用于3D打印的阻燃和阻燃塑料材料

魔猴君  知識堂   5天前

我們已經(jīng)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(guī)約束的行業(yè)。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(chuàng)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(qū)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(jù)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?zhèn)鞑ニ俣龋┖痛怪比紵ǘx了三個認證級別：V-2、V-1和V-0，其中V-0效率最高）。經(jīng)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(chǎn)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(yè)的材料，美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)還頒發(fā)了另一項認證。這是FAR 25.853，其中規(guī)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(fā)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(yōu)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(chuàng)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(tǒng)制造方法無法實現(xiàn)的。這些優(yōu)勢加強了眾多工業(yè)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(yè)以及汽車。高性能材料（例如經(jīng)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(tǒng)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(yè)，例如用于增材生產(chǎn)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(yè)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(yè)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(guī)的領域中也占有一席之地。例如，在建筑行業(yè)，3D打印可用于生產(chǎn)防火天花板、門或覆層。同樣，在醫(yī)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