重要的地位。在动力电池方面,其优异的阻燃性能、尺寸稳定性及力学性能,使其可广泛应用于动力电池模组、电芯、PACK 等产品制造。
在汽车充电桩方面,PC 薄膜能够作为充电桩面板的材料,凭借高透明度和耐候性能为充电桩提供更好的外观和耐用性。在车载显示屏方面,PC 薄膜是性能优异的光学塑料,在中控显示屏、电子仪表盘到 HUD 抬头显示屏等领域有着广泛应用。
ABS 在汽车行业中应用较多,但在新能源汽车中,由于其自身阻燃性能不佳,高温稳定性差,燃烧时会产生不良现象,所以不能直接用于汽车零部件。目前,用于汽车零部件的常见阻燃材料类型还有 PA、PBT 等,以及由它们组成的各种改性材料和复合材料。在新能源汽车不断发展的背景下,对材料的阻燃性能要求持续提高。
PA(聚酰胺)和 PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)在新能源汽车高压系统上有着关键的应用。电动汽车和充电桩等领域的部件通常处于高温、强电流和高压环境下,对绝缘性能的要求极高,还要避免漏电起痕。PA6、PA66 和 PBT 的化合物已经在电子电气行业应用了几十年,包括连接器、壳体、断路器、接线端子等。
新能源汽车用到的高分子材料种类丰富,每种材料都有其独特的性能和应用场景。随着新能源汽车行业的持续发展,对这些材料的阻燃性能要求必将不断提升,未来将会有更多创新的材料和应用涌现,以满足新能源汽车日益增长的安全和性能需求。
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