ABS, PC, PP... Welche flammhemmenden Materialien werden in Automobilkomponenten verwendet?

ABS, PC, PP... Welche flammhemmenden Materialien werden in Automobilkomponenten verwendet?

Derzeit sind Polymermaterialien in Automobilkomponenten wie Teilen unter der Motorhaube und Batteriepaketen für neue Energiefahrzeuge allgegenwärtig. Der Einsatz von Polymermaterialien in Automobilteilen und die Forderung nach einer Verbesserung der Fahrzeugsicherheit haben die Entwicklung flammhemmender Polymermaterialien vorangetrieben. Derzeit eingesetzte flammhemmende Polymermaterialien basieren hauptsächlich auf PP, PU, ​​ABS und PC. Aufgrund der spezifischen Anforderungen von Automobilkomponenten werden auch Verbundwerkstoffe (Legierungen), PA, PBT und PMMA verwendet.

1. Flammhemmendes PP
Polypropylen (PP) ist das am häufigsten verwendete Polymermaterial in Automobilkunststoffen. Es bietet eine hervorragende chemische Beständigkeit, einfache Verarbeitung und niedrige Kosten und eignet sich daher für Armaturenbretter, Batteriegehäuse, Türverkleidungen, Säulen, Sitzrückseitenverkleidungen, Stoßstangen usw. von Autos. Vor der Zugabe von Flammschutzmitteln weist PP jedoch eine schlechte Entflammbarkeit auf, mit einem limitierenden Sauerstoffindex (LOI) von 17,8 %, wodurch es nach der Entzündung entflammbar ist. Die aktuelle Forschung zu flammhemmendem PP für Automobilanwendungen im In- und Ausland konzentriert sich auf die Modifizierung der Polypropylenmatrix. Gleichzeitig werden durch die Zugabe von halogenfreien Flammschutzmitteln mit geringer Toxizität Polypropylen-Verbundwerkstoffe mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Flammschutzeffekten entwickelt, um den Flammschutzanforderungen von Automobilteilen gerecht zu werden.
Für Polypropylen geeignete Flammschutzmittel sind hauptsächlich Additivtypen. Dazu gehören Flammschutzmittel auf Halogenbasis (bromierte oder Brom-Antimon-Synergisten), Flammschutzmittel mit anorganischen Füllstoffen, Melaminpolyphosphat, Melamincyanurat, Phosphazene und Phosphatester. Mit der Umsetzung strenger Umweltrichtlinien und der weit verbreiteten Einführung von Anforderungen an die Halogenfreiheit ist die Umstellung auf halogenfreie Flammschutzmittel für Polymermaterialien zu einem unvermeidlichen Trend geworden.

2. Flammhemmendes ABS
ABS ist aufgrund seiner hohen Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit auf Kunststoffoberflächen ein typisches Material, das sich für die Automobillackierung eignet und auch bei der Herstellung von Automobilkomponenten verwendet wird. ABS-Harz enthält nur die Elemente C, H und O, was zu einer schlechten Stabilität bei hohen Temperaturen und einer leichten Verbrennung führt. Beim Zündvorgang entstehen außerdem Geruchsgase und schwarze Rauchpartikel, die bei direkter Verwendung in Fahrzeugteilen ein Sicherheitsrisiko darstellen. Daher müssen Flammschutz und Hitzebeständigkeit vor der Verwendung angepasst werden.
Halogenierte Flammschutzmittel bieten eine hohe Effizienz, wobei bromierte Typen trotz größerer Umweltbedenken im Allgemeinen eine bessere Flammhemmung bieten als chlorierte. Aufgrund ihrer außergewöhnlich hervorragenden flammhemmenden Wirkung und geringen Kosten bleiben bromierte Flammschutzmittel jedoch in einigen Bereichen mit strengen Flammschutznormen und Materialien weiterhin führend. Ungefähr 70 % der elektronischen Produkte verwenden bromierte Flammschutzmittel, wobei Decabromdiphenylethan hauptsächlich für ABS verwendet wird. Mit der Verbreitung umweltfreundlicher Anforderungen an die Halogenfreiheit gewinnt jedoch auch die Verwendung von halogenfreien Phosphor-Stickstoff-Flammschutzmitteln für ABS zunehmend an Bedeutung.
Das Schmelzmischen von ABS mit Polycarbonat (PC) ergibt PC/ABS-Verbundwerkstoffe. Dieses Material vereint die Vorteile von ABS und PC, zeichnet sich durch eine hohe Wärmeformbeständigkeit und Stabilität aus und verbessert gleichzeitig die Verarbeitbarkeit. Die PC/ABS-Legierung ist derzeit die Harzlegierung mit der höchsten Leistung und der schnellsten Wachstumsrate und eignet sich für Armaturenbretter, Batteriesätze, Karosserieteile und andere Komponenten von Autos. PC-Harz selbst ist ein flammhemmendes, selbstverlöschendes Material mit der Einstufung UL94 V-2. Seine Flammschutzwirkung nimmt jedoch ab, wenn es mit ABS gemischt wird, was eine flammhemmende Modifizierung vor der Verwendung in Automobilteilen erforderlich macht. Zu den derzeit häufig verwendeten Flammschutzmitteln für die Modifizierung von PC/ABS-Legierungen gehören halogenierte Flammschutzmittel, Flammschutzmittel auf Phosphorbasis und Nano-Flammschutzmittel.

3. Flammhemmendes PC
Als einer der fünf wichtigsten technischen Kunststoffe wird Polycarbonat (PC) aufgrund seiner hohen Festigkeit, hohen Schlagzähigkeit, Hitzebeständigkeit und anderen Vorteilen in der Automobilkomponentenproduktion verwendet. Beispiele hierfür sind Automobil-Instrumententafeln, Beleuchtungssysteme, Heizpaneele, Entfroster und Stoßstangen aus PC-Legierungen. Mit steigendem Verbrauch, der Entwicklung neuer Energiefahrzeuge und Leichtbautrends steigt auch die Inlandsnachfrage nach PCs. PC selbst verfügt über eine gewisse Flammhemmung und bietet mit einem LOI von 21–24 % und einer UL94 V-2-Einstufung Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Polymeren wie PE und PP. In Anwendungsbereichen mit relativ hohen Flammschutzanforderungen an Automobilkomponenten reicht diese Leistung jedoch nicht aus und erfordert eine flammhemmende Modifizierung.
Bromierte Flammschutzmittel können die Flammhemmung von PC erheblich verbessern, wobei üblicherweise Decabromdiphenylether (DBDPO), Tetrabrombisphenol A (TBBPA) usw. verwendet werden. Bromierte flammhemmende Materialien neigen jedoch dazu, sich bei hohen Temperaturen zu zersetzen und ätzende Gase zu erzeugen, die Autoteile beschädigen können. Darüber hinaus beeinträchtigt der Zusatz von bromierten Flammschutzmitteln die Transparenz von PC erheblich und entspricht nicht den Anforderungen der Umweltpolitik. Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Flammschutzmittel auf Phosphorbasis in industrialisierten PC-Produkten hauptsächlich TPP (Triphenylphosphat), RDP (Resorcin-bis(diphenylphosphat)) und BDP (Bisphenol-A-bis(diphenylphosphat)). TPP ist bei Raumtemperatur fest mit geringer thermischer Stabilität, neigt bei PC-Verarbeitungstemperaturen zur Verflüchtigung und übt nur eine flammhemmende Wirkung in der Gasphase aus. RDP und BDP sind bei Raumtemperatur Flüssigkeiten mit guter thermischer Stabilität, die sowohl in der Gasphase als auch in der kondensierten Phase flammhemmende Wirkungen entfalten können. Darüber hinaus ist BDP gut mit PC verträglich und kann als Weichmacher wirken. Daher ist das PC/BDP-System mit einem typischen BDP-Zugabeverhältnis von 10 % zu einem weit verbreiteten System geworden.
Darüber hinaus gewinnen siliziumhaltige Verbindungen als eine neue Generation umweltfreundlicher Flammschutzmittel aufgrund ihrer hohen Effizienz, geringen Toxizität, umweltfreundlichen Eigenschaften und minimalen Auswirkungen auf die Verarbeitung und physikalischen Eigenschaften von PC, wie z. B. Polysiloxane, allmählich an Aufmerksamkeit. Auch bei der Auswahl von Flammschutzmitteln für Automobil-PC geht es um eine halogenfreie Umgebung, wobei die Gesamtleistung von PC durch Zugabe verschiedener Additive oder die Schaffung zusammengesetzter Flammschutzmittel verbessert wird. Darüber hinaus lässt sich durch den Einsatz von Verbundwerkstoffen mit ABS, PBT etc. auch die Verarbeitbarkeit und Flammwidrigkeit von PC optimal verbessern.

4. Andere flammhemmende Polymermaterialien
PP, PU, ​​ABS und PC sind derzeit die wichtigsten flammhemmenden Polymermaterialien, die in der Automobilkomponentenproduktion eingesetzt werden. Darüber hinaus werden heute auch häufig Verbundwerkstoffe verwendet, die durch Schmelzmischen von zwei oder mehr Polymeren hergestellt werden. Beispiele hierfür sind PC/ABS, PC/PBT, PC/flammhemmende Verbundwerkstoffe usw.