用于3D打印的阻燃材料

魔猴君  知识堂   11天前

根据韦氏词典的定义，阻燃材料是“经过制造或处理以抵抗燃烧”的材料。换句话说，阻燃材料有助于在发生火灾时维持正常运行，而阻燃材料则可以积极防止火势蔓延。2022年，这些材料的市场价值为86.3亿欧元，它们被用于家具、纺织品、电子甚至建筑等各个领域。它们在增材制造领域的重要性也在增加，特别是对于存在火灾风险的最终零件。市场上有多种解决方案，包括3D打印长丝、树脂和粉末，我们将在下面的列表中仔细研究这些选项。

一、细丝线材

高性能材料

高性能材料代表了一组能够承受苛刻环境的聚合物，无论是在温度方面还是机械和化学应力方面。这些材料具有复杂的热曲线，通常用于工业应用，主要用于航空航天、汽车和铁路领域。它们通常具有固有的阻燃性。

如果我们从属于PAEK系列的PEEK开始，它除了具有很高的机械和化学耐受性外，还具有较高的可燃温度。长丝形式的PEEK制造商有很多，特别值得一提的是Victrex、Evonik、3DXTech等。我们还可以引用PEKK，这是一种不会释放有毒烟雾的阻燃材料。它是一种非常耐磨损和耐液体的聚合物。最后，当我们谈论PEEK和PEKK时，很难不提到PEI（或ULTEM）。热塑性塑料还具有阻燃性。此外，ULTEM™9085经过低火、低烟、低毒(FST)应用认证，其可燃性等级为UL 94 V-0。

仍然在高性能材料中，PVDF（聚偏二氟乙烯）具有阻燃性。它以其极高的耐化学性和低摩擦系数而闻名——它在螺母、螺钉等的生产中特别受欢迎。至于增材制造长丝制造商，Nanovia和Solvay提供PVDF。

最后，我们可以使用PPSU，它除了具有有趣的热性能外，还以极强的耐水解、耐水和耐冲击性而闻名。巴斯夫品牌Forward AM提供用于3D打印的PPSU线材，非常适合航空航天业。

采用PPSU的3D打印零件（照片来源：Zortrax）

聚碳酸酯（PC）

聚碳酸酯(PC)是一种因其透明度而引人注目的热塑性塑料，这就是它被称为类似玻璃的材料的原因。除了这一独特的特性外，它还具有出色的坚固性、抗冲击性和耐磨性以及高达140°C的机械耐受性。它本身具有阻燃性，并且能够承受反复的蒸汽灭菌。即使在低至-20°C的温度下，其电阻仍然很高。聚碳酸酯通常用作多个领域3D打印的细丝，包括用于原型的制造。它们的应用范围包括汽车头灯、建筑部件、铸件以及电气设备半透明外壳的生产。早在1958年，德国拜耳就将工业聚碳酸酯引入市场。如今，Polymaker、Kimya和UltiMaker等多家制造商都提供这种材料，反映出它在许多工业和制造领域日益普及和实用。

照片来源：3djake

其他阻燃材料

尽管ABS和聚酰胺（尼龙）这两种流行的热塑性塑料因其强度和多功能性而广泛用于3D打印，但它们本身并不阻燃。然而，可以通过对其进行改性并添加某些特定添加剂来使其具有阻燃性。市场上有阻燃ABS长丝，例如3DXTech的Fire FR-ABS，由高品质阻燃ABS制成，评级为UL94 V-0，这意味着它具有出色的防火性能。这种类型的灯丝具有自熄特性，非常适合汽车或航空航天等领域的应用。同样，PA Rail Nanovia聚酰胺长丝符合不可燃性标准，专为满足铁路行业的要求而设计。该长丝由聚酰胺（尼龙）和陶瓷阻燃剂组成，可防止火焰蔓延，确保发生火灾时的安全性。

照片来源：Polyfab3D

二、树脂阻燃材质

Formlabs阻燃树脂

阻燃树脂是使用SLA（立体光刻）技术制造自熄部件的有效且廉价的解决方案。这种树脂旨在承受高温，在发生火灾时不会蔓延火焰，为航天、航空、电子和医药等受严格标准约束的行业提供了解决方案。通过满足UL 94 V-0标准，即使在高温和靠近火源的工业环境中，也能保证生产安全可靠的零件。经过80°C 120分钟的后处理后，这些零件在0.45 MPa下的载荷挠曲温度为111°C，确保了其长期强度和功能。

照片来源：Formlabs

阻燃材料EPX 86FR

EPX 86FR是由Carbon制造商开发的阻燃树脂。它的特点是坚韧和耐用，可在苛刻的环境中提供可行的解决方案。它具有自熄性能并获得BlueCard认证，符合最严格的消防安全标准。此外，EPX 86FR可有效抵抗高温、热冲击、化学品和湿度变化，而不会影响其基本机械性能。这种树脂可应用于以韧性、耐火性以及精度和表面质量为基本标准的各个领域。因此，这种材料广泛应用于工业、消费品和汽车行业。实际应用示例包括电子外壳和机架、连接器和扎带的制造。

照片来源：碳

Cubicure Evolution FR

Cubicure Evolution FR是同类产品中第一个获得UL94 V0分类的产品，使其成为电子和交通等行业的最佳选择。这种材料具有卓越的精度和表面质量，同时具有高达80°C的耐热性。Cubicure Evolution FR可实现分辨率高达10µm的精确3D打印。作为首款用于树脂3D打印的阻燃光聚合物，它代表了备件和功能原型生产的解决方案。其UL94 V0等级保证火焰在短短10秒内自熄，这一特性以前是为挤出和激光粉末床熔融工艺中使用的材料保留的。凭借其无卤素成分并符合最严格的安全标准，Cubicure Evolution FR被定位为工业3D打印的首选，特别是在阻燃性至关重要的应用中。

照片来源：Cubicure

树脂3955 HDT280 FST

由乐泰开发的3955 HDT280 FST阻燃树脂具有非常好的物理和表面光洁度性能。作为符合UL94-V0标准的高性能无卤材料，它非常适合最苛刻行业的连接器、夹子、插座、电子外壳和内饰件的增材制造。由于其在垂直燃烧测试中的性能，该树脂完全符合FST航空航天标准，从而保证了制造零件的安全性和可靠性。因此，使用这种树脂（主要使用工业DLP技术）3D打印的零件在恶劣的热环境中不会变形。这为其在航空航天和铁路等领域的使用铺平了道路。

三、粉末阻燃材质

阻燃材料PA 2210 FR

高阻燃聚酰胺PA 2210 FR是一种高性能材料，已通过UL蓝卡认证且符合CS/FAR 25.853标准，适用于多个行业的各种应用。这种无卤素、因此无毒的材料具有先进的机械性能，拉伸强度为46 MPa，弯曲强度为65 MPa。PA 2210 FR为复杂零件提供了更大的设计自由度，并能够制造大型部件，而其0.15mm的层厚度确保了复杂细节和精确特征的忠实再现。其低可燃性使其成为优先考虑防火的环境中的特别相关选择，特别是在建筑、运输、航空航天和电子领域。

图片来源：Materialise

DuraForm®FR 100阻燃材料

DuraForm®FR 100是3D Systems的一种阻燃热塑性塑料，是一种为减少燃烧过程中烟雾产生和有毒副产品而开发的解决方案。该材料符合UL94 V-0标准，符合各种消费类应用最严格的环境标准。该材料以粉末形式提供，具有高韧性和良好的抗冲击性，使其成为3D打印的理想选择，特别是选择性激光或SLS烧结。DuraForm®FR 100专为满足航空航天、汽车和消费品行业需要防火和低烟雾毒性的需求而设计。因此，它可用于制造飞机机舱、电器、无人机和盒子。

照片来源：3D Systems

来源：3dnatives