依據(jù)韋氏詞典釋義,阻燃材料指"經(jīng)特殊制造或處理工藝,具備抵抗燃燒能力的材料"。此類材料在火災(zāi)場景中可維持結(jié)構(gòu)完整性,并有效抑制火勢蔓延。2022年全球阻燃材料市場規(guī)模達86.3億歐元,廣泛應(yīng)用于家具、紡織品、電子及建筑領(lǐng)域。在增材制造領(lǐng)域,其重要性隨火災(zāi)風(fēng)險部件需求增長而持續(xù)提升。當(dāng)前市場提供3D打印專用長絲、樹脂及粉末等多類解決方案,本文將系統(tǒng)梳理各類材料的技術(shù)特性與應(yīng)用場景。
一、細絲線材類阻燃材料
高性能聚合物體系
高性能聚合物指可在極端溫度、機械應(yīng)力及化學(xué)環(huán)境下保持性能的聚合物材料,其熱力學(xué)曲線復(fù)雜,主要應(yīng)用于航空航天、汽車及軌道交通等工業(yè)領(lǐng)域,多數(shù)品種具備固有阻燃特性。
PAEK家族材料
PEEK(聚醚醚酮)作為PAEK系列代表,兼具優(yōu)異機械性能、化學(xué)耐受性及高燃點。主流供應(yīng)商包括Victrex、Evonik、3DXTech等企業(yè)。
PEKK(聚醚酮酮)為無毒煙霧釋放型阻燃材料,具備卓越耐磨性及液體阻隔性能。
PEI(聚醚酰亞胺,商品名ULTEM)同樣具備阻燃特性,其中ULTEM?9085通過低火/低煙/低毒(FST)認證,燃效等級達UL94V-0標(biāo)準(zhǔn)。
特種工程塑料
PVDF(聚偏二氟乙烯)以極高耐化學(xué)性及低摩擦系數(shù)著稱,適用于螺母/螺釘?shù)染懿考圃?,Nanovia與Solvay提供3D打印級PVDF長絲。
PPSU(聚苯砜)兼具優(yōu)異熱穩(wěn)定性與耐水解/耐沖擊性能,BASFForwardAM品牌PPSU線材專為航空航天領(lǐng)域開發(fā)。
通用塑料改性方案
ABS與聚酰胺(尼龍)等通用熱塑性塑料雖無固有阻燃性,但可通過添加劑改性獲得阻燃功能:
3DXTechFireFR-ABS:UL94V-0級阻燃ABS長絲,具備自熄特性,適用于汽車/航空航天領(lǐng)域。
PARailNanovia:鐵路專用阻燃聚酰胺長絲,含陶瓷阻燃劑,符合行業(yè)防火標(biāo)準(zhǔn)。
聚碳酸酯(PC)體系
聚碳酸酯(PC)以透明度著稱(俗稱"類玻璃材料"),兼具高強度、抗沖擊性及耐磨性,機械耐受溫度達140°C。該材料本身阻燃,可承受反復(fù)蒸汽滅菌,-20°C低溫下仍保持高電阻特性。PC長絲廣泛應(yīng)用于汽車前照燈、建筑構(gòu)件、鑄造模具及電氣設(shè)備透明外殼制造。自1958年拜耳公司工業(yè)化以來,Polymaker、Kimya、UltiMaker等企業(yè)持續(xù)推動其3D打印應(yīng)用拓展。
二、樹脂類阻燃材料
Formlabs阻燃樹脂
采用SLA工藝的阻燃樹脂是制造自熄部件的經(jīng)濟高效解決方案,適用于航天、航空、電子及醫(yī)療等對安全標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)苛的領(lǐng)域。該材料通過UL94V-0認證,經(jīng)80°C/120分鐘后處理后,載荷撓曲溫度達111°C(0.45MPa),確保高溫環(huán)境下的長期可靠性。
EPX86FR(Carbon公司)
EPX86FR為Carbon公司開發(fā)的阻燃樹脂,兼具韌性與耐久性,適用于苛刻環(huán)境。材料通過BlueCard認證,符合最嚴(yán)格消防標(biāo)準(zhǔn),可抵御高溫、熱沖擊、化學(xué)品及濕度變化而不損失機械性能。廣泛應(yīng)用于電子外殼、連接器、扎帶等需要韌性、耐火性及高精度的領(lǐng)域。
CubicureEvolutionFR
作為首款獲UL94V0認證的樹脂基光聚合物,CubicureEvolutionFR專為電子、交通等行業(yè)設(shè)計,具備80°C耐熱性,可實現(xiàn)10μm級高精度打印。其無鹵素配方與10秒自熄特性(UL94V0標(biāo)準(zhǔn))此前僅見于擠出或激光粉末床工藝材料,成為備件制造與功能原型開發(fā)的理想選擇。
3955HDT280FST(漢高樂泰)
該阻燃樹脂具備優(yōu)異物理性能與表面質(zhì)量,符合UL94-V0標(biāo)準(zhǔn)及FST航空航天規(guī)范。適用于連接器、夾具、插座等苛刻環(huán)境部件的增材制造,采用工業(yè)DLP技術(shù)生產(chǎn)的零件可在高溫下保持尺寸穩(wěn)定性,拓展了航空航天與軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用可能性。
三、粉末類阻燃材料
PA2210FR(高阻燃聚酰胺)
PA2210FR為UL藍卡認證及CS/FAR25.853標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)的高性能無鹵素材料,拉伸強度46MPa,彎曲強度65MPa。0.15mm層厚工藝可精準(zhǔn)還原復(fù)雜細節(jié),低燃效特性使其適用于建筑、運輸、航空航天及電子領(lǐng)域?qū)Ψ阑鹨髧?yán)苛的場景。
DuraForm?FR100(3DSystems)
DuraForm?FR100為阻燃熱塑性粉末,專為減少燃燒煙霧與有毒副產(chǎn)物設(shè)計,符合UL94V-0標(biāo)準(zhǔn)及消費類應(yīng)用環(huán)保規(guī)范。材料兼具高韌性與抗沖擊性,適用于SLS選擇性激光燒結(jié)工藝,可制造飛機艙體、電器外殼、無人機部件等需要防火與低煙毒性的產(chǎn)品。
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