在复合材料应用中，当产品进入高安全需求场景——如轨道交通、航天或电子设备——材料的选择不再只是强度与重量的问题，而是直接关系到「火灾发生时的安全性」。
耐燃等级预浸料（FR Prepreg），正是在这样的需求下发展出的关键材料。它整合了复合材料既有的轻量、高强度特性，同时在配方层面加入阻燃机制，使材料在火灾情境下能有效抑制燃烧、减少有毒烟气，为乘客与人员争取更多逃生时间。
本文将从材料本质出发，带您了解耐燃等级预浸料的规范背景、设计逻辑、制程应用，以及大格化学在此领域的技术解决方案。
一、什么是耐燃等级预浸料？
1. 预浸料（Prepreg）是什么？
预浸料是将树脂系统预先含浸于强化纤维（如碳纤维、玻璃纤维）中，制成半固化状态的复合材料中间体。相较于传统手积层工法，预浸料具有树脂含量精准、纤维排列一致、制程重复性高的优点，广泛应用于航天、运动器材、工业结构件等领域。
2.「耐燃等级」从何而来？
当预浸料应用于欧盟轨道车辆等高安全场景，材料必须通过特定的防火规范认证，才能合法使用于车辆部件。欧洲标准化委员会（CEN/CENELEC）针对此需求制定了 EN-45545-2 规范——这是目前欧盟轨道车辆复合材料防火性能的核心标准。
EN-45545-2 規範簡介
此規範將軌道車輛中使用的材料，依據使用位置與部件大小，分為 26 個分類（R1–R26）；
並依車輛運行種類與逃生難易程度，劃分為 3 個危險等級（HL1–HL3）。
HL3 為最高等級，代表材料即使在點燃後，也不易產生有毒煙氣，可保障乘客的逃生條件。
3.R 分类（R Classes）：材料使用位置
以下为常见部件分类与对应测试项目：
| R Class | 部件名称 | 需通过的主要测试 |
|---|---|---|
| R1／R2／R3 | 车内表面材料 | ISO 5658-2 火焰延伸、ISO 5660-1 热量释放、ISO 5659-2 烟雾密度、EN 17084 烟雾毒性 |
| R4 | 灯光扩散器 | ISO 5658-2 火焰延伸、EN ISO 11925-2 小火焰、EN 17084 烟雾毒性 |
| R5 | 空调材料（通风设备、供暖设备和空调设备用的空气过滤材料） | EN ISO 11925-2: 小火焰测试 EN ISO 5660-1 热量释放测试 EN ISO 5659-2 烟雾密度测试/毒性测试 EN 17084 烟雾毒性 |
| R7 | 驾驶室外壳等结构件 | ISO 5658-2、ISO 5660-1、ISO 5659-2、EN 17084 |
| R8 | 车顶外部材料 | ISO 9239-1 铺地材料辐射热源法 ISO 5660-1 热量释放测试 ISO 5659-2 烟雾密度测试 EN ISO 5659-2 毒性测试 EN 17084 毒性测试 |
| R11／R12 | 耐电弧绝缘材料 | 依 HL 等级规定 |
| R17 | 驾驶室外部材料 | 依 HL 等级规定 |
4.HL 危险等级：依车辆种类与逃生难易决定
不同运行种类的车辆，因逃生条件不同，对材料的防火等级要求也不同：
| 运行种类 | N 标准车辆 | A 自动驾驶 | D 双层列车 | S 卧铺车 |
|---|---|---|---|---|
| 1｜非地下铁（易疏散） | HL1 | HL1 | HL1 | HL2 |
| 2｜轻轨（可快速疏散） | HL2 | HL2 | HL2 | HL2 |
| 3｜地下铁（缓慢疏散） | HL2 | HL2 | HL2 | HL3 |
| 4｜海底隧道（无法疏散） | HL3 | HL3 | HL3 | HL3 |
简单来说：逃生越困难的场景，对材料的耐燃等级要求越高。海底隧道列车的所有部件，无论位置，一律需达到最高的 HL3 等级。
二、大格化学耐燃预浸料设计特色
大格化学深耕环氧树脂配方研发逾 50 年，其耐燃预浸料在配方设计上面临的核心挑战，是让以下四项性能同步达标——而这四项性能在材料化学上往往互相干扰：
1. 四大耐燃性能：如何同步优化？
| 性能指标 | 设计目标 | 大格的配方策略 |
|---|---|---|
| 阻燃防火 | 材料不易延烧 | 导入非卤素阻燃材料（APP、ATP 防火填料；N 系、P 系改良环氧树脂），燃烧裂解时产生阻燃气体或灰分，阻止火焰蔓延 |
| 低发烟 | 燃烧时少烟，保持逃生视线 | 使用三氧化二锑、磷酸锌、铜酸锌等抑烟材料，同时兼顾预浸布的互黏性与操作性 |
| 低毒性 | 烟气不致命，保障逃生安全 | 选用欧盟认可的防火材料，确保燃烧产物通过 EN 17084 烟雾毒性测试。舍弃卤素型阻燃剂（虽防火性佳，但燃烧产生有毒气体） |
| 低放热 | 不释放高热，抑制火焰扩散 | 配方设计使材料点燃后热量释放速率受控，提高乘客在火场的生存率，并缩限灾害范围 |
配方设计的关键难点
阻燃材料的导入会降低树脂反应速率，影响预浸布的操作性（互黏性）与制程时间。大格化学在兼顾四大耐燃性能的同时，也确保热融胶的含浸性与制程可行性，这正是大格配方技术积累的核心价值所在。
2. Tg 设计弹性：从运动器材到航天
大格化学预浸料采用不同交联密度的环氧树脂配方，玻璃转化温度（Tg）设计范围从 100℃ 到 250℃，可依客户使用环境与机械强度需求进行客制化调整：
| Tg 范围 | 类型 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 100℃~130℃ | 柔韧型 | 运动器材、民生用品 |
| 130℃~200℃ | 标准结构型 | 工业复合材料、轨道车辆部件 |
| 200℃~250℃ | 高耐温型 | 航天级复合材料 |
3. 通用型预浸料：解决温度敏感的操作问题
大多数预浸布的黏度对温度高度敏感，在实际生产中容易出现：
- 夏天环境温度高 → 预浸布太黏，难以操作
- 冬天环境温度低 → 预浸布太干，互黏性不足
黏度对温度示意图
大格化学针对此问题推出通用型预浸料，在配方设计上克服温度敏感性，让使用者在碳布叠层时不易受环境温度影响，同时在高温下的相对黏度较高，有效降低成品流失率，提升制程良率。
三、制程应用与注意事项
1. 支援制程总览
大格化学预浸料可配合多种复合材料制程，适应不同客户的生产设备与工艺条件：
| 制程名称 | 英文简称 | 适用说明 |
|---|---|---|
| 手积层成型 | Hand Lay-up | 适合小批量、造型复杂部件 |
| 树脂转注成型 | RTM | 闭模制程，适合大量生产 |
| 灌注成型 | Infusion | 适合大尺寸、轻量化结构件 |
| 缠绕成型 | Winding | 适合管材、压力容器 |
| 溶液浸渍 | Solvent Continuous | 连续含浸制程 |
| 热熔法 | Hot Melt | 主流预浸料制程，质量稳定 |
| 拉挤成型 | Pultrusion | 适合截面一致的长形结构件 |
| Towpreg | Towpreg | 单束纤维预浸，适合自动化制程 |
2. 制程重点注意事项
- 设备兼容性：大格预浸料可配合客户各式制程现有机台。
- 制程稳定性：可配合不同 RC 预浸布制程。
- 可搭配各式纤维：碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维…
3.产品特色：
- 互黏性稳定性：通用型配方设计可在不同季节与环境温度下维持一致的互黏性，降低操作失误率。
- 储藏条件：产品具备优异的储藏性，便于供应链管理，减少原料损耗。
- 多角度排叠：良好的柔软性与互黏性支援多角度复合材料排叠，适用于几何形状复杂的部件。
- 成品流失率稳定：流失率是成品轻量化的关键，大格化学预浸料采用国际大厂原料，质量稳定性佳，供货链稳定。
四、产品实测数据：EHM-FR-042 预浸布
1. 产品简介
EHM-FR-042 是大格化学针对欧盟轨道车辆 EN-45545-2 规范所开发的耐燃预浸布，结合高 Tg、高刚性环氧树脂配方与碳纤维或玻璃纤维，可制造出同时符合防火规范、轻量化且具备机械强度的各式轨道车辆复合材料部件。
2. 认证达标结果
| 部件分类 | 达到等级 | 实测数据 |
|---|---|---|
| R7（车外暴露面积≥0.2㎡ 的表面材料） | HL3（最高） | CFE：40.6 kW/m² MARHE：44.06 kW/m² Ds max：247.8 CTIG：0.195 |
| R1（车内暴露面积≥0.2㎡ 的表面材料） | HL2 | CFE：40.6 kW/m² MARHE：44.06 kW/m² Ds(4)：243.3 VOF4：446.1 mins CTIG：0.195 |
3.数据解读
各测试数值代表的意义：
- CFE（临界热通量）：材料被点燃所需的最低热通量，数值越高代表材料越不容易被引燃。
- MARHE（最大平均热辐射释放率）：材料燃烧时的最大平均放热速率，数值越低代表材料燃烧时释放的热量越少。
- Ds max / Ds(4)（烟雾密度）：材料燃烧产生的烟雾光学密度，数值越低代表烟雾越少，越有助于保持逃生视线。
- VOF4（烟雾生成量）：4 分钟内的烟雾体积，数值越低越理想。
- CTIG（烟雾毒性指数）：燃烧烟气的毒性指标，数值越低代表对人体危害越小，对逃生安全至关重要。
EHM-FR-042达标意义
R7 部件达到 HL3（最高等级），意味着此款预浸布可合规应用于地下铁、海底隧道等对防火要求最严苛的场景中；R1 部件达到 HL2，则覆盖了轻轨等大多数轨道车辆的表面材料需求。
五、常见问题 Q&A
A：是的。EHM-FR-042 预浸布已通过实际认证测试，R7 部件达 HL3 等级，R1 部件达 HL2 等级，具备完整实测数据报告，可提供客户参考。
A：HL1 的阻燃要求最宽松，材料在火场容易燃烧并产生较多烟气与高热，通常用于较不影响逃生的零件。HL2 次之，适用于多数车厢内部件。HL3 阻燃性能最强，材料即使在点燃后也不易产生有毒烟气，适用于地下铁、海底隧道等难以快速疏散的车辆与位置。
A：可以。大格化学提供 Tg 范围从 100℃ 到 250℃ 的客制化预浸料配方，可依客户的设备操作、机械强度需求、制程条件与目标规范等进行调整，并支援多种复合材料制程。
A：大格化学 EN-45545-2 系列预浸料采用非卤素阻燃配方。虽然卤素型阻燃剂防火性能佳，但燃烧时会产生有毒气体，对逃生人员造成危害，且不符合现代防火规范趋势，因此大格已全面舍弃此类材料。
A：大格化学预浸料可配合客户现有的涂布与含浸机台制程，在导入前会与客户进行制程确认，以确保产品质量。
A：一般预浸布的黏度随温度变化明显，夏天容易过黏、冬天容易过干，影响叠层操作的稳定性。通用型预浸料在配方上克服了温度敏感性，让操作者在不同季节均能获得一致的互黏性体验，有效降低制程的不良率。