依據韋氏詞典釋義,阻燃材料指"經特殊制造或處理工藝,具備抵抗燃燒能力的材料"。此類材料在火災場景中可維持結構完整性,并有效抑制火勢蔓延。2022年全球阻燃材料市場規模達86.3億歐元,廣泛應用于家具、紡織品、電子及建筑領域。在增材制造領域,其重要性隨火災風險部件需求增長而持續提升。當前市場提供3D打印專用長絲、樹脂及粉末等多類解決方案,本文將系統梳理各類材料的技術特性與應用場景。
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、機械應力及化學環境下保持性能的聚合物材料,其熱力學曲線復雜,主要應用于航空航天、汽車及軌道交通等工業領域,多數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,兼具優異機械性能、化學耐受性及高燃點。主流供應商包括Victrex、Evonik、3DXTech等企業。
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標準。
特種工程塑料
PVDF(聚偏二氟乙烯)以極高耐化學性及低摩擦系數著稱,適用于螺母/螺釘等精密部件制造,Nanovia與Solvay提供3D打印級PVDF長絲。
PPSU(聚苯砜)兼具優異熱穩定性與耐水解/耐沖擊性能,BASFForwardAM品牌PPSU線材專為航空航天領域開發。
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/航空航天領域。
PARailNanovia:鐵路專用阻燃聚酰胺長絲,含陶瓷阻燃劑,符合行業防火標準。
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,可承受反復蒸汽滅菌,-20°C低溫下仍保持高電阻特性。PC長絲廣泛應用于汽車前照燈、建筑構件、鑄造模具及電氣設備透明外殼制造。自1958年拜耳公司工業化以來,Polymaker、Kimya、UltiMaker等企業持續推動其3D打印應用拓展。
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濟高效解決方案,適用于航天、航空、電子及醫療等對安全標準要求嚴苛的領域。該材料通過UL94V-0認證,經80°C/120分鐘后處理后,載荷撓曲溫度達111°C(0.45MPa),確保高溫環境下的長期可靠性。
EPX86FR(Carbon公司)
EPX86FR為Carbon公司開發的阻燃樹脂,兼具韌性與耐久性,適用于苛刻環境。材料通過BlueCard認證,符合最嚴格消防標準,可抵御高溫、熱沖擊、化學品及濕度變化而不損失機械性能。廣泛應用于電子外殼、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、交通等行業設計,具備80°C耐熱性,可實現10μm級高精度打印。其無鹵素配方與10秒自熄特性(UL94V0標準)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的理想選擇。
3955HDT280FST(漢高樂泰)
該阻燃樹脂具備優異物理性能與表面質量,符合UL94-V0標準及FST航空航天規范。適用于連接器、夾具、插座等苛刻環境部件的增材制造,采用工業DLP技術生產的零件可在高溫下保持尺寸穩定性,拓展了航空航天與軌道交通領域的應用可能性。
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標準合規的高性能無鹵素材料,拉伸強度46MPa,彎曲強度65MPa。0.15mm層厚工藝可精準還原復雜細節,低燃效特性使其適用于建筑、運輸、航空航天及電子領域對防火要求嚴苛的場景。
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物設計,符合UL94V-0標準及消費類應用環保規范。材料兼具高韌性與抗沖擊性,適用于SLS選擇性激光燒結工藝,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品。
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