一、PFAS

PFAS，即Per-and polyfluoroalkyl substances，中文全称：全氟烷基和多氟烷基物质，是指一系列经过人工合成的有机化合物，主要由碳原子和氟原子构成，且至少含有一个全氟甲基（CF3）或全氟亚甲基（CF2）的碳原子化合物，符合上述定义的PFAS物质超过一万种。

PFAS材料具有极强的疏水、疏油、耐高温、表面活性、耐化学稳定性等特性，因此在被广泛用于塑胶、纺织、表面活性剂、食品包装、不粘涂层（铁氟龙、特氟龙）、灭火泡沫等各个领域。

工程塑胶行业中常见的PFAS类材料主要应用于阻燃领域：阻燃材料用的抗滴落剂PTFE和聚碳酸酯PC常用阻燃剂全氟丁基磺酸钾（PPFBS）等。

二、PFAS的危害

1、PFAS材料中都含有的碳-氟键（C-F）极其稳定，PFAS在环境中极难降解，也被称为“永久性化学品”。

2、大多数PFAS还容易在环境中远距离迁移，远离其释放源。

3、PFAS会在环境和人体内积累，可能引发癌症、免疫系统疾病等各种问题。

因此越来越多地引起的世界范围内对PFAS材料的广泛关注和逐步管控。

三、PFAS限制政策密集出台

面对PFAS带来的环境与健康风险，全球各国家和地区近年来加速了相关立法进程，形成了密集的监管网络。这些政策呈现出范围不断扩大、标准日趋严格、执法力度增强的明显趋势，给相关行业带来了前所未有的合规压力。

欧盟作为化学品管理的先行者，已通过REACH法规将多种PFAS物质列入高度关注物质候选清单(SVHC)，包括PFOA、PFNA及其盐类等。2024年，欧盟风险评估委员会(RAC)和社会经济评估委员会(SEAC)就PFAS在消费混合物、化妆品、滑雪蜡和金属电镀等领域的限制达成了临时结论，并计划进一步审查纺织品、食品接触材料、石油和采矿等行业的使用情况。尤为值得关注的是，欧盟《包装和包装废弃物法规》(PPWR)对食品包装中的PFAS含量设定了严格限值：单一PFAS不得超过25ppb，多种PFAS总和不得超过250ppb。欧盟委员会还计划在2025年最终完成对所有行业PFAS使用的综合评估，为全面限制铺平道路。

美国的PFAS监管呈现出"联邦引导、各州竞相严格"的特点。环保署(EPA)根据《有毒物质控制法案》要求企业报告自2011年以来使用的1460多种PFAS化合物，并将PFOA和PFOS列为危险物质。在州层面，明尼苏达州自2025年1月1日起禁止在11类产品中故意使用PFAS，包括儿童产品、化妆品、纺织品等；康涅狄格州要求从2026年起对含PFAS产品进行标注，2028年起全面禁用；华盛顿州和夏威夷州则重点限制食品包装中的PFAS。

亚太地区的监管也在跟进。中国将PFOS和PFOA纳入《重点管控新污染物清单(2023年版)》；日本禁止PFOA及其盐类的生产与进口；新西兰宣布自2026年底起全面禁止含PFAS化妆品的进口和生产；中国台湾地区则推出了涵盖源头控制、工业用途管控等五大目标的PFAS管理计划。

值得注意的是，一些欧盟成员国正率先实施比欧盟统一标准更严格的国家禁令。法国计划从2026年起限制含PFAS的服装、鞋类和化妆品；丹麦则将成为欧盟首个禁止消费品中使用PFAS的国家，自2026年7月1日起实施。这些国家行动反映了对PFAS风险的紧迫关切，也为欧盟层面的全面限制积累了经验。

四、PFAS FREE材料

PFAS FREE材料，也就是指材料成分中不含PFAS的材料，可以参考如下简单分类：

1. 非阻燃材料：主要为无需添加抗滴落剂和阻燃剂，且本身不含氟（F）的材料，如PP、ABS、PC、POM、PET、PBT、PA等。

2. 增强的阻燃材料：如PP+GF、PBT+GF、PA+GF等。增强材料中的玻纤（或矿纤、碳纤）等纤维可以在基材中形成网状骨架结构，提升材料融体强度，因此增强材料要实现阻燃相对比较容易，且阻燃方案也比较多。

3. 不含PFAS的未增强阻燃材料：特别是阻燃PC、阻燃PC/ABS等，这类阻燃材料通常需要使用PFAS作为阻燃成分（如抗滴落剂PTFE、PC阻燃剂全氟丁基磺酸钾）。所以，如果需要这类的PFAS FREE材料，务必一定要跟材料供应商进行确认，如果此前采用的是含有PFAS的方案，那么就需要重新调整材料并进行相关。

五、汽车电池上盖选材

随着全球范围内对PFAS的管控日益严格，汽车行业面临着材料合规性的重大挑战，尤其是在电池系统这类关键部件上。电池上盖作为保护电池模块的重要结构件，不仅需要满足机械强度、耐热性、阻燃性等性能要求，还必须符合PFAS FREE的法规标准。

因此，如何在确保材料性能的同时，筛选出真正合规的替代方案，成为电池制造商和材料供应商亟待解决的问题。接下来，我们将从材料选型的核心考量因素出发，探讨PFAS FREE电池上盖材料的可行选择路径。

聚苯醚作为最轻的工程塑料，是实现汽车轻量化的理想选择。

PPE分子链中含有芳香环结构，分子链刚性较强，树脂的机械强度较高，高强度、高模量、耐冲击，且在较宽的温度范围内可维持较好的力学强度。PPE作为新能源电池外壳材料，耐振动耐冲击强度高，避免电池包内部模组受到外界碰撞，显著提升了电池包的可靠性。

1. 金发科技：推出PFAS Free 5VA级PPE材料，在满足环保要求的同时，阻燃性能再升档，成为新能源汽车电池防护的“安全卫士”，具有满足1.5 mm&V-0、抗老化、耐热失控、优异的尺寸稳定性、轻量化的特点。

2. SABIC ：将聚苯醚 (PPE) 和聚酰胺（PA 或尼龙）的未填充共聚物混合物NORYL GTX™ 树脂 9500商业化。它是一种高流动性、高温合金，与未填充的 PA66 或 PA6 相比，吸湿性更小。

PPE/PA 混合物（左，下，红线）——比纯 PA6（左，上，绿线）或 PA 66（左，中黄线）吸湿更少

3. 旭化成：改性聚苯醚(PPE)材料Xyron G532Z，3mm厚板材可承受850℃火焰5分钟不穿透。其Xyron Z系列在0.75mm厚度即达UL V0阻燃等级，2-3mm实现5VA级，且采用无卤阻燃剂。

六、具体选材方法

1. 物理性能对比分析

试验方法：按照ISO 1183-1测试。

3种塑料基材的密度分别为1.088、1.302、1.137g/cm3, 其中密度最小为PPE+PA，最大为PC+PBT。相比金属材质DC06密度7.8g/cm3，3种塑料基材分别可降重86.05%、83.31%和85.42%, 塑料基材轻量化优势非常明显。

此外，相比PC+PBT和PC+ABS，PPE+PA分别又降重16.44%、4.31%。因此，从轻量化角度考虑，PPE+PA表现最佳。

试验方法：按照GB 8410测试。

3种塑料基材燃烧速率分别为0、16.2、21.8mm/min，其中PPE+PA燃烧速率最慢，且存在着自熄现象，然而PC+ABS、PC+PBT燃烧速率相对较快。PPE+PA的燃烧速率慢是由于PPE和PA66材料的氧指数都比较高。

氧指数为材料燃烧所需最低的氧气浓度，氧指数越高表示材料越不易燃烧，本体材料PPE的氧指数约为28%，添加改性的PA66氧指数约为26%，PPE属于难燃材料。因此，从安全防灾角度考虑，PPE+PA 表现最佳。

力学性能对比分析

试验方法：按照ISO 524测试，测试速度为50mm/min。

PPE+PA、PC+PBT、PC+ABS的拉伸强度分别为60.3、58.0、52.5MPa，其中PPE +PA最大，PC+ABS最小。拉伸强度反映材料受拉伸破坏（断裂）能力大小，数值越大，表明材料受拉伸破坏（断裂）的难度越大。这表明PPE+PA材料强度最大，受拉伸破坏难度要大于后两者。

试验方法：按照ISO 527测试，测试速度为1mm/min。

拉伸模量分别为2474、3126、2314MPa，其中PC+PBT 最大，且远高于其他两种材料，PPE+PA略高于PC+ABS。拉伸模量反映材料受拉伸抵抗变形能力，数值越大，表明受拉伸越难变形，即刚性越强，这表明PC+PBT材料高模量，刚性最大。

试验方法：弯曲强度、 弯曲模量按照ISO 178测试，测试速度为2mm/min，试样尺寸为(80± 2)mm×(10±0.2)mm×(4±0.2)mm。

弯曲强度、弯曲模量最大为PC+PBT，分比为95.1、3553MPa；而最小为PC+ABS，分别为82.6、2228MPa。

弯曲强度和弯曲模量反映材料受弯曲载荷发生变形或破坏的能力，数值越大，表明刚性越强。这表明材料刚性大小依次为PC+PBT、PPE+PA、PC+ABS。

试验方法：按照ISO 179-1/eA测试，温度为23℃和-30 ℃，试样尺寸为(80±2)mm ×(10±0.2)mm×(4±0.2)mm。

支梁缺口的冲击强度（23℃和-30℃最大为PC+ABS，分别为50.5、27.4kJ/m2,远高于其他两种材料；PC+PBT最小，分别为11.5、4.4kJ/m2；PPE+PA介于中间，分别为16.2、10.1kJ/m2。

由此可以看出，PC+ABS的冲击韧性最好，PC+PBT的冲击韧性最差，PPE+PA的冲击韧性介于它们之间。PC+PBT冲击韧性低，这与其高强度、高模量和高刚性的结果是一致的，主要是由于行业使用的PC+PBT通常会添加一定比例矿物改性。

小结：

1、PC+PBT模量刚性最大，但冲击韧性较差;

2、PC+ABS 冲击韧性好，但强度和刚性相对较低；

3、然而，PPE+PA材料力学性能各方面表现比较均衡，在保持高强度和刚性的同时，又兼具高抗冲击性。

由此可以看出，PPE+PA 注塑成的零件具有高强度、高刚性和高抗冲击性，尺寸更加稳定，日常耐用性更好。

热性能对比分析

试验方法：按照ISO 75测试, 负载为0.45MPa，试样尺寸为 (80±2)mm×(10±0. 2)mm ×(4±0. 2)mm。

试验方法：按照ISO 306测试，加载50N，升温速度为50℃/h。

PPE+PA热变形温度、维卡软化温度分别为194.9、205.4℃，PC+PBT热变形温度、维卡软化温度分别为118.3、130℃，PC+ABS热变形温度、维卡软化温度分别为117.8、118.3℃。PPE+PA耐热性最好，远优于其他两种材料。PPE+PA热变形温度高达。190℃以上, 远高于在线喷涂最高烘烤温度140、160℃，适合在线喷涂。

然而，PC+PBT和PC+ABS耐热性相当，都比较低，热变形温度最高不超过120℃，无法满足在线喷涂，只适合离线喷涂80、90℃使用。

PPE+PA材料高的耐热性主要归因于组成PPE和PA66耐热性都比较高，熔点都高达260℃。

PPE材料分子链里含有大量的刚性芳环结构，分子链刚性大，而PA66材料分子链规整，含有大量酰胺键，分子间作用力和氢键大，易结晶。这就要求前期产品设计选材和工艺匹配时，一定要根据材料耐热特性匹配准确，否则容易导致出现产品质量问题。

加工性能对比分析

试验方法：按照ISO 62测试，温度为(23±2)℃，湿度为(50±5)%RH。

3种基材吸水率分别为0.85%、0.28%、0.20%。PPE+PA吸水率远高于PC+PBT和PC+ABS，后两者相当。PPE本身不吸水，甚至生产前不用烘料干燥，然而PPE+PA吸水率却很高。出现上述现象主要是由于添加改性的PA66材料导致。

PA66为高吸水材料，分子链中含有许多极性酰胺键基，该基团为亲水基团容易与水分子形成氢键，进而导致材料吸水性强。原材料粒料中含有的水分，在高温注塑过程容易产生水汽，导致材料发生水解降解，同时影响成型零件性能、尺寸和外观质量。

因此，零件生产前，原材料粒料必须进行高温烘料干燥，确保水分充分脱除，这对PPE+PA材料尤为重要。此外，烘料后需要及时生产，不可长期久置，久置容易再次吸收环境中水分。

试验方法：按照ISO 294测试。

PPE+PA收缩率1.55%，要远高于其他两种材料，后两者收缩率均为0.52%。PPE+PA收缩率大主要是由于添加改性PA66材料所致。PA66材料收缩率较大，在1.5%、2%范围内。

由于收缩率差异很大，一旦模具开发出来后，若再想变更材料或喷涂工艺，会导致模具报废，造成项目开发周期延迟和试验开发费用浪费。

因此，前期产品设计选材、 匹配工艺和新开模具时，需要定义清楚材料和匹配的喷涂工艺，避免后期变更。

试验方法：按照ISO 1133-1测试, 温度为280℃, 质量为5kg。

PPE+PA、PC+PBT和PC+ABS的熔体流动速率分别为1.52、5.40、5.60g/min。熔体流动速率大小反映树脂熔融后黏度大小和加工难度。PPE+PA材料的熔体流动速率要远低于PC+PBT和PC+ABS，这表明PPE+PA树脂黏度更大， 加工工艺要求更高。

因此，不同塑料基材成型工艺不能混用，更不能直接借用， 在模具开发前期，需要进行CAE模流分析，优化模具结构设计。同时，首模件需要进行试模，确认最佳的生产成型工艺参数，确保成型的零件外观质量、尺寸和性能等满足设计要求。

氟含量检测

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总结

综合上述的测试我们可以发现。

（1）物理性能：PPE+PA质量最轻、安全防灾性最好。

（2）力学性能：PPE+PA 高刚性、高强度, 同时兼具良好的冲击韧性, 力学性能各方面表现更均衡。

（3）热性能：PPE+PA耐热性最为突出, 热变形温度高达194.9℃, 满足在线喷涂;PC+PBT和PC+ABS耐热性较低, 热变形温度不高于120℃, 不满足在线喷涂, 仅适合离线喷涂80℃-90℃。

（4）加工性能：PPE+PA收缩率为1.55%，PC+PBT和PC+ABS两种基材的收缩率均为0.52%，差异较大，导致模具无法共用，这就要求在前期产品设计选材和模具设计阶段，材料定义和输入要准确；PPE+PA吸水率为0.85%，远高于PC+PBT（0.28%）和PC+ABS（0.2%），生产前对原材料烘料要求更高：PPE+PA 熔体流动速率为1.52g/min，远低于PC+PBT（5.4g/min）和PC+ABS（5.6g/min），这表明PPE+PA树脂黏度更大，加工工艺要求更高。