汽车轻量化的发展，推动了高分子材料在汽车工业中的广泛应用，在汽车内饰材料、承重零部件，以及新能源动力电池等零部件中均能看到高分子材料应用的身影。由于汽车的特殊使用要求，在性能方面，阻燃防火性是非常重要的一点。

大部分高分子材料的阻燃性能并不理想，因此应用于汽车零部件时均需要对其进行阻燃改性，制备成具有阻燃性能的高分子材料，将其极限氧指数(LOI)提升至25.0%～35.0%，有效提升汽车安全指数。

阻燃PP高分子材料在我国起步较晚，但发展很快。近年来增长迅猛的新能源汽车行业更是直接推动了阻燃PP需求量的快速增长。本文为大家具体介绍车用塑料“用量之王”PP阻燃高分子材料在汽车零部件上的研究进展。

一. 高分子材料的阻燃机理

温度、可燃物以及氧气是燃烧发生的三要素。阻燃可通过减缓或阻止一个或多个要素来实现。高分子材料阻燃机理一般分为气相阻燃、凝聚相阻燃和中断热交换阻燃三种。

（1）气相阻燃机理:

气相阻燃系统指在气相中使燃烧中断或延缓链式燃烧反应的阻燃作用。

▶1.阻燃材料受热或燃烧时能产生自由基抑制剂，从而使燃烧链式反应中断。

▶2.阻燃材料受热或燃烧时生成细微粒子，它们能促进自由基相互结合以中止链式燃烧反应。

▶3.阻燃材料受热或燃烧时释放出大量的惰性气体或高密度蒸汽，使燃烧窒息，燃烧过程被终止。

（2）凝聚相阻燃机理:

凝聚相阻燃指在凝聚相中延缓或中断阻燃材料热分解而产生的阻燃作用。

▶1.阻燃剂在凝聚相中延缓或阻止可产生可燃气体和自由基的热分解。

▶2.阻燃材料中比热容较大的无机填料，通过蓄热和导热使材料不易达到热分解温度。

▶3.阻燃材料燃烧时在其表面生成多孔炭层，此层难燃、隔热、隔氧，阻断了可燃气体和热量的扩散，减缓或终止了高分子材料的燃烧。

（3）中断热交换阻燃机理:

将阻燃高分子材料燃烧产生的部分热量转移走，降低可燃物的温度使其低于材料热分解温度，不能维持产生挥发性物质，从而达到阻燃的目的。

二. PP阻燃高分子材料在汽车应用上的研究进展

聚丙烯( PP)由于具有优异的耐化学腐蚀性、加工过程简单、成本低、结晶度高、结构规整、优异的力学性能等优点，广泛应用于汽车仪表盘、电池包外壳、座椅护板、保险杠等零部件。

PP保险杠

目前，国内外对汽车PP阻燃材料改性研究主要围绕对聚丙烯基体进行，同时通过添加低毒、无卤阻燃剂，开发具有优异力学性能和阻燃功效的PP复合材料，以满足汽车零部件的阻燃需求。

未添加阻燃剂之前的PP阻燃性能较差，LOI仅为17.8%,进行相应的改性之后，LOI可超过25%。随着严苛的环保政策的施行，以及无卤化推广，高分子材料用阻燃剂无卤化已是大势所趋。

1. LGF增强型无卤阻燃PP复合材料

这是一款无卤阻燃PP热塑性纤维复合材料，具有优异的抗冲击性能、耐疲劳性能，其阻燃性能达到V0级，广泛用于汽车电池槽，目前已在奇瑞、吉利、北汽等品牌车型中获得使用。

制备过程

以聚丙烯为基体，以长玻纤维（LGF）为填充材料，加入磷氮系无卤膨胀型阻燃剂、三聚氰胺尿酸盐、多聚膦酸密胺盐，采用双母粒制备法，分别制备长玻纤维、长玻纤母粒和无卤阻燃母粒，将两者混合均匀后直接注塑制得阻燃PP制品。

IFR 因其对PP加工具有流动性，低密度优势影响最小且具有优异的阻燃效率，以及用量少和低烟无毒等优点，被认为是无卤阻燃 PP中最优前景的发展方向之一。

2.玻纤增强无卤环保膨胀型阻燃PP复合材料

制备过程

复合阻燃剂由 APP、三聚氰胺 ( MEL)、季戊四醇 ( PER) 组成膨胀型 IFR阻燃剂体系。将 N－P 复合膨胀型阻燃剂添加到玻璃纤维和乙烯－辛烯共聚物增强和增韧的聚丙烯材料中，通过垂直燃烧实验发现，当添加的N－P复合阻燃剂质量分数大于10%时，所制备的 PP 材料 UL－94 等级达到 V0 级，且可以将 PP 的弯曲强度提高至 94.0MPa，拉伸强度提升至 70.3MPa。

该阻燃 PP 材料可用于汽车发动机冷却风扇和汽车蓄电池外壳的阻燃等。

3.高抗冲击无卤阻燃 PP 复合材料

制备过程

利用聚磷酸铵( APP)、季戊四醇 ( FER) 、硼酸锌 ( B2O6Zn3 ) 和凹凸捧土复配制备。

将复合型阻燃剂其添加到 PP 材料中阻燃性能测试发现，当PP用量为55%～80% ，APP用量为15%～30% ，FER为3%～7%,硼酸锌用量为2%～4% ，凹凸捧土用量为1%～4%时，PP 复合材料拥有优异的阻燃性能，还具有较高的冲击强度。

该阻燃PP材料可用于汽车保险杠以及内饰材料等零部件阻燃。

制备具有高阻燃效率、耐高温、难迁移、与聚合物的相容性好、不释放有毒有害物质且价格低廉等特性的阻燃高分子材料将是未来阻燃高分子材料的研究重点。

图文来源：《汽车零部件用阻燃高分子材料的应用研究进展》、《汽车内饰用阻燃塑料》、《阻燃高分子材料的研究进展及其在工程领域的应用》、《剑麻纤维/聚丙烯复合材料的制备及应用研究》、新材料研习社
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