汽车材料阻燃性能研究及阻燃纤维在汽车中的应用趋势

汽车材料阻燃性能研究及阻燃纤维在汽车中的应用趋势

随着汽车工业的飞速发展，汽车——无论是通勤还是货物运输——已成为人们生活中不可或缺的工具。汽车在带来便利的同时，也存在着安全隐患，例如交通事故和车辆自燃。由于车内空间狭小且内饰材料易燃，一旦发生火灾，往往难以控制，危及乘客的生命和财产安全。因此，车辆的消防安全应是用户高度重视的问题。

车辆起火的原因通常可分为以下几类：
（1）车辆相关因素，包括电气故障、燃油泄漏以及因改装、安装或维护不当造成的机械摩擦。
（2）外部因素，例如碰撞、翻车、纵火或无人看管的点火源。

新能源汽车配备高能量密度动力电池，由于碰撞、刺穿、高温热失控或快速充电时电流过大等原因造成的短路，特别容易发生火灾。

01 汽车材料阻燃性研究

阻燃材料的研究始于19世纪末的美国。近年来，随着技术的进步，对汽车内饰材料阻燃性能的研究需求也日益增长，主要集中在以下几个方面：

首先是阻燃理论研究。近年来，我国研究人员非常重视对各种纤维和塑料的燃烧机理以及阻燃剂的应用进行研究。

其次，阻燃材料的研发。目前，多种阻燃材料正在研发中。在国际上，PPS、碳纤维和玻璃纤维等材料已成功应用于各个行业。

第三，阻燃织物的研究。阻燃织物生产简便，性能高效。虽然阻燃棉织物已经发展成熟，但中国对其他阻燃纺织品的研究仍然有限。

第四，阻燃材料的法规和测试方法。

汽车内饰材料大致可分为三类：

1. 纤维基材料（例如座椅、地毯、安全带）——使用最广泛且与乘客直接接触的材料。
2. 塑料基材料。
3. 橡胶基材料。

纤维类材料易燃且与乘客距离很近，一旦发生火灾，将构成重大风险。此外，一些车辆部件，例如电池和发动机，也位于纺织材料附近，这增加了火势蔓延的可能性。因此，研究汽车内饰材料的阻燃性能对于延缓燃烧、为乘客争取更多逃生时间至关重要。

02 阻燃纤维的分类

在工业纺织品应用中，汽车纺织品占据了相当大的份额。一辆普通乘用车大约包含20-40公斤的内饰材料，其中大部分是纺织品，包括座椅套、坐垫、安全带和头枕。这些材料与驾驶员和乘客的安全息息相关，因此必须具备阻燃性能，以减缓火焰蔓延并延长逃生时间。

阻燃纤维可燃性纤维是指接触火源后不会点燃或燃烧不完全的纤维，它们产生的火焰极小，一旦火源移除便会迅速自熄。极限氧指数（LOI）通常用于衡量可燃性，LOI高于21%表示可燃性低。

阻燃纤维分为两大类：

1. 本征阻燃纤维
   这些纤维的聚合物链中含有内置的阻燃基团，可增强热稳定性，提高分解温度，抑制可燃气体的产生，并促进炭化。例如：

• 芳纶纤维（例如，对位芳纶、间位芳纶）
• 聚酰亚胺纤维（例如，Kermel、P84）
• 聚苯硫醚（PPS）纤维
• 聚苯并咪唑（PBI）纤维
• 三聚氰胺纤维（例如，Basofil）

间位芳纶、聚磺酰胺、聚酰亚胺和PPS纤维在中国已经实现大规模生产。

1. 改性阻燃纤维
   这些纤维通过添加剂或表面处理获得阻燃性，包括：

• 阻燃聚酯纤维
• 阻燃尼龙
• 阻燃粘胶纤维
• 阻燃聚丙烯

改性方法包括共聚、共混、复合纺丝、接枝和后整理。

03 高性能阻燃纤维在汽车防护中的应用

由于空间限制，汽车阻燃材料必须满足特定要求。与其他应用领域不同，这些材料必须能够抵抗点燃，或者具有可控的燃烧速率（例如，乘用车≤70毫米/分钟）。

此外，还应考虑以下因素：

• 低烟雾浓度和极少的有毒气体排放确保乘客安全。
• 抗静电性能防止因燃料蒸汽或粉尘积聚而引发火灾。

统计数据显示，每辆汽车平均使用20至42平方米的纺织材料，这表明汽车纺织品市场具有巨大的增长潜力。这些纺织品可分为功能性和装饰性两类，由于安全方面的考虑，功能性材料（尤其是阻燃性材料）越来越受到重视。

高性能阻燃纺织品应用于：

• 座椅套
• 门板
• 轮胎帘线
• 安全气囊
• 屋顶衬里
• 隔音和隔热材料

由聚酯、碳纤维、聚丙烯和玻璃纤维制成的无纺布也广泛应用于汽车内饰。

推广阻燃汽车内饰不仅可以提高乘客安全，而且有助于社会福祉。