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权衡成本、性能与合规:阻燃 ABS 的无锑替代品

权衡成本、性能与合规:阻燃 ABS 的无锑替代品 链塑网
2025-10-31
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导读:当前行业对阻燃 ABS 无锑替代的需求明显上升,对其他含 ATO 阻燃树脂的替代需求也有增长。
本文翻译自国外网站,可点击文末【阅读原文】跳转!

三氧化二锑(ATO)受价格波动、法规政策及贸易不确定性影响,作为主力树脂的 ABS 也随之承压,加工企业该如何选择替代材料?


阻燃 ABS 是电子、家电、汽车等多领域 OEM 与加工企业的常用材料,其在防火安全、抗冲击性、加工性能及 UL 94 V-0 合规性上的平衡,使其应用数十年。但该材料及多款阻燃材料均含 ATO,而当前中国锑生产主导地位、关税及地缘因素,让 ATO 供应周期变长、稳定性存疑,欧洲 REACH 对锑与卤素的限制也在收紧。


这迫使企业在合规、成本与性能间寻找平衡,阻燃 PC/ABS 成为热门选择 —— 它保留阻燃 ABS 的成型性、表面光洁度与可涂饰性,还提升了耐热与抗冲击性,虽非完全 “直接替代”,但在外壳、盖板等场景表现优异。


为解答行业疑问,Formerra 公司的Heather Scaglione与Jared Goble,将结合企业经验分享无锑替代方案的实践洞察。Formerra 为塑料终端市场分销全系列材料并提供选型咨询,两位专业人士观察到,当前行业对阻燃 ABS 无锑替代的需求明显上升,对其他含 ATO 阻燃树脂的替代需求也有增长。




问题 1

当前锑价上涨与关税政策,对 Formerra 的客户造成了哪些影响?


Scaglione:首要影响是不确定性。在模具加工环节,团队往往无法从原始设备制造商(OEM)处获得完整的关键质量特性(CTQs),这导致报价陷入循环 —— 新的报价请求(RFQ)、不断调整的假设条件,以及反复报价。工作难以转化为实际订单,因为没人能确定原始设备制造商(OEM)是否会批准材料变更,也不清楚他们会在流动性、收缩率或外观方面接受哪些妥协。这种不确定性正是资源占用的主要原因。


Goble:在原始设备制造商(OEM)层面,几乎不存在完全 “直接可替代” 的材料。例如,在部分项目中,含 ATO 的阻燃 ABS 在薄壁情况下仍能达到更严格的评级 —— 比如特定厚度下的 UL 94 5VA 标准,而替代材料很难实现这一点。这就迫使企业做出选择:要么修改设计,要么选用更高性能的材料。无论选择哪条路径,都会增加时间成本、重新认证成本与整体开支。


资料来源:Formerra



问题 2

哪些行业(电子、汽车、家电等)面临的压力最大?


Goble:首先是电线电缆行业,因为该行业的许多复合料不仅需要高阻燃剂添加量,且用量规模庞大。其次是电子电气行业,该领域广泛使用工程级苯乙烯类材料及共混料,企业正积极评估无卤解决方案。随着生产商不断拓展无卤产品品类,聚酰胺(PA,尼龙)与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)也被纳入考量范围。此外,全氟烷基物质(PFAS)相关考量使部分项目更加复杂,因为某些 PFAS 类添加剂会用于分散作用。


Scaglione:家电与消费电子行业的行动较为积极,因为这些产品的部件既要符合安全评级要求,又要满足外观标准。可涂饰性、光泽度与颜色一致性是基本要求,任何替代材料都必须在保证阻燃性能的同时,满足这些外观指标。



问题 3

除 PC/ABS 外,还有哪些塑料品类可切实作为无锑替代方案?


Scaglione:在合适的应用场景下,无锑聚酰胺(PA)与无锑聚氯乙烯(PVC)已是成熟的替代选择。不过,这两种材料各有加工注意事项:例如聚酰胺(PA)需要干燥与排气处理,聚氯乙烯(PVC)则需关注腐蚀控制与温度控制;且外观要求可能会缩小可选范围。


Goble:阻燃 PBT 与阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在许多电气应用中表现可靠,尤其适合那些希望保留基础聚合物、仅更换阻燃体系的企业。在聚烯烃领域,氢氧化镁与磷系阻燃路径是无锑方案的常用选择,但需重点关注阻燃剂添加量、材料流动性及部件结构设计。



问题 4

阻燃 PC/ABS 仅可替代阻燃 ABS,还是也能替代其他含 ATO 的阻燃材料品类?


Goble:在注塑成型部件中,只需对模具进行少量调整,阻燃 PC/ABS 就能替代大部分阻燃 ABS,但仍需关注熔接痕、排气效果及厚度要求。在少数情况下,它也可替代阻燃聚丙烯(PP)或阻燃高抗冲聚苯乙烯(HIPS),但这仅适用于以下场景:设计需要更严格的公差、更薄的壁厚或更高的阻燃及耐热性能,且成本与密度方面的妥协具有合理性。部分企业甚至会选择纯 PC 材料,只要其符合规格要求。目前企业的材料切换意愿更高,因此在大批量应用中,阻燃 PC/ABS 已成为规避 ATO 依赖的实用过渡方案。


Scaglione:对多数阻燃 ABS 项目而言,阻燃 PC/ABS 是最容易实现的升级选择 —— 它不仅保留了原有的外观、可涂饰性与成型特性,还提升了耐热性与抗冲击余量。Formerra 拥有多渠道供应资源,可提供本色、黑色、紫外线稳定型及预着色产品。但它并非万能方案:由于 ATO 的作用,部分阻燃 ABS 复合料在相同薄壁条件下能达到更高的阻燃评级。若部件必须在固定厚度下满足特定评级(如 UL 94 5VA),则可能需要调整结构设计或选用其他材料品类。



问题 5

是否有客户已成功试用这些替代材料?


Scaglione:小型家电与消费产品企业的行动最为积极,相关测试活动频繁。我们发现,生产商对样品的需求旺盛,部分产品线甚至难以维持库存。这表明企业的评估范围广泛,但同时也意味着:若某项目需要特定颜色或紫外线稳定配方,建议尽早提出需求。


Goble:我们正协助多家客户推进从阻燃 ABS 向阻燃 PC/ABS 的切换项目。与此同时,同基础聚合物品类内的材料切换也在进行 —— 例如阻燃 PET 或阻燃 PBT 转向无锑版本,阻燃聚酰胺(PA)也在推进类似切换。这类切换难度更低,因为基础树脂保持不变。此外,经济因素也是推动因素之一:随着传统材料与替代材料的成本差距不断缩小,商业层面的门槛已低于以往。



问题 6

在实际应用中,阻燃 PC/ABS 的力学性能、加工性能及外观性能与阻燃 ABS 相比表现如何?


Goble:阻燃 PC/ABS 的耐热性与抗冲击性通常更优,尤其在低温环境下。流动性可能与阻燃 ABS 相近,但对于结构复杂或流动路径较长的部件,需重点关注熔接痕强度与排气效果。此外,阻燃 PC/ABS 必须进行干燥处理,且需严格符合干燥规格要求。


Scaglione:阻燃 PC/ABS 的外观表现出色,尤其在光泽度与色彩深度方面。但对于极浅的颜色,需更严格的复合料控制与规范的颜色管理。只要表面预处理保持一致,涂层、印刷与标识工艺通常可直接沿用。若针对树脂特性调整浇口设计、保压参数,其尺寸稳定性可与阻燃 ABS 相当。


资料来源:Formerra



问题 7

企业在放弃使用锑材料时,需权衡哪些性能妥协(成本、抗冲击性、着色性、表面光洁度、尺寸稳定性)?


Scaglione:有三个核心问题决定了替代路径的选择:

  • 在目标厚度下能否满足阻燃评级(如最薄壁处达到 UL 94 V-0 标准)?

  • 由于一些无锑封装会改变粘度和通风需求,零件是否会在现有工具上填充和包装相同?

  • 能否复现原有颜色,尤其是白色或浅灰色?


Goble:最大的限制在于,部分含 ATO 的阻燃 ABS 牌号在薄壁条件下,仍能达到比阻燃 PC/ABS 更高的阻燃评级。若壁厚固定,企业只能选择以下方案:调整结构设计、在允许范围内接受较低评级,或选用更高性能的材料品类。



问题 8

尽管聚砜(PSU)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酰亚胺(PEI)等本征阻燃树脂每磅成本更高,但在哪些场景下仍具有可行性?


Goble:这类材料在微型设备、薄壁部件及高温区域应用中优势显著。传统阻燃复合料若不增加壁厚,可能无法通过灼热丝测试或 UL 94 标准,而增加壁厚会导致重量上升并影响冷却效率。在这类场景下,本征阻燃树脂既能满足标准要求,又能维持甚至减小壁厚。但在大批量应用中,阻燃 PC/ABS 几乎仍是首选。


Scaglione:此外,这类材料还能满足不同地区的法规合规要求。其妥协点在于颜色(通常为琥珀色或中性色)、更高的加工温度,以及对供应链规划的特殊需求。是否选用这类材料,通常与 “价值密度” 相关 —— 当部件功能与合规风险足以支撑树脂成本时,它能一次性解决多个问题。



问题 9

欧洲法规限制(REACH)对无锑方案的转型有何影响?


Scaglione:这些法规加速了替代材料的评估进程。即便传统阻燃方案在技术层面仍合规,客户为面向欧洲市场的项目选择无卤或无锑材料作为标准方案,以避免未来重新认证。


同时,文档要求也更为严格。项目需要明确披露阻燃体系组成及所有有意添加的物质。我们在评估初期,就会让候选材料符合欧洲相关测试标准(如灼热丝测试、相比漏电起痕指数测试),以避免后期出现意外问题。



问题 10

北美客户是主动推进转型,还是主要受成本驱动被动应对?


Goble:在北美市场,成本波动是最初的触发因素。但当企业了解测试要求与法规框架后,许多企业会在性能允许的情况下,选择统一采用无锑材料,以避免后续重新验证。与以往周期相比,当前企业的主动应对意识更强 —— 只要能避免,没人愿意进行两轮认证。



问题 11

与直接对接供应商相比,与 Formerra 合作测试、验证并采用这些替代材料有哪些优势?


Scaglione:我们的材料组合兼具深度与广度,可针对同一目标提供多种材料方案。无论是 PC/ABS、ABS 改性料、PBT、PET、聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC),还是本征阻燃材料品类,我们都能提供,并将每种方案与区域标准、厚度要求及外观指标进行匹配。例如,若某候选材料未通过灼热丝测试或未达到颜色要求,我们可直接切换至其他材料品类或阻燃体系,无需重新开启整个筛选流程。


此外,我们还会处理干燥要求、排气指导、涂层与粘合测试、颜色控制等实际问题,确保测试条件与生产条件一致,从而减少意外情况,加快生产件批准程序(PPAP)或同类认证流程。


Goble:简单来说,我们的服务不止于推荐材料。我们会制定抽样计划、提供加工指导,并在可能的情况下确定备选供应源。同时,我们还能将各候选牌号与部件厚度,同 UL 94、国际电工委员会(IEC)60695、灼热丝、相比漏电起痕指数(CTI)、相对热指数(RTI)、《联邦机动车安全标准 302》(FMVSS 302)等区域标准进行匹配,让客户无需猜测哪种无锑方案能保留其现有认证。最终,这一模式能减少流程循环,缩短从报价到部件验证通过的周期。


小型化电子设备进行转换

小型化通常会推动电气和电子设计朝着更紧密的封装、更薄的壁和更高的热集中方向发展。想想微型外壳和内部子组件,其中每一毫米都很重要。FR ABS 在这些温度下开始变形或未通过灼热丝测试,因此更换为 FR PC/ABS 几乎是理所当然的。适合切换的部件包括:


  • 用于紧凑型电子产品的内部和外部外壳,路由器、游戏机、平板电脑、智能家居集线器和手持式扫描仪。

  • 温度经常升高的电池和电源外壳,消防安全间隙至关重要。

  • 开关、插头和插座在狭小的占地面积中结合了电气隔离和机械耐用性。

  • 连接器、接线端子和继电器外壳需要尺寸稳定性和耐热蠕变性。

  • 小家电和暖通空调组件中的电机或风扇控制外壳,空间有限,但气流和热负荷很高。

  • 医疗器械外壳,便携式监护仪、诊断手持装置和电源组,其薄壁和重复灭菌循环符合法规火焰要求。






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责任编辑:晓晓
排版:晓晓
内容来源:Michelle ManiscalcoQ&A: Antimony-Free Alternatives for Flame-Retardant ABS
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