汽車材料阻燃要求及應用現狀分析

孫建亮，云 洋，宋 濤，張 瑾

（中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300）

前言

隨著汽車工業的快速發展，用于代步或運輸貨物的汽車已成為人們不可缺少的工具。汽車帶來便利的同時也帶來安全事故，如車禍、自燃等。由于車輛空間小、內飾材料易燃等特點，一旦車輛發生火災，很難控制火勢，往往危及車上乘客的生命安全及財物安全。其防火安全也應該引起廣大使用者的關注[1]。

汽車火災的原因很多，一般分為：（1）汽車本身原因，主要包括暴力改裝、加裝、保養不當等造成的電氣故障、油品泄露以及機械摩擦等因素；（2）外部原因，主要包括汽車之間碰撞或翻車、放火、遺留火種等因素。新能源汽車由于裝載高能量的動力電池，其起火原因主要是碰撞擠壓或穿刺動力電池及其部件造成短路、高溫導致電池熱失控、快充帶來的大電流等原因。

圖1 傳統汽車起火原因及占比

汽車材料必須要有很好的延燒和阻燃性能，為駕乘人員提供一定的生存和逃生時間。發達國家對此制定了嚴格的法規，如：美國聯邦法規FMVSS 571.302、國際標準化組織ISO 3795以及歐洲會議理事會指令 95/28/EC針對汽車內飾材料的燃燒特性均有規定，我國也制定了相應的法規標準[2-5]。

本文梳理我國汽車材料阻燃相關標準，并調研國內主要汽車企業，對國內汽車材料的阻燃現狀作分析，供相關技術人員參考。

1 汽車材料阻燃標準要求

由于阻燃材料在火災中的燃燒行為非常復雜，單一的燃燒測試方法不能完全描述其燃燒性能，因此需要從多方面更完備地評價阻燃材料的阻燃性能。水平/垂直燃燒速度、氧指數、煙密度是常用的燃燒評價指標。

我國有關汽車材料阻燃性的標準有強制性國標、行標、團標和企標，本文主要對國標做一梳理分析。

1.1 GB 8410—2006 汽車內飾材料的燃燒特性

該標準規定[6]：汽車內飾材料在相關測試條件下不燃燒或水平燃燒速度不大于100 mm/min。

美國聯邦機動車安全標準FMVSS 571.302《汽車內飾材料的燃燒性能》規定：試樣不燃燒或火焰在樣品上水平燃燒的速度不超過102 mm/min。

中美兩國標準對汽車內飾材料的要求大致相當，不大于100 mm/min的燃燒速度，車用內飾材料很容易達到，幾乎不用添加任何阻燃劑或阻燃處理就能滿足要求。當汽車火災發生時，幾乎起不到阻燃的作用，反而是“助燃”。因此，有部分主機廠已經提高要求，要求燃燒速度在70 mm/min以下。

1.2 GB 7258—2017機動車運行安全技術條件

該標準對汽車材料的阻燃要求較高且全面，如電器導線應具有阻燃性能；客車發動機艙內和其它熱源附近的線束應采用耐溫不低于125 ℃ 的阻燃電線，其他部位的線束應采用耐溫不低于100 ℃的阻燃電線，波紋管應達到 GB/T 2408—2008 的表1規定的 V-0級。在內飾材料方面要求：汽車駕駛室和乘員艙所用的內飾材料應采用阻燃性符合 GB 8410規定的阻燃材料，其中客車內飾材料的燃燒速度應小于等于70 mm/min。發動機艙或其他熱源（如緩速器或車內采暖裝置，但不包括熱水循環裝置）與車輛其他部分之間應安裝隔熱材料，用于聯接隔熱材料的固定夾、墊圈等也應防火。對設有乘客站立區的客車和發動機后置的其他客車，其發動機艙使用的隔音、隔熱材料應達到 GB 8410 規定的 A 級的要求[7]。

表1 國內外主要標準對燃燒速率的規定

1.3 GB 32086—2015 特定種類汽車內飾材料垂直燃燒特性技術要求和試驗方法

該標準適用于運載超過22名乘客的M3類汽車內飾用窗簾、遮陽簾或其他內部懸掛材料，不適用于有站立乘客的城市客車，要求垂直燃燒速度不大于100 mm/min[8]。

1.4 GB 24407—2012 專用校車安全技術條件

該標準規定了專用校車的內飾材料按GB 8410規定的方法進行實驗測試，材料的最大水平燃燒速度應大于 70 mm/min；內飾材料的氧指數OI≥22%；塑料類內飾材料煙密度等級（SDR）≤75，試驗方法按GB/T 8627—2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法》的規定執行[9]。

1.5 GB 18384—2020 電動汽車安全要求

電動汽車內飾材料阻燃性能與傳統汽車的內飾阻燃標準要求一致，需符合GB 8410的要求[10]。

1.6 GB 38032—2020 電動客車安全要求

《電動客車安全要求》對B級電壓部件所用絕緣材料阻燃性能提出要求：水平燃燒滿足GB/T 2408—2008規定的HB級，垂直燃燒滿足GB/T 2408—2008規定的V-0級。可充電儲能系統（或安裝艙體）與客艙之間應使用阻燃隔熱材料的燃燒特性應符合GB 8624—2012中規定的A級要求，并且在300 ℃時導熱系數應不大于 0.04 W/（m·k）[11]。

1.7 GB/T 30512—2014 汽車禁用物質要求

該標準要求汽車及其零部件產品中每一均質材料中的多溴聯苯、多溴二苯醚（十溴二苯醚除外）的質量百分數不得超過0.1%[12]。目前該標準正在修訂為強制性國標。鹵系阻燃劑是最早使用的一類阻燃劑，由于其價格低廉，添加量少，與合成材料的相容性和穩定性好，能保持阻燃劑制品原有的理化性能，是目前世界上產量和使用量最大的有機阻燃劑。但是由于環保因素，各國正在縮減鹵系阻燃劑的用量。由于多溴聯苯/多溴二苯醚的毒性，目前，阻燃劑行業正在尋找合適的替代品，主要有無機阻燃劑、磷系阻燃劑、銻系阻燃劑、鉬系阻燃劑和硼系阻燃劑等[13]，其中，氫氧化鎂、氫氧化鈉、紅磷等會造成高聚物的機械加工性能變差，在汽車行業使用較少。

2 我國汽車阻燃材料使用現狀

筆者通過問卷、電話、微信等方式調研了國內主要汽車生產企業，了解汽車主機廠使用阻燃材料的現狀。通過調研發現：（1）目前大部分主機廠比較關注汽車防火阻燃性能，并能夠達到我國汽車阻燃國家標準的要求，有少量的企業要求高于國標要求；（2）被調查企業不樂意在防火阻燃方面追加成本；（3）對車用阻燃劑種類不是很關心，只要達到燃燒性能和禁用物質要求即可。

目前，近七成的主機廠要求內飾材料的阻燃性能符合GB 8410的要求，即不燃燒或水平燃燒速度不大于 100 mm/min，也有30%的車企采用更高的標準：水平燃燒速度在60～70 mm /min以下，相當于客車的內飾國標要求。

圖2 我國主機廠阻燃標準現狀

主機廠采用的防火技術主要是內飾材料采用阻燃材料，新能源汽車動力電池及其殼體材料、電器電路材料添加阻燃劑，采用導熱或隔熱材料、消減起火隱患。要求供應商提供部件/材料的阻燃性能檢測報告是主機廠的主要管控措施，也有半數主機廠委托第三方檢測機構進行檢測。

3 結論

目前，我國汽車主機廠遵守汽車阻燃相關國家標準，并制定相應管控措施，確保供應商提供的材料合規。

GB 8410—2006要求相對低一些，內飾材料很容易滿足，且沒有氧指數、煙密度等指標參數。與此相比，GB 24407—2009 要求相對高一些：水平燃燒速率不大于70 mm/min，并增加了內飾材料燃燒性能的氧指數、煙密度指標。

動力電池熱失控是新能源汽車起火的主要原因。電池的熱失控是機理復雜、危害嚴重的電動汽車安全問題，是目前亟需解決的問題。采用何種結構、哪一種材料/工藝能夠有效防止電池起火，避免不必要的損失，是目前汽車行業關注的熱點。