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イノベーション有機シリコーン難燃剤、新エネルギー自動車ナイロン難燃材料の発展を支援
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ナイロンは総合性能に優れた熱可塑性プラスチックで、新エネルギー自動車分野に広く応用されています。ますます厳しくなる難燃性能要求は、無疑に最も重要な材料選択指標となっています。佳華精化が開発したJavachem®FRSiオルガノシリコーン難燃剤は、難燃効率が高く、析出量が少く腐食性が低く、無ハロゲン・環境保護などのメリットを持ち、新エネルギー自動車ナイロン難燃材料の発展を支援します。


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2021 年の中国新エネルギー自動車保有台数は既に20%に達し、年販売台数は約300万台でした。2022 年は500万台を超えると予測され、2025 年には少なくとも700万台に達する見込みです。世界市場を見ると、現在中国の新エネルギー自動車世界保有台数占比は40%以上に達し、販売台数・保有台数・生産台数のいずれにおいても、6年連続で世界一となっています。新エネルギー自動車産業チェーンは急速成長期に入っており、新エネルギー自動車に最適な新材料を開発することが、業界関係者の最優先課題となっています。ナイロン材料は機械強度が高く靭性に優れ、引張・圧縮強度が高く電気性能が良好なため、新エネルギー自動車材料の第一選択となっています。


新エネルギー自動車回路システムの新ニーズ


新エネルギー自動車の航続距離が長くなり、充電速度が速くなるにつれ、バッテリーパックシステム、熱管理システム、高圧ワイヤハーネス、コネクタ、センサー及びその他の回路システムに対して非常に高い要求が提唱されています。これらの要求は、従来のガソリン車では遭遇しなかったものです。「より安全、より環境保護、より軽量化」が材料設計理念となっており、ますます厳しくなる難燃要求は無疑に最も重要なポイントです。


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オルガノアジア太平洋地域総支配人である呉顕亮博士のインタビューでは、「新エネルギー自動車業界の関係者の76%がPA66の軽量化ソリューションを認めています。80.7%の回答者は、長期熱安定性が動力電池に必要な重要特性の一つであると考えており、一定の難燃等級、耐薬品性、耐腐食性も非常に重要な二つの特性です。72%の回答者は、電池安全面ではエンジニアリングプラスチックがより要求を満たすことができると考えています」と述べています。




従来の難燃協力剤


新エネルギー自動車難燃材料の中で、代表的なものにバッテリーパック筐体材料(黒色無ハロゲン難燃PA66+30GF)やオレンジ色コネクタ材料(無ハロゲン難燃 PA66+25GF)があり、いずれもPA66/ADP(ジエチルホスフィン酸アルミニウム)/ 難燃協力剤 / GFの難燃システムを採用しています。ADP単独の難燃安定性では要求を満たせないため、通常MPP(メラミンポリホスフェート)、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、酸化亜鉛、無機シリコーンなどの協力剤を複合添加する必要があります。現在、最も効果的な協力剤は MPPですが、MPPの合成過程で反応生成物にオリゴマー(八量体・十量体など)が存在するため安定性が悪く、加工及び使用過程でガス筋、金型汚れ、析出などの一連の問題が発生しやすくなります。新エネルギー分野、特に非伝統的な顧客が材料を選択する際には、MPPの使用又は析出に対して厳しい要求を提出することがあります。したがって、低析出・高効率の難燃協力剤を開発することが、業界の切迫したニーズとなっています。

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Javachem®FRSi有機シリコーン難燃剤


シリコーン系難燃協力剤は、特殊な構造と官能基を持つポリシロキサンの一種で、新型の高効率・耐滴下・環境友好型無ハロゲン難燃協力剤です。既に多種のポリマー基体の難燃材料に応用され、優れた且つ独特な協力性能を発揮しています。現在、国内でナイロンシステムに無ハロゲン難燃剤と複合使用するシリコーン系難燃協力剤は非常に少なく、佳華精化はこの分野で高効率・経済的な製品を開発し、業界の空白を埋め、改質企業の切迫したニーズを満たすことが急務であると判断しました。そのため、2021年末にJavachem®FRSi有機シリコーン難燃剤を発売しました。


Javachem®FRSi、リン系基側鎖を持つ環状シロキサンポリマーです。燃焼時、材料のオルガノシリコーンポリマーの化学構造中に大量のSi-O結合が含まれています。ポリシロキサンの移行性により、燃焼物の表面に移行しやすく、燃焼後に生成される二酸化ケイ素及び炭層が酸素と熱を遮断します。さらに、環状構造中のSi原子は複数のO原子と結合しており、環状構造は燃焼過程で「回り込み」を形成でき、線状シロキサンポリマーのような持続的な燃焼を回避し、燃焼表面により容易に殻を形成し炭化することができます。


同時に、シロキサンシステムにリン系側鎖を導入することで、難燃効率が大幅に向上します。リン基の導入も、この難燃剤が優れた性能を発揮する理由の一つです。「システム中に既に多くのリンが存在しているのに、協力難燃剤のこの少量のリンは必要ですか?」という疑問が生じるかもしれません。


MPP が優れた難燃協力効果を発揮するのは、気相難燃メカニズムによるものです。MPP を添加しないADPシステムでは、ナイロン燃焼時の表面温度が500℃であり、ADPの分解温度(445℃)より高いため、ADPのジエチル基が分解した後、凝縮相にのみ存在し、気相難燃効果が大幅に低下します。この時、リン系側鎖を持つシリコーン系協力難燃剤を添加すると、それが表面に移行し、側鎖のリン系基が分解すると同時に ADPを表面で分解させ、リンも気相中でラジカルを捕捉することができ、MPPと同様の気相難燃効果を達成し、難燃効率を大幅に向上させます。これは開発過程で実際に観察された結果です。同じ添加量で、リン系基のないフェニル環状シラン協力剤と比較したところ、側基にリンがある場合の難燃効果ははるかに優れています。


Javachem®FRSiを添加すると、ADPの使用量を大幅に削減できます。現在の実験室での最高効果では、1~2 部の協力難燃剤で 3~4 部のADPを代替でき、材料の力学性能を向上させると同時にコストを削減できます。


また、Javachem®FRSi表面に移行して保護膜を形成し、湿気の侵入及び湿気条件下でのADP析出を阻止し、低析出・低腐食の目的を達成し、材料及び回路システムの安全性を保護します。


充実したナイロン添加剤システム構築


浙江佳華精化株式会社は、有機シリコーン添加剤業界に20年間深耕し、材料分野の先駆者及び開拓者となることを目指しています。近年、ナイロン市場の急速な発展に伴い、ナイロン業界でのレイアウトを充実させ、ナイロン用黒色マスターバッチJavachem®PAナイロンシリコーンマスターバッチJavachem®GTナイロンレオロジー改質剤Javachem®HFなど、フィラメント浮きを改善し、流動性及び加工性を向上させる顧客に好まれる製品を発売しています。







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