根据韦氏词典定义,阻燃材料是"通过制造或处理工艺获得抗燃烧性能"的材料。这类材料不仅能在火灾中维持结构完整性,更能主动抑制火势蔓延。在增材制造领域,其重要性随终端部件火灾风险的提升而日益凸显。
一、细丝线材中的阻燃解决方案
高性能聚合物体系
高性能聚合物具备在极端温度、机械应力及化学环境中保持性能稳定的能力,其热力学特性复杂,主要服务于航空航天、汽车及轨道交通等工业领域。此类材料通常自带阻燃属性:
PEEK(聚醚醚酮):作为PAEK家族的代表,PEEK兼具高机械强度、化学稳定性及优异阻燃性。典型供应商包括Victrex、Evonik、3DXTech等企业。
PEKK(聚醚酮酮):燃烧时无有毒烟雾释放,兼具耐磨损与耐液体侵蚀特性。
PEI(聚醚酰亚胺/ULTEM):同属高性能热塑性塑料,ULTEM™9085通过低火、低烟、低毒(FST)认证,阻燃等级达UL 94 V-0标准。
PVDF(聚偏二氟乙烯):以耐化学腐蚀性及低摩擦系数著称,适用于螺母、螺钉等部件制造,Nanovia与Solvay提供相关3D打印线材。
PPSU(聚苯砜):兼具热稳定性与耐水解、耐冲击特性,巴斯夫Forward AM开发的PPSU线材已应用于航空航天领域。
聚碳酸酯(PC)体系
聚碳酸酯(PC)因透明特性被称为"类玻璃材料",其抗冲击性、耐磨性及耐温性(达140℃)突出,且自带阻燃属性。该材料可承受反复蒸汽灭菌,在-20℃低温下仍保持高电阻特性。PC线材广泛应用于汽车车灯、建筑构件、铸造模具及电气设备半透明外壳制造。自1958年拜耳工业化生产以来,Polymaker、Kimya、UltiMaker等企业持续推动其3D打印应用普及。
改性通用塑料体系
ABS与聚酰胺(尼龙)虽因强度与通用性被广泛使用,但原生材料不具备阻燃性。通过添加特定改性剂可实现阻燃升级:
阻燃ABS:如3DXTech Fire FR-ABS,通过UL94 V-0认证,具备自熄特性,适用于汽车与航空航天领域。
阻燃聚酰胺:如PA Rail Nanovia线材,通过添加陶瓷阻燃剂满足铁路行业防火标准,有效抑制火焰蔓延。
综上,阻燃材料在3D打印中的应用覆盖从高性能工程塑料到改性通用塑料的完整体系,通过材料特性与认证标准的精准匹配,为航空、轨道、汽车等对安全要求严苛的领域提供了可靠的增材制造解决方案。