可用于增材制造的UL94 V-0级阻燃防火材料有哪些？

根据 Merriam-Webster 的定义，如果一种材料是阻燃的，则它是“为了抵抗燃烧而制造或处理的”。或者更简单地说，阻燃性是指某些东西可以在火灾条件下正常运行，任何阻燃性材料都会主动防止火势蔓延。阻燃等级的材料可分为两大类：一类是采用添加剂配制而成的阻燃塑料，另一类是无需添加剂材料本身即阻燃的塑料。正如您可以猜到的那样，这些材料的对于家居、电子产品、轨道交通、航空航天、汽车制造甚至建筑材料等应用都非常重要。随着阻燃 3D 打印材料的增加，它在存在燃烧风险的最终用途部件的增材制造中也变得越来越重要。

阻燃认证

阻燃性通过 UL 94（设备及器具部件用塑料材料可燃性安全标准）测试进行认证。该可燃性标准由美国保险商实验室 (Underwriters Laboratories) 发布。

认证如下（阻燃性从低到高）：

◆ HB：在水平样本上缓慢燃烧；厚度 < 3 毫米时燃烧速度 < 76 毫米/分钟或燃烧在 100 毫米之前停止

◆ V-2：垂直样本上的燃烧在 30 秒内停止；允许有燃烧颗粒滴落

◆ V-1：垂直样本上的燃烧在 30 秒内停止；允许滴落颗粒，只要它们不燃烧

◆ V-0：垂直样本上燃烧在 10 秒内停止；允许滴落颗粒，只要它们不燃烧

在下文中，我们将详细探讨在FDM、光固化和激光烧结这三种增材制造解决方案下，可打印的V0级阻燃材料型号。

一、FDM丝材

高性能阻燃材料

高性能材料是一组能够承受苛刻使用环境的聚合物，表现在优秀的耐温耐候性、机械性能好和耐化学腐蚀性等方面。这些材料具有复杂的热分布，通常用于如航空航天、汽车和铁路领域等工业制造领域。

以 PEEK 为例，它属于 PAEK 家族，除了具有很高的机械和化学耐受性外，还具有很高的可燃性温度。另一个例子是 PEKK，一种不会排放有毒烟雾的阻燃材料。这种聚合物具有很强的耐磨性和耐化学腐蚀性。最后，当我们谈论 PEEK 和 PEKK 时，很难不提到 PEI 或 ULTEM。事实上，ULTEM 9085 已通过低火、低烟和低毒 （FST） 应用认证，其可燃性等级为 UL 94 V-0，可提供蓝卡认证资料。
 

使用 ULTEM9085 打印的部件
 

另一种高性能材料是阻燃的 PVDF（聚偏二氟乙烯）。它以其非常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。在增材制造线材制造商中，Nanovia 和 Solvay 提供 PVDF。

最后，我们可以用 PPSU 得出结论，它除了具有有趣的热特性外，还被认为具有极强的耐水解、防水和抗冲击性。巴斯夫旗下品牌 Forward AM 提供非常适合航空航天工业的 3D 打印 PPSU 线材。
 

聚碳酸酯 （PC）

聚碳酸酯（PC） 是一种热塑性塑料，以其透明度而著称，这就是为什么它被称为玻璃状材料。除了这一独特特性外，它还非常坚固、耐冲击和耐磨，并且热变形温度高达 140°C 。它本身具有阻燃性，可以承受反复的蒸汽灭菌。即使在低至 -20°C 的温度下，它的电阻仍然很高。

聚碳酸酯通常用作 3D 打印中的丝材，用于多个领域，特别是用于原型制作。其应用范围延伸到汽车前照灯、建筑构件、模制件和电气设备的半透明外壳的生产。1958 年，德国拜耳公司将第一种工业聚碳酸酯推向市场。今天，Polymaker、Kimya 和 UltiMaker 等制造商提供这种材料，这反映了它在许多工业和制造领域越来越受欢迎和有用。
 

其他阻燃材料
 

尽管 ABS 和聚酰胺（尼龙）因其强度和多功能性而在 3D 打印中得到广泛应用，但这两种流行的热塑性塑料本身并不具有阻燃性。但是，可以通过对它们进行改性并添加某些特定的添加剂来使它们具有阻燃性。市场上有阻燃 ABS 长丝，例如 3DXTech 的 Fire FR-ABS，由符合 UL94 V-0 等级的高质量阻燃 ABS 制成，这意味着它具有出色的防火性。这种类型的细丝具有自熄性，非常适合汽车或航空航天等领域的应用。

同样，Nanovia 的 PA Rail 聚酰胺长丝符合不燃性标准，专为满足铁路行业的要求而设计。这种长丝由聚酰胺（尼龙）和陶瓷阻燃剂组成，通过防止火焰蔓延，确保在发生火灾时具有更高的安全性。
 

二、光固化树脂

Formlabs 的阻燃树脂

Formlabs 的阻燃树脂是一种使用 SLA 3D 打印制造自熄性部件的有效、低成本解决方案。这种树脂可承受高温，在发生火灾时不会蔓延火焰，为航空航天、电子和医药等严格标准的行业提供了合适的解决方案。通过满足 UL 94 V-0 标准，它保证了安全、可靠的部件的生产，即使在高温工业环境和靠近点火源的地方也是如此。在 80°C 下后处理 120 分钟后，这些部件在 0.45 MPa 下具有 111°C 的热变形温度，保证了其长期强度和功能。
 

阻燃 EPX 86FR 材料

EPX 86FR 是由制造商 Carbon 开发的一种阻燃树脂。它的特点是韧性和抵抗力，在苛刻的环境中提供了可行的解决方案。凭借其自熄特性和 BlueCard 认证，它符合最严格的消防安全标准。更重要的是，EPX 86FR 可有效抵抗高温、热冲击、化学品和湿度变化，而不会影响其基本的机械性能。
 

这种树脂用于韧性、耐火性、精度和表面质量是基本标准的各种领域。此外，它因此被广泛用于工业、消费品和汽车行业。具体应用示例包括制造电子外壳和支架、连接器和电缆夹。
 

Cubicure Evolution FR

Cubicure Evolution FR 是同类材料中第一种达到 UL94 V0 分类的材料，非常适合用于电子和运输等行业。这种材料具有卓越的精度和表面质量，模仿注塑成型，同时保持高达 80°C 的耐热性。 Cubicure Evolution FR 采用 Cubicure 的热光刻技术开发，可实现分辨率为 10 μm 的精确 3D 打印。

作为最早用于树脂 3D 打印的阻燃光敏聚合物材料之一，Evolution FR 为备件生产和功能原型提供了理想的选择。其 UL94 V0 等级可确保火焰在 10 秒内自熄灭，这在以前只有用于材料挤出和粉末床熔融工艺的材料才能实现。Cubicure Evolution FR 具有无卤素成分、34MPa 的拉伸强度以及满足严格安全标准的能力，为工业 3D 打印提供了理想的选择，尤其是在阻燃性至关重要的应用中。
 

3955 HDT280 FST 树脂

由 Loctite 开发的 3955 HDT280 FST 阻燃树脂具有出色的物理和表面处理性能。作为一种符合 UL94-V0 标准的高性能无卤素材料，它是最苛刻行业连接器、夹子、插座、电子外壳和内部部件增材制造的理想选择。由于其在垂直燃烧测试中的性能，这种树脂非常适合 FST 航空航天标准，保证了制造部件的安全性和可靠性。使用这种树脂 3D 打印的部件主要使用工业 DLP 技术，在热恶劣的环境中不会变形。这为其在航空航天和铁路等领域的使用铺平了道路。
 

三、激光烧结粉末

阻燃材料 PA 2210 FR

高度阻燃的聚酰胺粉末 PA 2210 FR 是一种高性能、UL 蓝卡认证和 CS/FAR 25.853 标准材料，适用于多个行业的各种应用。这种无卤素且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 为复杂部件提供了更大的设计自由度，因为其 280 x 280 x 550 mm 的构建体积可容纳大型部件，而其 0.15 mm 的层厚可实现复杂的细节和精确的特征。此外，该材料拥有 84°C 的热变形温度以及多种低可燃性，使其非常适合耐火性至关重要的环境，包括建筑、运输、航空航天和电子等行业。
 

DuraForm® FR 100 阻燃材料