圈絨面料阻燃性能分析與應(yīng)用

黃國華

【摘 要】文章主要介紹了圈絨三合一面料復(fù)合體材料在汽車軟頂襯上的應(yīng)用及工藝與配方，通過相關(guān)實驗數(shù)據(jù)舉證，圈絨面料各材料成分在汽車軟頂中的阻燃性能良好，給后續(xù)三合一軟頂面料在整車阻燃管控中提供一定的參照管控指南，為后續(xù)更有效地管控材料在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用及達到國家整車法規(guī)要求提供參考。

【關(guān)鍵詞】三合一面料;阻燃性能;整車法規(guī)

【中圖分類號】TS195.592 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）04-0109-02

0 前言

隨著中國汽車制造業(yè)的發(fā)展，消費者對汽車品質(zhì)的需求提升，車內(nèi)環(huán)境的舒適性、安全性受到更多關(guān)注，也成為車市新的競爭賣點。國內(nèi)生產(chǎn)銷售的車輛需滿足《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》（GB 8410）要求，因此整車內(nèi)飾作為汽車重要的感官區(qū)域，除了舒適的外觀和乘坐感受外，阻燃安全性能是必須管控的課題。近年來，市場反饋及整車自燃等事件頻發(fā)，也給社會帶來了一定的警示。作為法規(guī)強制功能件，如何更好地監(jiān)控內(nèi)飾阻燃符合法規(guī)是設(shè)計者義不容辭的責任。

1 軟頂襯三合一面料各材料構(gòu)成分析

1.1 圈絨三合一面料組成結(jié)構(gòu)

面料結(jié)構(gòu)采用的是6種材質(zhì)的復(fù)合體，層級結(jié)構(gòu)多，膠水層多，其中膠水是丙烯酸類水性膠，該膠水固化后為丙烯酸聚合物，膠水只能添加少量的無機阻燃劑，如添加過多則會降低剝離強度，因此膠水固化層是一種易燃的物質(zhì)，在生產(chǎn)的過程只能通過加入一定的無機阻燃劑調(diào)整阻燃的效果。

1.2 聚氨酯泡沫材料

聚氨酯泡沫塑料，是由多異氰酸酯和多羥基化合物在一定條件下，經(jīng)聚合反應(yīng)后產(chǎn)生氨基甲酸酯基為主的高分子化合物。三合一面料中間的海綿屬于軟質(zhì)類海綿，它具有一定的彈性、柔軟性、伸長率和壓縮強度，質(zhì)輕，吸音降噪好，分子穩(wěn)定，具有較好的耐磨性，加上海綿本身特性有較好的回彈和隔熱功能，因此三合一軟頂面料使用此材料，在生產(chǎn)過程可以采用平泡或垂泡工藝生產(chǎn)，通過添加一定的阻燃劑實現(xiàn)海綿阻燃的控制，但在施工工藝中，受到排氣和發(fā)泡工藝的影響，各處氣泡孔存在性能不穩(wěn)定的情況。從聚氨酯海綿材料分析，由于發(fā)泡工藝的特性，即發(fā)泡過程中受到重力和溫度分布不均因素影響，造成泡體的泡孔大小不一、密度不均，加上發(fā)泡過程排氣工藝需要，海綿片材各區(qū)域泡孔大小差異加大，海綿燃燒時因泡孔大小不同接觸氧氣的濃度不一，燃燒速率不同，導(dǎo)致燃燒過程不穩(wěn)定，因此控制阻燃劑和采用先進的工藝，增加產(chǎn)品成本，引入高端原材料，可以更好地控制其相對穩(wěn)定性。

1.3 三合一軟頂面料

三合一軟頂面料主要采用圈絨布，其主要成分為聚酯纖維原絲，供應(yīng)商采購回原絲后經(jīng)過編機編織成指定的織物紋路，面料的阻燃主要依靠在原絲上增加阻燃劑形成阻燃保護膜層。編織后需要進行拉毛工藝形成圈絨效果，導(dǎo)致面料的原絲經(jīng)過拉毛后阻燃膜層被破壞，加之面料經(jīng)過拉毛圈絨后，產(chǎn)生了大量的間隙，孔隙率增加，在燃燒過程增加了氧氣的內(nèi)含量，從而加劇了燃燒。如果需要確保面料的阻燃性能穩(wěn)定，我們需要在原絲織造環(huán)節(jié)、原絲拉絲過程考慮增加阻燃劑提高原絲的阻燃，這也導(dǎo)致了材料成本過高。目前，原絲制絲都是在一些大的石化廠，控制阻燃更需要在源頭煉絲環(huán)節(jié)考慮。

1.4 EVA材料

EVA材料主要是乙烯與乙酸乙烯的共聚物，其生產(chǎn)過程經(jīng)過發(fā)泡密煉，密煉過程氣壓不足及保壓時間不夠時就會導(dǎo)致助劑分配不均泡孔不一，燃燒時不穩(wěn)定;此外，EVA發(fā)泡后是方泡通過熱熔粘貼在一起切成卷材，由于熱熔接頭處不能保證完全齊平，在與海綿復(fù)合時也會存在縫隙，導(dǎo)致燃燒過程不穩(wěn)定。

1.5 燃燒后的物質(zhì)

圈絨布燃燒后釋放出碳水化合物;膠水及聚氨酯海綿燃燒后釋放出氰基類氣體及二氧化碳、二氧化氮等化合物;EVA燃燒會產(chǎn)生碳水化合物，并具有燃燒熔滴現(xiàn)象，聚集了更多的聚合物。3種物料單體都阻燃，但復(fù)合后燃燒過程增加了材料的聚合溫度，使得組合后的3種低密度、多孔隙的蓬松材料燃燒中相互促進從而加速燃燒，導(dǎo)致了3種單體材料即使阻燃合格，復(fù)合后依然會出現(xiàn)局部不合現(xiàn)象而造成同批次面料阻燃不穩(wěn)定的問題。

2 圈絨三合一面料在阻燃性能的改善

阻燃劑是一種用來改善材料抗燃性的高分子材料，通過添加阻燃劑可以有效降低材料被引燃的可能，同時能夠更有效地控制和抑制火焰燃燒速度，是一種工業(yè)制造過程常用的化學助劑。阻燃劑種類多，包含無機阻燃劑、有機阻燃劑、高分子阻燃劑幾大類，主要是硼、氮、磷、銻、硫、氟、氯、溴等元素。在原材料環(huán)節(jié)，需要通過增加阻燃劑到材料中。在阻燃劑的選擇上，要充分考慮對環(huán)境的影響，選擇無毒且符合國家環(huán)保要求的阻燃劑進行生產(chǎn)，從而有效地確保阻燃和環(huán)保安全。

阻燃性能的檢測方法包括水平和垂直燃燒試驗方法。水平測試方法是在實驗室條件下測試試樣水平支撐下的燃燒性能，具體的檢測設(shè)備和方法可以參照GB 8410—2006檢測標準。垂直燃燒法是在規(guī)定條件下，對垂直放置具有一定規(guī)格的試樣施加火焰作用后燃燒進行分類的一種方法，檢測可參看GB 32086—2015標準。兩種標準根據(jù)需要選擇確定，但從測試條件和測試數(shù)據(jù)看，垂直燃燒相對水平燃燒要求更嚴格，相關(guān)測試區(qū)別對照見表1。

汽車配件在汽車總量份額中占比高達10%，阻燃性能作為內(nèi)飾材料最重要的安全特性，利用阻燃劑可以賦予更好的阻燃性能，而阻燃劑中部分品種本身有毒，燃燒時產(chǎn)生有毒物質(zhì)，并帶有致癌性能，因此限制阻燃劑的使用量及使用品類都是關(guān)鍵課題，重點研究溴系列阻燃劑的替代方案也是行業(yè)發(fā)展的重點課題。如何達到阻燃與成本，經(jīng)濟與生態(tài)相平衡，在后續(xù)的研究課題還需化工行業(yè)領(lǐng)域重點突破。

3 結(jié)論

三合一軟頂圈絨面料作為汽車重要的內(nèi)飾件，除了自身的功能外，汽車材料的舒適性、安全性至關(guān)重要。三合一面料各材料通過調(diào)整配方、優(yōu)化工藝、優(yōu)選原材料，可大幅降低燃燒速度和提高阻燃性，從而達到汽車內(nèi)飾材料的環(huán)保要求，但因成本及工藝局限，加上多種材料的疊加因素相互影響，也存在較多的可變性。

目前，紡織行業(yè)在三合一軟頂圈絨面料上的研究取得突破，在高分子纖維中加入有機或無機物質(zhì)，通過加入各種小分子助劑進行纖維材料改性，通過改性配方優(yōu)化纖維織物的性能。例如：在PP纖維絲內(nèi)加入SiO2，經(jīng)編織梳理織造后制成地毯和頂襯面料，能提升原材料的阻燃性能。通過不同比列的添加可以得到不同的阻燃效果。這些改善措施因成本問題目前還不能批量用于市場，相信在不久的將來一定會有更好的阻燃劑替代方案。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]