一文了解難燃性熱塑性樹脂的種類與特點

從美國加州大火可以看出，無論是建筑材料還是工業(yè)產(chǎn)品，難燃性材料的合理使用都至關重要。提高材料的難燃性，不僅是對工業(yè)生產(chǎn)標準的嚴格要求，更是對我們生活安全的有力保障。希望在未來，隨著技術的不斷進步，更多高性能的難燃性材料能夠被研發(fā)和應用，讓火災的危害盡可能降低。

1

認識難燃性

1.1

難燃性的定義

難燃性是指材質不易燃燒，即使燃燒也具有自熄性的特性。與金屬材質不同，塑料作為有機物，在特定條件下有可能燃燒。在高溫環(huán)境或靠近火源的地方使用的產(chǎn)品或部件，如果燃燒蔓延，可能會引發(fā)火災。所以，為了提高安全性，材質的難燃性成為一個重要考量因素。在很多工業(yè)領域，如電子電器、汽車制造等，對所使用塑料的難燃性都有嚴格要求。

1.2

難燃性的評估標準

UL94 標準：UL94 標準將難燃等級從低到高分為 HB、V - 2、V - 1、V - 0、5V - B、5V - A 六個等級。其中，V - 2 及以上等級具有自熄性，等級的劃分是根據(jù)火焰自然熄滅所需的時間長短來確定的。例如，在一些電子設備的外殼材料選擇上，通常會要求達到 V - 0 等級，以確保在意外起火時能迅速自熄，減少火災蔓延的風險。

氧指數(shù)：氧指數(shù)是根據(jù) JIS 規(guī)定的一個指標，用來表示材料燃燒傾向的數(shù)值。它表示材料持續(xù)燃燒所需的氧氣濃度，數(shù)值越高，難燃性越高。比如，一些高端的建筑保溫材料，就會選用氧指數(shù)較高的難燃性塑料，以滿足建筑防火安全的要求。

2

難燃等級的判定標準

2.1

HB 等級判定

HB 是通過水平燃燒測試來判定的。將規(guī)定大小的試樣水平固定在地面上，在其一端施加長度為 20mm 的火焰 30 秒。然后，根據(jù)火焰移開后試樣繼續(xù)燃燒的燃燒速度來判定。如果試樣厚度為 3mm 以上且燃燒速度為 40mm/min 以下，或者試樣厚度小于 3mm 且燃燒速度為 75mm/min 以下，則判定為 HB 等級。像一些普通的塑料外殼，可能就會采用達到 HB 等級的塑料材質，在一定程度上具備不易燃燒的特性。

2.2

V - 0/V - 1/V - 2 等級判定

V - 0/V - 1/V - 2 是通過垂直燃燒測試來判定的。將試樣的下端施加長度為 20mm 的火焰，如果在 30 秒內燃燒停止，再進行 10 秒的火焰施加。根據(jù)這兩次測試的燃燒時間長短和對周圍環(huán)境的反應來判定等級 。例如，在電子元器件的封裝材料中，若要達到 V - 0 等級，就需要滿足試樣燃燒時間 10 秒以下，第二次燃燒時間 30 秒以下，10 次合計總燃燒時間 50 秒以下，且試樣下方放置的脫脂棉因滴落物引發(fā)的著火無，固定位置的燃燒無等嚴格條件。

2.3

5V - A/5V - B 等級判定

5V - A/5V - B 是在更嚴格的條件下進行測試的。將規(guī)定大小的試樣垂直放置在地面上，從下端施加 125mm 的火焰，持續(xù) 5 秒后移開，重復此動作 5 次。然后，將試樣水平放置并重復相同的操作。根據(jù)這兩次測試的燃燒時間長短和對周圍環(huán)境的反應來判定等級。像一些大型電器的關鍵部件外殼，可能就需要達到 5V - A 或 5V - B 等級，以承受更嚴峻的防火考驗。

2.4

氧指數(shù)（Oxygen Index）

JIS規(guī)定的氧指數(shù)（Oxygen Index）是指塑料在點燃狀態(tài)下，維持燃燒所需的最低氧氣濃度。

一般空氣中氧氣濃度約為21%，氧指數(shù)（OI）數(shù)值越高，材料越難燃燒。

【氧指數(shù)（OI）】

22以下 可燃，容易燃燒

23至27 可燃，但具有自熄性

27以上 難燃

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難燃性熱塑性樹脂

3.1

V - 2 及以上等級的難燃性塑料

PEEK（聚醚醚酮 難燃等級：V - 0）：PEEK 是熱塑性樹脂中耐熱性和機械強度最高的材質之一。其連續(xù)使用溫度為 240℃至 260℃，甚至可以在蒸汽環(huán)境中連續(xù)使用。燃燒時發(fā)煙量、有毒氣體產(chǎn)生量以及真空中氣體產(chǎn)生量都非常少。不過，相比其他材料，價格較高。因此，PEEK 常用于一些對性能要求極高的領域，如航空航天、高端醫(yī)療設備等。

PPS（聚苯硫醚 難燃等級：V - 0）：PPS 具有優(yōu)異的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和機械強度。連續(xù)使用溫度約為 220℃，作為難燃材料，燃燒時發(fā)煙量少。但由于玻璃化轉變溫度為 97℃，在高溫高負荷條件下，存在低于連續(xù)使用溫度就發(fā)生變形的風險。在電子電器領域，PPS 常被用于制造耐高溫的零部件。

PTFE（聚四氟乙烯 難燃等級：V - 0）：PTFE 是一種具有優(yōu)異耐熱性、耐化學性和耐磨性的氟樹脂。連續(xù)使用溫度為 260℃，且具有很高的耐寒性，能夠在低至 - 250℃的溫度范圍內保持機械強度。由于其分子結構不易與氧氣結合，因此具有難燃性，不易燃燒和蔓延。在化工管道、密封件等領域，PTFE 得到了廣泛應用。

PVDF（聚偏氟乙烯 難燃等級：V - 0）：PVDF 是一種加工性和介電性能優(yōu)異的氟樹脂。連續(xù)使用溫度為 140℃，雖然其耐熱性和耐化學性不如 PTFE，但相比通用樹脂，具有更好的機械強度和耐候性，因此在多種應用中得到廣泛使用，如太陽能電池背板、水處理設備等。

PEI（聚醚酰亞胺 難燃等級：V - 0）：PEI 是非晶樹脂中耐化學性**的材質之一。連續(xù)使用溫度為 170℃，在高溫下不易老化，對蒸汽和熱水具有耐受性。在廣泛的頻率范圍內，具有優(yōu)異的絕緣性和介電特性。常用于電子、航空等領域的絕緣部件制造。

PAI（聚酰胺-酰亞胺 難燃等級：V - 0）：PAI 的連續(xù)使用溫度為 250℃，在未填充的塑料材料中具有最高的機械強度。耐化學性優(yōu)異，對大多數(shù)化學品都有耐受性。具有出色的耐輻射性，廣泛應用于電子、航空部件以及醫(yī)療設備中。

PPSU（聚苯砜 難燃等級：V - 0）：PPSU 具有非常優(yōu)異的耐候性，不易因紫外線而老化。光透過性高，能夠透過從紫外線到近紅外線的廣泛波長范圍。連續(xù)使用溫度為 170℃，幾乎不會因高溫而老化。常用于制造光學儀器部件、食品包裝等。

PI（聚酰亞胺 難燃等級：V - 0）：PI 的連續(xù)使用溫度高達 300℃，比 PEEK 具有更高的耐熱性。即使在間歇性條件下，也能承受高達 480℃的高溫環(huán)境。此外，它還可以在低至 - 260℃的極低溫度下使用。在一些極端環(huán)境下的設備部件制造中，PI 發(fā)揮著重要作用。

3.2

HB 等級的阻燃性熱塑性樹脂

PMP（聚4-甲基戊烯-1 難燃等級：HB）：PMP 是一種與聚丙烯類似的高分子量碳氫化合物。連續(xù)使用溫度為 115℃，在沸水中不會發(fā)生水解，因此可以進行蒸汽滅菌。除部分有機溶劑外，對酸和堿具有很高的耐受性。常用于醫(yī)療器械、食品包裝等領域。

PBT（聚對苯二甲酸丁二醇酯 難燃等級：HB）：PBT 是一種連續(xù)使用溫度在 120℃至 140℃之間的工程塑料。吸水率和熱收縮率低，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異。在電子電器、汽車零部件等領域應用廣泛。

POM（聚縮醛樹脂 難燃等級：HB）：POM 是一種機械強度高、耐磨性和耐化學性優(yōu)異的通用工程塑料。由于其加工性好且成本低，因此在各種領域的部件中得到廣泛應用，如機械制造、玩具制造等。

ABS（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物 難燃等級：HB）：ABS 是一種機械強度高的通用塑料。由于成本低，廣泛應用于機械部件和日常用品。但由于耐候性低，不適合在戶外使用。比如常見的塑料玩具、電器外殼等很多都是用 ABS 材質制作的。

PC （聚碳酸酯 難燃等級：HB）：聚碳酸酯是塑料材料中耐沖擊性最高的透明樹脂之一。連續(xù)使用溫度高達 120℃，常用于外部部件和保護罩等，如手機外殼、汽車燈罩等。

PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯 難燃等級：HB）：PMMA 的光透過率約為 93%，高于玻璃。其耐沖擊性也高于玻璃，破碎時碎片不易飛散。耐候性好，即使在戶外使用，強度也不會受到太大影響，但可能會變色。常用于光學儀器、建筑裝飾等領域。

MC 尼龍（難燃等級：HB）：MC 尼龍是一種性能平衡優(yōu)異且成本不高的材料，因此作為通用材料得到廣泛應用。其吸水性高，容易因吸水和吸濕而發(fā)生尺寸變化。常用于制造機械零件、軸承等。

6 尼龍（難燃等級：HB）：6 尼龍具有優(yōu)異的耐沖擊性和耐化學性。雖然吸水率高，但吸水后會變軟，耐沖擊性增強。具有自潤滑性，適用于滑動部件，如齒輪、滑輪等。