ABS, PC, PP... Quels matériaux ignifuges sont utilisés dans les composants automobiles ?
Actuellement, les matériaux polymères sont omniprésents dans les composants automobiles tels que les pièces sous le capot et les batteries des véhicules à énergies nouvelles. L'application de matériaux polymères dans les pièces automobiles et la demande d'amélioration de la sécurité des véhicules ont favorisé le développement de matériaux polymères ignifuges. Les matériaux polymères ignifuges actuellement utilisés sont principalement à base de PP, PU, ABS et PC. Les matériaux composites (alliages), PA, PBT et PMMA sont également utilisés en fonction des exigences spécifiques des composants automobiles.
1. PP ignifuge
Le polypropylène (PP) est le matériau polymère le plus utilisé dans les plastiques automobiles. Il offre une excellente résistance chimique, un traitement simple et un faible coût, ce qui le rend adapté aux tableaux de bord de voiture, aux boîtiers de batteries, aux panneaux de porte, aux piliers, aux panneaux de dossier de siège, aux pare-chocs, etc. Cependant, le PP a une faible inflammabilité avant l'ajout de retardateurs de flamme, avec un indice limite d'oxygène (LOI) de 17,8 %, le rendant inflammable après allumage. Les recherches actuelles sur le PP ignifuge pour les applications automobiles, tant au niveau national qu'international, se concentrent sur la modification de la matrice en polypropylène. Simultanément, en ajoutant des ignifugeants à faible toxicité et sans halogène, des composites de polypropylène dotés d'excellentes propriétés mécaniques et d'effets ignifuges sont développés pour répondre aux besoins ignifuges des pièces automobiles.
Les retardateurs de flamme adaptés au polypropylène sont principalement des types d'additifs. Ceux-ci comprennent des retardateurs de flamme à base d'halogènes (syrgistes bromés ou brome-antimoine), des retardateurs de flamme à base de charges inorganiques, du polyphosphate de mélamine, du cyanurate de mélamine, des phosphazènes et des esters de phosphate. Avec la mise en œuvre de politiques environnementales strictes et l’adoption généralisée d’exigences sans halogène, l’évolution vers des retardateurs de flamme sans halogène pour les matériaux polymères est devenue une tendance inévitable.
2. ABS ignifuge L'
ABS est un matériau typique adapté à la peinture automobile en raison de sa forte durabilité et de sa résistance à la corrosion sur les surfaces en plastique, et il est également utilisé dans la production de composants automobiles. La résine ABS ne contient que des éléments C, H et O, ce qui entraîne une mauvaise stabilité à haute température et une combustion facile. Le processus d'allumage produit également des gaz odorants et des particules de fumée noire, ce qui présente des risques pour la sécurité s'il est utilisé directement dans les pièces du véhicule. Par conséquent, le caractère ignifuge et la résistance à la chaleur doivent être modifiés avant utilisation.
Les retardateurs de flamme halogénés offrent une efficacité élevée, les types bromés offrant généralement un meilleur retardateur de flamme que les retardateurs de flamme chlorés, malgré de plus grandes préoccupations environnementales. Cependant, en raison de leur effet ignifuge exceptionnellement remarquable et de leur faible coût, les retardateurs de flamme bromés restent importants dans certaines régions où les normes et les matériaux sont stricts en matière d'ignifugation. Environ 70 % des produits électroniques utilisent des retardateurs de flamme bromés, le décabromodiphényléthane étant principalement utilisé pour l'ABS. Néanmoins, avec la popularisation des exigences respectueuses de l'environnement sans halogène, l'application de retardateurs de flamme sans halogène, phosphore et azote sur l'ABS, attire également l'attention.
Le mélange à l'état fondu de l'ABS avec du polycarbonate (PC) donne des composites PC/ABS. Ce matériau combine les avantages de l'ABS et du PC, avec une température de distorsion thermique et une stabilité élevées, tout en améliorant la transformabilité. L'alliage PC/ABS est actuellement l'alliage de résine avec le rendement le plus élevé et le taux de croissance le plus rapide, applicable aux tableaux de bord de voiture, aux batteries, aux pièces de carrosserie automobile et à d'autres composants. La résine PC elle-même est un matériau ignifuge et auto-extinguible avec un indice UL94 V-2. Cependant, son caractère ignifuge diminue lorsqu'il est mélangé à l'ABS, ce qui nécessite une modification ignifuge avant utilisation dans les pièces automobiles. Actuellement, les retardateurs de flamme couramment utilisés pour la modification des alliages PC/ABS comprennent les retardateurs de flamme halogénés, les retardateurs de flamme à base de phosphore et les nano retardateurs de flamme.
3. PC ignifuge
En tant que l'un des cinq principaux plastiques techniques, le polycarbonate (PC) est utilisé dans la production de composants automobiles en raison de sa haute résistance, de sa haute résistance aux chocs, de sa résistance à la chaleur et d'autres avantages. Les exemples incluent les tableaux de bord automobiles, les systèmes d'éclairage, les panneaux chauffants, les dégivreurs et les pare-chocs en alliages PC. Avec l'augmentation de la consommation, le développement de véhicules à énergie nouvelle et la tendance à l'allègement, la demande intérieure de PC augmente également. Le PC lui-même possède un certain pouvoir ignifuge, offrant des avantages par rapport aux polymères courants comme le PE et le PP, avec une LOI de 21 % à 24 % et un indice UL94 V-2. Cependant, dans les domaines d'application où les exigences en matière d'ignifugation sont relativement élevées pour les composants automobiles, ces performances sont insuffisantes et nécessitent une modification ignifuge.
Les ignifugeants bromés peuvent améliorer considérablement le caractère ignifuge du PC, en utilisant généralement le décabromodiphényléther (DBDPO), le tétrabromobisphénol A (TBBPA), etc. Cependant, les matériaux ignifuges bromés ont tendance à se décomposer à haute température, générant des gaz corrosifs pouvant endommager les pièces automobiles. De plus, l’ajout de retardateurs de flammes bromés affecte sérieusement la transparence du PC et ne répond pas aux exigences des politiques environnementales. Actuellement, les retardateurs de flamme à base de phosphore les plus largement utilisés dans les produits PC industrialisés sont principalement le TPP (triphénylphosphate), le RDP (résorcinol bis(diphényl phosphate)) et le BDP (bisphénol A bis(diphényl phosphate)). Le TPP est solide à température ambiante avec une faible stabilité thermique, a tendance à se volatiliser aux températures de traitement du PC et n'exerce qu'un effet ignifuge en phase gazeuse. Le RDP et le BDP sont des liquides à température ambiante avec une bonne stabilité thermique, capables d'exercer des effets ignifuges à la fois en phase gazeuse et en phase condensée. De plus, le BDP présente une bonne compatibilité avec le PC et peut agir comme plastifiant. Par conséquent, le système PC/BDP est devenu un système largement utilisé, avec un taux d’addition BDP typique de 10 %.
De plus, les composés contenant du silicium, en tant que nouvelle génération de retardateurs de flamme respectueux de l'environnement, attirent progressivement l'attention en raison de leur haute efficacité, de leur faible toxicité, de leurs caractéristiques non polluantes et de leur impact minimal sur le traitement et les propriétés physiques du PC, comme les polysiloxanes. La sélection de retardateurs de flamme pour les PC automobiles s'oriente également vers un environnement sans halogène, améliorant les performances globales du PC en ajoutant divers additifs ou en créant des retardateurs de flamme composites. De plus, en utilisant des composites avec ABS, PBT, etc., la capacité de transformation et le caractère ignifuge du PC peuvent également être améliorés de manière optimale.
4. Autres matériaux polymères ignifuges
Le PP, le PU, l'ABS et le PC sont actuellement les principaux matériaux polymères ignifuges utilisés dans la production de composants automobiles. De plus, les matériaux composites préparés en mélangeant à l’état fondu deux ou plusieurs polymères sont également largement utilisés aujourd’hui. Les exemples incluent PC/ABS, PC/PBT, PC/composites ignifuges, etc.
