ເປັນຫຍັງ 3.5 Hydrated Zinc Borate ຈຶ່ງຖືກໃຊ້ເປັນສານກັນໄຟໃນສາຍ PVC?

Polyvinyl chloride (PVC) ແມ່ນທາງເລືອກທີ່ເດັ່ນຊັດສໍາລັບການ insulation ສາຍແລະວັດສະດຸ sheath, ແລະຄຸນສົມບັດ retardant flame ຂອງມັນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງໂດຍກົງກັບການດໍາເນີນງານທີ່ປອດໄພຂອງລະບົບພະລັງງານ. ໃນ​ບັນ​ດາ​ສານ​ຕ້ານ​ການ​ອັກ​ເສບ​ຈໍາ​ນວນ​ຫຼາຍ​,3.5 zinc borate hydrated (2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O)ໄດ້ກາຍເປັນອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນໃນການສ້າງສາຍ PVC. ບົດ​ຄວາມ​ນີ້​ຈະ​ວິ​ເຄາະ​ຢ່າງ​ເປັນ​ລະ​ບົບ​ພື້ນ​ຖານ​ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ທີ່​ຢູ່​ເບື້ອງ​ຫລັງ​ການ​ເລືອກ​ນີ້​.

I. ພື້ນຖານທາງເຄມີຂອງກົນໄກການທົນທານຕໍ່ flame: ຜົນກະທົບ synergistic ຫຼາຍໂຫມດ

1.1 ຂະບວນການດູດຊືມນ້ຳ ແລະ ຄວາມຮ້ອນໃນຂັ້ນຕອນການເສື່ອມສະພາບຄວາມຮ້ອນ

ເນື້ອໃນຂອງນ້ໍາໄປເຊຍກັນຂອງ 3.5% hydrated zinc borate (ປະມານ 14.5%) ໄດ້ຖືກອອກແບບທີ່ຊັດເຈນເພື່ອບັນລຸການຈັບຄູ່ທີ່ເຫມາະສົມລະຫວ່າງອຸນຫະພູມ decomposition ຄວາມຮ້ອນແລະອຸນຫະພູມ decomposition ເບື້ອງຕົ້ນຂອງ PVC (ປະມານ 200-300 ° C). ເມື່ອສາຍເຄເບີ້ນພົບກັບແຫຼ່ງໄຟ, ສັງກະສີ borate ປ່ອຍນ້ໍາ crystalline ໃນລະດັບອຸນຫະພູມ 210-320 ° C.

Zn₂B₆O₁₁·3.5H₂O → Zn₂B₆O₁₁ + 3.5H₂O↑

ຂະບວນການນີ້ດູດຊຶມຄວາມຮ້ອນເປັນຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍ (dehydration enthalpy ປະມານ 280 J/g), ປະສິດທິພາບການຫຼຸດຜ່ອນອຸນຫະພູມຫນ້າດິນຂອງວັດສະດຸແລະການຊັກຊ້າອັດຕາການເຊື່ອມໂຊມຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງມາຕຣິກເບື້ອງ PVC ໄດ້. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຮູບແບບ hydration ທີ່ສູງຂຶ້ນເຊັ່ນ: 5-hydrate ແລະ 7-hydrate, ປ່ອງຢ້ຽມອຸນຫະພູມ dehydration ຂອງ 3.5 hydrate ແມ່ນຊັດເຈນກວ່າ, ຫຼີກເວັ້ນການປ້ອງກັນຈຸດຕາບອດທີ່ເກີດຈາກການຂາດນ້ໍາກ່ອນໄວອັນຄວນຫຼືການຂາດນ້ໍາຊັກຊ້າ.

1.2 ກົນໄກການສ້າງຕັ້ງຂອງຊັ້ນປ້ອງກັນແກ້ວ

ສັງກະສີທີ່ບໍ່ມີນ້ໍາທີ່ຂາດນ້ໍາ borate (Zn₂B₆O₁₁) ລະລາຍຢູ່ທີ່ 400-500 ° C ແລະປະຕິກິລິຍາກັບ hydrogen chloride (HCl) ທີ່ຜະລິດໂດຍການທໍາລາຍ PVC:

Zn₂B₆O₁₁ + 12HCl → 2ZnCl₂ + 6BCl₃ + 6H₂O

ZnCl₂ ແລະ BCl₃ ທີ່ສ້າງຂຶ້ນເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວເລັ່ງອາຊິດ Lewis ເພື່ອສົ່ງເສີມປະຕິກິລິຍາການເຊື່ອມໂຍງຂ້າມຂອງ PVC, ປະກອບເປັນຊັ້ນຄາບອນທີ່ຂະຫຍາຍອອກ. ໃນເວລາດຽວກັນ, boron oxide ຖືກປ່ຽນເປັນແກ້ວB₂O₃ viscous ທີ່ອຸນຫະພູມສູງກວ່າ 700 ° C.

2BCl₃ + 3H₂O → B₂O₃ + 6HCl

ຮ່າງກາຍແກ້ວກວມເອົາພື້ນຜິວຂອງຊັ້ນຄາບອນ, ປະກອບເປັນສິ່ງກີດຂວາງປ້ອງກັນທີ່ຫນາແຫນ້ນ. ຄວາມຫນືດແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງມັນ (10³-10⁴ Pa·s) ສາມາດສະກັດກັ້ນການຊຶມເຊື້ອຂອງອົກຊີ ແລະ ການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນໃນອຸນຫະພູມຂອງແປວໄຟໄດ້.

Ⅱ. ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ເປັນເອກະລັກແລະຜົນກະທົບ synergistic ກັບລະບົບ PVC

2.1 ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຫນ້າທີ່ການຈັບຕົວຂອງອາຊິດ

HCl ປ່ອຍອອກມາຈາກ PVC pyrolysis ບໍ່ພຽງແຕ່ເລັ່ງການເຊື່ອມໂຊມຂອງວັດສະດຸ, ແຕ່ຍັງຜະລິດຄວັນໄຟ corrosive ແລະເປັນພິດ.ສັງກະສີ borateຈັບ HCl ຢ່າງມີປະສິດທິພາບໂດຍຜ່ານປະຕິກິລິຍາສອງຂັ້ນຕອນ:

1. ການຈັບພາບຂັ້ນຕົ້ນ: ກຸ່ມ hydroxyl ພື້ນຜິວເຮັດປະຕິກິລິຍາກັບ HCl ເພື່ອສ້າງ ZnCl ₂ ແລະອາຊິດ boric

2. ການຈັບຕົວສຳຮອງ: ອາຊິດ boric ທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈະປະຕິກິລິຍາກັບ HCl ເພື່ອສ້າງ BCl₃.

ແຕ່ລະ mole ຂອງ 3.5 zinc hydrated borate ໃນທາງທິດສະດີສາມາດບໍລິໂພກ 12 mol ຂອງ HCl, ມີຄວາມສາມາດເກັບກໍາຂອງ 43.7%. ເມື່ອປຽບທຽບກັບສານຕ້ານເຊື້ອໄຟແບບດັ້ງເດີມເຊັ່ນ: ອາລູມິນຽມ hydroxide (ພຽງແຕ່ 33%), ປະສິດທິພາບການເປັນກາງອາຊິດຂອງຫນ່ວຍບໍລິການຂອງມັນແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນ 32%.

2.2 ການເສີມສ້າງ Synergistic ກັບ Antimony Trioxide

ໃນ​ການ​ສ້າງ​ສາຍ​ເຄ​ເບີນ PVC, ສັງ​ກະ​ສີ borate ສະ​ແດງ​ຜົນ​ກະ​ທົບ synergistic ທີ່​ສໍາ​ຄັນ​ກັບ Sb₂O₃​:

Zn₂B₆O₁₁ + Sb₂O₃ + HCl → ZnSb₂O₅+ໄລຍະແກ້ວ borosilicate

ສັງກະສີ antimony spinel (ZnSb₂O₅) ມີລັກສະນະຂອງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນສູງ (> 1000 ° C) ແລະຄວາມສາມາດຂອງຄາບອນຄາໂບໄຮເດດທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ຂໍ້ມູນການທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເມື່ອສັງກະສີໂບເຣດຖືກປະສົມກັບ Sb ₂ O3 ໃນອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນ 3:2, ດັດຊະນີອົກຊີເຈນທີ່ຈໍາກັດ (LOI) ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 28% ເປັນ 34%, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວັນໄຟສາມາດຫຼຸດລົງໄດ້ 40%.

2.3 ຜົນກະທົບຕໍາ່ສຸດທີ່ກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດກົນຈັກຂອງວັດສະດຸ

ເມື່ອປຽບທຽບກັບ flame retardants ທີ່ມີຂະຫນາດອະນຸພາກທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ຄວາມແຂງຂອງ Mohs ຂອງ 3.5 zinc hydrated borate ມີພຽງແຕ່ 2.5, ຫຼາຍຕ່ໍາກວ່າ fillers ເຊັ່ນ silica (7.0). ຮູບແບບໄປເຊຍກັນເປັນແຜ່ນຂອງມັນ (ຂະຫນາດອະນຸພາກສະເລ່ຍ 1-3 μ m, ອັດຕາສ່ວນ 8-15) ສາມາດປະກອບເປັນ "ບັດຄ້າຍຄື" stack ໃນ PVC matrix. ເມື່ອເພີ່ມໃນປະລິມານ 15-20 phr:

· ອັດ​ຕາ​ການ​ເກັບ​ຮັກ​ສາ​ຄວາມ​ເຂັ້ມ​ແຂງ​> 85​%

· ການຍືດຕົວໃນເວລາພັກຜ່ອນຫຼຸດລົງ 12-18% ເທົ່ານັ້ນ.

·ຜົນກະທົບຂອງຂະບວນການ extrusion ແມ່ນຕ່ໍາກວ່າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງສານຕ້ານໄຟເຊັ່ນ magnesium hydroxide.

Ⅲ. 3.5 ຂໍ້ດີດ້ານວິສະວະກຳຂອງຮູບແບບການລະບາຍນ້ຳ

3.1 ການດຸ່ນດ່ຽງລະຫວ່າງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນແລະປ່ອງຢ້ຽມປະມວນຜົນ

ການປຽບທຽບການປະຕິບັດຂອງສັງກະສີ borate ກັບລະດັບຄວາມຊຸ່ມຊື່ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ:

3.5 Hydrates ຄົງທີ່ໃນອຸນຫະພູມ extrusion ທໍາມະດາຂອງ PVC (170-190 ° C) ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການ porosity ແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງພື້ນຜິວທີ່ເກີດຈາກການຂາດນ້ໍາໃນລະຫວ່າງການປະມວນຜົນ.

3.2 ການຄໍ້າປະກັນປະສິດທິພາບໄຟຟ້າ

ເມື່ອຄວາມຄົງທີ່ dielectric ຂອງ zinc borate (ε _r = 4.2-4.8) ຢູ່ໃກ້ກັບ PVC matrix (ε _r = 4.0-4.5), ແລະໂຄງສ້າງຊັ້ນຂອງມັນຖືກຈັດລຽງຂະຫນານກັບທິດທາງຂອງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ:

·ຮັກສາຄວາມຕ້ານທານຂອງປະລິມານສູງກວ່າ 10 ¹⁴Ω· cm

·ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງມູນຄ່າການສູນເສຍ dielectric ແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 0.002

·ມີຜົນກະທົບຫນ້ອຍທີ່ສຸດຕໍ່ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມຈຸຂອງສາຍ

3.3 ຄວາມໄດ້ປຽບສອງດ້ານຂອງລັກສະນະສິ່ງແວດລ້ອມ ແລະຄວາມປອດໄພ

ຄວາມເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ:

· ຄວາມ​ເປັນ​ພິດ​ທາງ​ປາກ LD50>5000 mg/kg (ລະ​ດັບ​ທີ່​ບໍ່​ເປັນ​ພິດ​ທີ່​ແທ້​ຈິງ​)

·ບໍ່ມີ halogens, ໂລຫະຫນັກ (lead, cadmium, chromium, ແລະອື່ນໆ)

· 35% ການ​ຫຼຸດ​ຜ່ອນ​ການ​ຜະ​ລິດ CO ໃນ​ຜະ​ລິດ​ຕະ​ພັນ​ການ​ເຜົາ​ໄຫມ້ (ເມື່ອ​ທຽບ​ໃສ່​ກັບ​ລະ​ບົບ​ການ​ຕ້ານ​ການ​ອັກ​ເສບ​ແບບ​ດັ້ງ​ເດີມ​)

ກົນໄກການສະກັດກັ້ນຄວັນຢາສູບ:

ສັງກະສີ borate ສົ່ງເສີມການສ້າງໂຄງສ້າງຄາບອນທີ່ມີກິ່ນຫອມແທນທີ່ຈະເປັນຊິ້ນສ່ວນ aliphatic ໃນ PVC, ເພີ່ມທະວີການອຸນຫະພູມ nucleation ຂອງອະນຸພາກຄວັນຢາສູບຈາກ 350 ° C ຫາ 480 ° C ແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວັນຢາສູບ (NBS) ໂດຍ 50-60%.

Ⅳ. ສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພິເສດ

·ຄວາມຕ້ອງການຄວັນໄຟຕ່ໍາແລະບໍ່ມີ halogen: ການເພີ່ມປະລິມານຂອງ zinc borate ເປັນ 25 phr, ສົມທົບກັບ magnesium hydroxide (40 phr), ສາມາດບັນລຸຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວັນຢາສູບ IEC 61034<200

· ລະດັບຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນສູງ (105 ° C): ໂດຍໃຊ້ trimellitic acid ester plasticizer, ດ້ານຂອງສັງກະສີ borate ໄດ້ຖືກປະຕິບັດດ້ວຍຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຂອງ silane, ແລະອັດຕາການຍືດຕົວຫຼັງຈາກຄວາມຮ້ອນແມ່ນຮັກສາໄວ້> 70%

ສະຫຼຸບ:

ຄໍາ​ຮ້ອງ​ສະ​ຫມັກ​ຂອງ​3.5 zinc hydrated borateໃນສາຍ PVC ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນແນວຄວາມຄິດຫຼັກຂອງ "ການປະສານງານຂອງກົນໄກຫຼາຍ" ແລະ "ຄວາມສົມດູນປະສິດທິພາບ" ໃນວິທະຍາສາດການຕ້ານ flame. ເນື້ອໃນຂອງນ້ໍາໄປເຊຍກັນທີ່ຊັດເຈນ, ຄວາມສາມາດໃນການຈັບອາຊິດທີ່ດີເລີດ, ປະສົມປະສານທີ່ມີປະສິດທິພາບກັບສານຕ້ານການເຜົາໄຫມ້ຂອງ antimony, ແລະຜົນກະທົບຫນ້ອຍຕໍ່ຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າແລະກົນຈັກຂອງວັດສະດຸເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງເລືອກທີ່ເຫມາະສົມທີ່ຈະຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ສົມບູນແບບຂອງຄວາມທົນທານຕໍ່ໄຟສາຍເຄເບີ້ນທີ່ທັນສະໄຫມ, ຄວັນໄຟຕ່ໍາ, ບໍ່ມີສານພິດ, ແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືສູງ.