汽車(chē)材料阻燃要求及應(yīng)用現(xiàn)狀分析

孫建亮，云 洋，宋 濤，張 瑾

（中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300）

前言

隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，用于代步或運(yùn)輸貨物的汽車(chē)已成為人們不可缺少的工具。汽車(chē)帶來(lái)便利的同時(shí)也帶來(lái)安全事故，如車(chē)禍、自燃等。由于車(chē)輛空間小、內(nèi)飾材料易燃等特點(diǎn)，一旦車(chē)輛發(fā)生火災(zāi)，很難控制火勢(shì)，往往危及車(chē)上乘客的生命安全及財(cái)物安全。其防火安全也應(yīng)該引起廣大使用者的關(guān)注[1]。

汽車(chē)火災(zāi)的原因很多，一般分為：（1）汽車(chē)本身原因，主要包括暴力改裝、加裝、保養(yǎng)不當(dāng)?shù)仍斐傻碾姎夤收?、油品泄露以及機(jī)械摩擦等因素；（2）外部原因，主要包括汽車(chē)之間碰撞或翻車(chē)、放火、遺留火種等因素。新能源汽車(chē)由于裝載高能量的動(dòng)力電池，其起火原因主要是碰撞擠壓或穿刺動(dòng)力電池及其部件造成短路、高溫導(dǎo)致電池?zé)崾Э?、快充帶?lái)的大電流等原因。

圖1 傳統(tǒng)汽車(chē)起火原因及占比

汽車(chē)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(shí)間。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)此制定了嚴(yán)格的法規(guī)，如：美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)FMVSS 571.302、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 3795以及歐洲會(huì)議理事會(huì)指令 95/28/EC針對(duì)汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性均有規(guī)定，我國(guó)也制定了相應(yīng)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)[2-5]。

本文梳理我國(guó)汽車(chē)材料阻燃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并調(diào)研國(guó)內(nèi)主要汽車(chē)企業(yè)，對(duì)國(guó)內(nèi)汽車(chē)材料的阻燃現(xiàn)狀作分析，供相關(guān)技術(shù)人員參考。

1 汽車(chē)材料阻燃標(biāo)準(zhǔn)要求

由于阻燃材料在火災(zāi)中的燃燒行為非常復(fù)雜，單一的燃燒測(cè)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(píng)價(jià)阻燃材料的阻燃性能。水平/垂直燃燒速度、氧指數(shù)、煙密度是常用的燃燒評(píng)價(jià)指標(biāo)。

我國(guó)有關(guān)汽車(chē)材料阻燃性的標(biāo)準(zhǔn)有強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、團(tuán)標(biāo)和企標(biāo)，本文主要對(duì)國(guó)標(biāo)做一梳理分析。

1.1 GB 8410—2006 汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[6]：汽車(chē)內(nèi)飾材料在相關(guān)測(cè)試條件下不燃燒或水平燃燒速度不大于100 mm/min。

美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS 571.302《汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒性能》規(guī)定：試樣不燃燒或火焰在樣品上水平燃燒的速度不超過(guò)102 mm/min。

中美兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車(chē)內(nèi)飾材料的要求大致相當(dāng)，不大于100 mm/min的燃燒速度，車(chē)用內(nèi)飾材料很容易達(dá)到，幾乎不用添加任何阻燃劑或阻燃處理就能滿足要求。當(dāng)汽車(chē)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，幾乎起不到阻燃的作用，反而是“助燃”。因此，有部分主機(jī)廠已經(jīng)提高要求，要求燃燒速度在70 mm/min以下。

1.2 GB 7258—2017機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件

該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車(chē)材料的阻燃要求較高且全面，如電器導(dǎo)線應(yīng)具有阻燃性能；客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)和其它熱源附近的線束應(yīng)采用耐溫不低于125 ℃ 的阻燃電線，其他部位的線束應(yīng)采用耐溫不低于100 ℃的阻燃電線，波紋管應(yīng)達(dá)到 GB/T 2408—2008 的表1規(guī)定的 V-0級(jí)。在內(nèi)飾材料方面要求：汽車(chē)駕駛室和乘員艙所用的內(nèi)飾材料應(yīng)采用阻燃性符合 GB 8410規(guī)定的阻燃材料，其中客車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒速度應(yīng)小于等于70 mm/min。發(fā)動(dòng)機(jī)艙或其他熱源（如緩速器或車(chē)內(nèi)采暖裝置，但不包括熱水循環(huán)裝置）與車(chē)輛其他部分之間應(yīng)安裝隔熱材料，用于聯(lián)接隔熱材料的固定夾、墊圈等也應(yīng)防火。對(duì)設(shè)有乘客站立區(qū)的客車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置的其他客車(chē)，其發(fā)動(dòng)機(jī)艙使用的隔音、隔熱材料應(yīng)達(dá)到 GB 8410 規(guī)定的 A 級(jí)的要求[7]。

表1 國(guó)內(nèi)外主要標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燃燒速率的規(guī)定

1.3 GB 32086—2015 特定種類(lèi)汽車(chē)內(nèi)飾材料垂直燃燒特性技術(shù)要求和試驗(yàn)方法

該標(biāo)準(zhǔn)適用于運(yùn)載超過(guò)22名乘客的M3類(lèi)汽車(chē)內(nèi)飾用窗簾、遮陽(yáng)簾或其他內(nèi)部懸掛材料，不適用于有站立乘客的城市客車(chē)，要求垂直燃燒速度不大于100 mm/min[8]。

1.4 GB 24407—2012 專(zhuān)用校車(chē)安全技術(shù)條件

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了專(zhuān)用校車(chē)的內(nèi)飾材料按GB 8410規(guī)定的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，材料的最大水平燃燒速度應(yīng)大于 70 mm/min；內(nèi)飾材料的氧指數(shù)OI≥22%；塑料類(lèi)內(nèi)飾材料煙密度等級(jí)（SDR）≤75，試驗(yàn)方法按GB/T 8627—2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗(yàn)方法》的規(guī)定執(zhí)行[9]。

1.5 GB 18384—2020 電動(dòng)汽車(chē)安全要求

電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)飾材料阻燃性能與傳統(tǒng)汽車(chē)的內(nèi)飾阻燃標(biāo)準(zhǔn)要求一致，需符合GB 8410的要求[10]。

1.6 GB 38032—2020 電動(dòng)客車(chē)安全要求

《電動(dòng)客車(chē)安全要求》對(duì)B級(jí)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(guī)定的HB級(jí)，垂直燃燒滿足GB/T 2408—2008規(guī)定的V-0級(jí)?？沙潆妰?chǔ)能系統(tǒng)（或安裝艙體）與客艙之間應(yīng)使用阻燃隔熱材料的燃燒特性應(yīng)符合GB 8624—2012中規(guī)定的A級(jí)要求，并且在300 ℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)不大于 0.04 W/（m·k）[11]。

1.7 GB/T 30512—2014 汽車(chē)禁用物質(zhì)要求

該標(biāo)準(zhǔn)要求汽車(chē)及其零部件產(chǎn)品中每一均質(zhì)材料中的多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚（十溴二苯醚除外）的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不得超過(guò)0.1%[12]。目前該標(biāo)準(zhǔn)正在修訂為強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)。鹵系阻燃劑是最早使用的一類(lèi)阻燃劑，由于其價(jià)格低廉，添加量少，與合成材料的相容性和穩(wěn)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(chǎn)量和使用量最大的有機(jī)阻燃劑。但是由于環(huán)保因素，各國(guó)正在縮減鹵系阻燃劑的用量。由于多溴聯(lián)苯/多溴二苯醚的毒性，目前，阻燃劑行業(yè)正在尋找合適的替代品，主要有無(wú)機(jī)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(huì)造成高聚物的機(jī)械加工性能變差，在汽車(chē)行業(yè)使用較少。

2 我國(guó)汽車(chē)阻燃材料使用現(xiàn)狀

筆者通過(guò)問(wèn)卷、電話、微信等方式調(diào)研了國(guó)內(nèi)主要汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，了解汽車(chē)主機(jī)廠使用阻燃材料的現(xiàn)狀。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)：（1）目前大部分主機(jī)廠比較關(guān)注汽車(chē)防火阻燃性能，并能夠達(dá)到我國(guó)汽車(chē)阻燃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，有少量的企業(yè)要求高于國(guó)標(biāo)要求；（2）被調(diào)查企業(yè)不樂(lè)意在防火阻燃方面追加成本；（3）對(duì)車(chē)用阻燃劑種類(lèi)不是很關(guān)心，只要達(dá)到燃燒性能和禁用物質(zhì)要求即可。

目前，近七成的主機(jī)廠要求內(nèi)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(chē)企采用更高的標(biāo)準(zhǔn)：水平燃燒速度在60～70 mm /min以下，相當(dāng)于客車(chē)的內(nèi)飾國(guó)標(biāo)要求。

圖2 我國(guó)主機(jī)廠阻燃標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

主機(jī)廠采用的防火技術(shù)主要是內(nèi)飾材料采用阻燃材料，新能源汽車(chē)動(dòng)力電池及其殼體材料、電器電路材料添加阻燃劑，采用導(dǎo)熱或隔熱材料、消減起火隱患。要求供應(yīng)商提供部件/材料的阻燃性能檢測(cè)報(bào)告是主機(jī)廠的主要管控措施，也有半數(shù)主機(jī)廠委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)論

目前，我國(guó)汽車(chē)主機(jī)廠遵守汽車(chē)阻燃相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并制定相應(yīng)管控措施，確保供應(yīng)商提供的材料合規(guī)。

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

動(dòng)力電池?zé)崾Э厥切履茉雌?chē)起火的主要原因。電池的熱失控是機(jī)理復(fù)雜、危害嚴(yán)重的電動(dòng)汽車(chē)安全問(wèn)題，是目前亟需解決的問(wèn)題。采用何種結(jié)構(gòu)、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(chē)行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。