用于3D打印的阻燃和阻燃塑料材料

魔猴君  知識堂   29天前

我們已經討論過3D打印市場上可用的各種阻燃劑和阻燃材料，它們有各種形式，例如長絲、樹脂或粉末。這些材料旨在限制或防止火焰蔓延，廣泛應用于火災風險高或受嚴格安全法規約束的行業。如今，適用于3D打印的阻燃材料范圍不斷擴大，解決方案也越來越創新。在本文中，我們將特別關注塑料。它們的屬性是什么？當它們與3D打印相結合時能帶來哪些好處？它們的潛在應用是什么？這就是我們要詳細探討的內容！

3D打印中使用的阻燃劑和阻燃材料的特性

首先，區分阻燃材料和阻燃劑非常重要，因為盡管差異很細微，但確實存在。阻燃材料具有永久的耐火性，這要么是由于其固有特性，要么是由于其制造方法。相反，阻燃劑減緩火勢蔓延的能力則歸功于特定的化學處理。有些是自熄性的，但其有效性取決于所應用的涂層。在這兩種情況下，這些材料具有共同的特點：它們不易燃，釋放的煙霧和有毒氣體很少，并且在暴露于火焰時能夠控制或減少燃燒。

ULTEM 9085是3D打印中使用的高性能阻燃材料之一。

在增材制造中，這兩類材料以樹脂、長絲或聚合物粉末的形式被廣泛使用。它們的耐燃性是通過專門的測試來評估和認證的。其中，由美國保險商實驗室(Underwriters Laboratories)制定的UL94標準是分類塑料在火災中的行為的國際參考。該標準根據多項標準評估材料的反應，包括水平燃燒（測量水平位置的火焰傳播速度）和垂直燃燒（定義了三個認證級別：V-2、V-1和V-0，其中V-0效率最高）。經UL94 V-0認證的材料可在不到10秒的時間內停止燃燒，且不會產生燃燒滴，這是許多阻燃劑和專用于3D打印的阻燃材料所滿足的要求。

此外，對于專門用于航空工業的材料，美國聯邦航空管理局(FAA)還頒發了另一項認證。這是FAR 25.853，其中規定了耐火測試，以確保飛機使用的材料在暴露于熱或火焰時符合嚴格的性能標準。

3Deus Dynamics采用增材制造技術為航空航天領域開發了硅膠復合材料。它們能夠承受高達1200°C的極端溫度，并在15分鐘內阻止火焰蔓延。（來源：3Deus Dynamics）

阻燃劑和阻燃材料可以通過各種技術應用于3D打印，包括FDM到樹脂聚合工藝和聚合物粉末融合技術。與增材制造相結合，這些材料具有廣泛的應用范圍。3D打印的主要優勢之一是其對材料和溫度的精確控制，這使得某些技術能夠在制造過程中調整和修改其固有屬性。例如，可以在打印過程中直接創建復合材料，為新的可能性和應用開辟道路。此外，3D打印可以設計具有復雜幾何形狀的零件，而這通常是使用傳統制造方法無法實現的。這些優勢加強了眾多工業領域越來越多地采用增材制造技術來制造阻燃和耐火材料。

應用程序

如前所述，阻燃劑和阻燃材料的應用范圍很廣，主要在高火災風險領域，例如航空航天、石油和天然氣工業以及汽車。高性能材料（例如經過V-0認證的ULTEM 9085）用于3D打印制造飛機內部組件，例如面板或通風系統元件。由于兼具機械強度和防火性能，這些材料還可用于汽車和運輸行業，例如用于增材生產火車車廂內部部件或車身部件。

使用Cubicure Evolution FR樹脂3D打印的電子行業零件（來源：Cubicure）。

其他材料，例如樹脂（如Cubicure Evolution FR（UL94 V0認證））也用于電子行業的3D打印。它們可以制造用于在短路或火災時限制火焰蔓延的小型精細零件。這些材料在必須遵守嚴格的安全標準和消防法規的領域中也占有一席之地。例如，在建筑行業，3D打印可用于生產防火天花板、門或覆層。同樣，在醫療領域，一些設備和裝置采用阻燃材料制成，以滿足最高的安全要求。

編譯整理：3dnatives