新材料加持,3C行业焕然一新(下)
阻燃、发泡材料的发展方向
火灾历来都作为重大的安全问题为人们所警惕和防守,而家用电器塑料部件、地毯、织物、墙漆、木质装饰和家具等正是火场中主要的可燃物质。据估计,由电气故障及使用不慎引发的特大火灾占比在50%以上。
对家电部件而言,高分子阻燃技术是一种重要阻燃手段。归根结底,阻燃技术的根本目的就是减少聚合物热和非热灾害。一般来说,阻燃可分为有卤阻燃和无卤阻燃两大类。有卤阻燃会释放有毒烟气,对环境造成污染。因此,在目前的环境下,人们更青睐无卤阻燃技术的发展。
上海化工研究院功能材料事业部副部长叶文先生重点介绍了高分子材料无卤阻燃解决方案。据介绍,无卤阻燃可应用于建筑、电线电缆、交通运输、白色家电、海洋工程、电器开关等多个领域。此外,他还分享了多个无卤阻燃产品及应用案例,比如焦(聚)磷酸哌嗪(PAPP)复配后应用在纯PP树脂体系中,20-22%添加量即可实现UL94V-0(1.6mm)阻燃等级,适用于PP、PE、TPE及PP多种浓度玻纤增强、填料填充体系,有望取代APP成为下一代无卤阻燃剂的核心组分。
展望无卤阻燃的发展方向,叶文提出:一方面,通过配方设计,新组分的引入,可进一步提升阻燃剂的阻燃特性,减少添加量,这对成本控制、性能保持和提高易加工性都有极大帮助;另一方面,现行无卤阻燃剂普遍存在分解温度不高的问题,加工过程中对工艺设备要求相对苛刻,进一步提升阻燃剂耐温性、分散性和相容性,对无卤阻燃剂的推广具有重要意义。
作为车用塑料单一最大品种,PP的发展一向热门,发泡聚丙烯(EPP)也因其各种优良性能而受到众多关注,甚至有有望成为车用泡沫塑料的最大品种。针对聚丙烯发泡材料,中国科学院宁波材料技术与工程研究所高级工程师吴飞先生围绕其特点及应用、制备技术、行业应用现状、未来发展等方面进行了阐述。
目前聚丙烯发泡材料的技术主要集中在釜压发泡技术、挤出发泡技术和模压发泡技术方面。谈及聚丙烯发泡材料的产业现状,吴飞对其在汽车行业、家电行业、常规包装、日用及玩具、功能性用途的应用进行分析,他认为产业机会在于新能源汽车轻量化应用、物流周转托盘化、包装行业EPE/EPS替代和一次性保温隔热用品等方面。
材料的筛选和验证
产品设计中一个很重要的原则就是一致性,不一致的产品会对用户及自身品牌造成极其重大的影响,而认证产品的一致性是指使用认证标志的产品在设计、结构和所使用的关键元器件、材料方面与型式试验样品一致的程度,具体是指以下三个一致:一、认证产品的标志与型式试验检测报告上所标明的应一致;二、认证产品的结构应与型式试验测试时的样品一致;三、认证产品所用的零部件及材料应与型式试验时申报并经认证机构所确认的一致。
对含有非金属材料的产品进行CCC等相关验证时,往往需要对产品材料进行一致性控制。通过对送检样品和抽样样品的红外光谱(IR)、热重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC)等图谱的识别进行对比,可以判定非金属材料是否保持一致性。中国家用电器研究院部件材料所材料分析部部长曹焱鑫先生着重介绍了家电非金属材料的一致性控制,他首先提到,保持产品的一致性离不开对消费者需求、市场准入要求及企业采购需求等多方面的考虑。此外,他还详细阐述了红外光谱(IR)、热重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC)这些一致性控制方法,并对其判定依据进行详细说明。
IR、TG和DSC的判定依据不同,如IR可以根据红外吸收光谱判定送检样品的分子结构;TG主要基于送检样品的质量变化、热稳定性、分解温度、组分分析等判定材料成分;而DSC的主要判定依据是玻璃化转变、熔融、结晶等因素。很多情况下,需要根据具体材料来选定最适合的判定方法,有时甚至需要将多种方法结合使用。
产品召回,在今天已经屡见不鲜。近年来,中国出口的遥控玩具车、手持式搅拌机、收音机、卷发器等产品都曾经历过召回,仅铅含量超标一点就有多个案例,有些是因为焊料中的铅含量超标,有些是因为黄铜及天线和电容器上的塑料中的铅含量超标,有时候甚至直接导致厂家撤离当地市场。
如何才能避免材料失效,规避召回风险?从材料的角度来说,提前做好材料的筛选和验证至关重要。SGS科技电子产品限用物质测试服务部技术主管王富美女士的演讲议题是"关注产品研发过程中的顾此失彼",她从专业角度对材料性能的验证、产品性能的改进、材料对法规的符合性进行了介绍,并通过一些案例进行生动阐述。以木塑产品原料筛选为例,首先要选择合适的树脂,其次是合适的UV添加剂,然后要解决木纤维的吸湿性,最后选择合适的颜填料体系。
总结而言,王富美认为:材料的筛选有时具有两面性,有时合格产品在特定环境下也有可能失效,最重要的是,材料在满足性能的同时一定要满足法规的要求。