中國工程院王玉忠:阻燃材料要考慮效能之間的平衡

央廣網北京7月23日訊息(記者王蕊)2021年7月22-24日,吉林省人民政府、長春市人民政府、中國汽車技術研究中心有限公司、中國第一汽車集團有限公司、中國汽車工程學會主辦的“2021年中國汽車創新大會”在吉林省長春市隆重召開。

創新大會以“創新引領未來,科技改變生態”為主題,圍繞汽車技術協同創新、創新生態打造、“卡脖子”技術與前沿關鍵技術研討、投融資服務與技術轉移、技術創新與智慧財產權運營等熱點議題展開研討,共話汽車未來。

大會期間,中國工程院院士王玉忠發表了題為“車用高分子材料的阻燃高效能化”的主旨演講。他表示,“沒有任何一種阻燃體系能包打天下,因為每一種材料燃燒的機理不一樣,我們設計時必須根據材料的燃燒機理設計適應它的一些材料,阻斷燃燒的過程的進行,或者不容易點燃。”

中國工程院王玉忠:阻燃材料要考慮效能之間的平衡

中國工程院院士 王玉忠

以下為演講實錄:

非常高興有這個機會到汽車共和國長子長春市,來參加中國汽車創新大會。高分子材料無論是在汽車行業,還是在其他行業量很大,中國是汽車的生產、使用大國。涉及的材料很多,特別是汽車輕量化對高分子材料需求越來越多,高分子材料與金屬材料相比有巨大的缺陷是易燃,有安全問題,尤其新能源車對火要求更多。今天時間比較短,我簡單把相關的問題給大家作一個介紹。

汽車很多部位都用高分子材料,特別是是轎車,都是高分子材料,除了安全以外,現在汽車內飾材料對VOC要求非常高,特別是體驗感。國內有很多做的非常好的,這裡用了很多高分子材料以外,除了阻燃安全以外,對VOC要求越來越高。材料不僅僅需要火的安全,其他效能也要達到,增加了阻燃功能就會影響其他效能,可能就增加VCO釋放,就會出現問題,所以怎麼協調這些功能是需要解決的。

國內轎車裡的高分子材料用量不多,國外德系汽車、日系汽車用的高分子材料總量比較大,平均一輛車國內不到150公斤,美國用的更少一些,但是趨勢在不斷增加,我們就要考慮到怎麼樣能夠解決這些問題。這些圖片中可以看到發生一些易燃性引發的火災問題,家用汽車的要求低一些,無論怎麼樣,未來包括舒適感、安全感的要求越來越高了。

高分子材料最大的問題會分解成揮發性的易燃物體,產生熱量以後使高分子進一步分解,分解以後又產生易燃的東西,這個迴圈不斷髮生導致高分子燃燒,阻燃在每一個環節希望終止掉,終止以後才能釋放不下去,大的密閉空間,比如公共交通裡面都是空調,是密閉的體系,點燃的時候溫度達到轟然火災就發生了。如果這個階段截止就不會燃燒,這就是阻燃的作用,阻燃不是滅火,而是在前期發揮作用。氫自由基終止掉反應以後,後面就不會發生火災,有些阻燃劑有有毒有害的,所以對這些物質的使用進行了限制,對阻燃的要求就更高了,以前好用的阻燃體系就不能用了,這樣帶來的問題就要考慮到效能之間的平衡,找更有效的,這是我們尋找的體系。

聚氨酯軟泡材料,對煙的抑制有很好的作用。熱釋放最大的問題是希望達到轟然的溫度,每增加1分鐘就有逃離現場的可能性,一氧化碳是非常有毒的材料,我們都是為了降低煙和一氧化碳的釋放。

高透明防火塗層,內飾有很多紡織品,既能夠達到非常好的阻燃效能,又能夠很好的解決VCO問題。我們希望既達到阻燃效果,又疏油疏水“雙疏”。多功能阻燃對汽車內飾來講是很好的材料。還有阻燃聚碳酸酯,我們延遲熱釋放以外希望效能不下降,其他效能都要考慮到,綜合性能要提升,而不是僅僅一個性能,阻燃搞定就完了,但是副作用很多。阻燃氣凝膠材料的效能也非常好,它的保溫效果非常好,氣凝膠很快就會膨脹,有非常好的阻燃效果。聚雙環戊二烯這也是一種很好阻燃材料。

以上是舉了幾個例子,實際我們做的工作很多,我們對各種體系,工程塑膠、通用塑膠、泡沫體系等等我們都在做。這些材料到目前為止沒有任何一種阻燃體系能包打天下,因為每一種材料燃燒的機理不一樣,我們設計時必須根據材料的燃燒機理設計適應它的一些材料,阻斷燃燒的過程的進行,或者不容易點燃,儘可能速度慢,而且很快終止,這是我們要做的工作,所以我們設計不同的材料,發展了新的阻燃原理,能夠得到更好的適用,我們有40餘項目專利得到實施,獲得了很多獎項。

回收迴圈問題大家關注到了,我們不僅僅做阻燃本身,希望做高分子迴圈,特別含阻燃的回收更難,所以我們在實驗室裡做了大量工作,我們做生物基材料等,除了這個以外對回收迴圈做了大量工作,最近我們在這個領域和一些企業正在合作,誰生產東西將來要自己收回來,這樣才能使材料既服務社會各個領域,另外不對環境產生汙染,同時資源再利用,解決碳排放問題,對未來碳達峰、碳中和作出貢獻。這個圖片是我們的團隊,我們希望為國家在高分子安全和迴圈方面作出我們的貢獻,謝謝!

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