Галогенсіз отқа төзімді кабельдік материалдар саласында,магний гидроксиді (MDH)жәнеалюминий гидроксиді (ATH)екі негізгі толтырғыш жалынға қарсы құрал болып табылады және оларды таңдау жалынға төзімділік дәрежесіне, өңдеу өнімділігіне, ұзақ мерзімді сенімділікке және кабельдің құнына тікелей әсер етеді. Бұл мақала термиялық ыдырау механизміне, кристалдық морфологияға және бет сипаттамаларына негізделген. Ол ыдырау температурасы, жалынға төзімділік тиімділігі, механикалық әсерлер, электрлік оқшаулау және қоршаған ортаға төзімділік, сондай-ақ нақты қолдану сценарийлері бойынша екі арасындағы негізгі айырмашылықтарды жүйелі түрде салыстырады. Ол ғылыми таңдау бойынша шешім қабылдау негізін және кешенді оңтайландыру стратегияларын ұсынады.
·Алюминий гидроксиді (ATH, Al(OH)₃):
· Ыдырау температурасы: Төмен, шамамен 180-220 ℃, эндотермиялық ыдырау басталады, шыңы шамамен 205 ℃.
·Жылуды сіңіру мәні: салыстырмалы түрде жоғары, шамамен 1050 Дж/г.
·Реакция теңдеуі: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O↑ (байланысқан судың салмағы шамамен 34,6% бөледі).
·Әсері: жылуды сіңіру, салқындату және су буының сұйылтуының бөлінуінің маңызды әсерлері оны пероксидті айқас байланыстыру сияқты жоғары температуралы өңдеу жүйелерінде қолдануды шектейді.
·Магний гидроксиді (MDH, Mg (OH) ₂):
· Ыдырау температурасы: салыстырмалы түрде жоғары, шамамен 300-340 ℃, эндотермиялық ыдырау басталады, шыңы шамамен 330 ℃.
·Жылуды сіңіру мәні: шамамен 1300 Дж/г.
·Реакция формуласы: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O↑ (байланысқан судың массасының шамамен 31,0% бөледі).
·Әсері: Жоғары термиялық тұрақтылық оны өңдеу температурасы жоғары кабельдік материалдар жүйелеріне қолайлы етеді.
·Кристалл морфологиясы: ATH әдетте біркелкі емес пластина тәрізді немесе алмас пішінді; MDH негізінен алтыбұрышты пластина тәрізді кристалдар. MDH жоғары кристалдық қаттылыққа ие және өңдеу жабдықтарының салыстырмалы түрде үлкен тозуы.
·Беттік энергия: Екеуі де гидрофильді және гидрофобты полимерлермен нашар үйлесімділікке ие. Беттік модификация (стеарин қышқылымен, силанмен, титанатпен және т.б. жабынмен) қажет, ал модификация әсері толтыру мөлшерін және соңғы өнімділікті анықтаудың кілті болып табылады.
|
Өнімділік өлшемі |
Алюминий гидроксиді (ATH) |
Магний гидроксиді (MDH) |
Кабельдік қолданбаларға арналған шабыт |
|
Өңдеуге бейімділік |
Төмен ыдырау температурасы, өңдеу температурасы ≤ 200 ℃ болатын жүйелер үшін ғана жарамды, мысалы, силанды айқастыру, сәулеленуді айқастыру немесе ішінара термопластикалық қаптама материалдары. |
Жоғары термиялық тұрақтылық, өңдеу температурасы 180-300 ℃ болатын жүйелерге жарамды, мысалы, пероксидті кросс-байланыстырылған полиэтилен (XLPE) және жоғары температуралы экструдталған қабықтар. |
Негізгі таңдау критерийлері: Кабельді өндіру процесіне (температура, ығысу күші) байланысты алдын ала таңдаңыз. |
|
Жалынға төзімділік |
Жоғары жылу сіңіру мәні, тамаша түтін басу әсері. Бірақ бірдей жалынға төзімділік деңгейіне жету (мысалы, UL94 V-0) әдетте жоғары толтыру мөлшерін (60-65%) талап етеді. |
Масса бірлігіндегі жылуды сіңіру жоғары, ал ыдырау қалдығы MgO жоғары температурада тұрақтырақ, нәтижесінде түзілген көміртек қабатының қорғаныс әсері жақсырақ болады. Әдетте толтыру мөлшері ATH-ден сәл төмен (55-65% дәл осындай әсерге қол жеткізе алады). |
MDH тамшыға қарсы және жануды басу бойынша аздаған артықшылықтарға ие, әсіресе жоғары отқа төзімді талаптарға сай келеді (мысалы, IEC 60332-3 Cat A). |
|
Механикалық қасиеттерге әсері |
Қаттылық төмен, ал полимер матрицасына қатайтатын әсері әлсіз, бірақ жоғары толтыру әлі де қаттылықты айтарлықтай бұзады (сыну ұзартуының төмендеуімен). |
Кристаллдың жоғары қаттылығы матрицаға анағұрлым маңызды қатайтатын әсерге әкеледі және бірдей толтыру мөлшерінде соққы күші мен ұзаруына теріс әсер әдетте ATH-ге қарағанда көбірек болады. |
Жоғары икемділікті қажет ететін қолданбалар үшін (мысалы, сүйреу тізбегі кабельдері және робот кабельдері) жоғары толтырылған MDH сақтықпен пайдаланылуы керек немесе серпімді субстраттармен немесе композиттік модификациялармен өтеледі. |
|
Электрлік өнімділік |
Al₂O₃ ыдырау өнімі оқшаулауға төзімділікті сақтауға көмектесетін тамаша оқшаулағыш болып табылады. Бірақ жоғары толтыру көлемдік кедергіге әсер ететін қоспа иондарын енгізуі мүмкін. |
Сондай-ақ, MgO ыдырау өнімінің жақсы оқшаулауы және Al₂O₃-ға қарағанда ылғалды сіңіру қабілеті төмен, бұл ылғалды ортада тұрақты диэлектрлік қасиеттерді сақтауға көмектеседі. |
Суды сіңіргеннен кейін орташа және жоғары вольтты оқшаулағыш материалдардың электрлік көрсеткіштерін қатаң түрде тексеріңіз. MDH әдетте жақсырақ ұзақ мерзімді электр тұрақтылығын көрсетеді. |
|
Қышқылға төзімділік және жауын-шашынға төзімділік |
Al₂O₃ қалдығы амфотерлі және қышқыл немесе күшті сілтілі ортада әрекеттесуі мүмкін. Қышқыл топырақта ұзақ қолдануды қарастырған жөн. |
MgO қалдығы сілтілі және қышқылға төзімділігі төмен, бірақ ол жану нәтижесінде пайда болатын қышқыл газдарды (мысалы, HCl, SO₂) бейтараптай алады, бұл коррозиялық түтін газына төмен талаптары бар орындар үшін тиімді. |
Кабельді пайдалану ортасының (химиялық, туннель, мұхит) қышқылдығын, сілтілілігін және ылғалдылығын бағалаңыз және тұрақтырақ жүйені таңдаңыз. |
|
Түтінді басатын қасиеті |
Өте жақсы. ATH ең тиімді түтін басатын заттардың бірі ретінде кеңінен танылды, көптеген отқа төзімді заттарға қарағанда түтін шығаруы әлдеқайда төмен. |
Өте жақсы, бірақ бірдей толтыру мөлшерімен, түтіннің басу әсері әдетте ATH-ден сәл төмен. |
Метролар мен көпқабатты ғимараттар сияқты түтіннің уыттылығына қатаң талаптары бар орындар үшін ATH немесе ATH негізіндегі құрамдарға басымдық берілуі керек. |
|
Тығыздығы |
шамамен 2,42 г/см³ |
шамамен 2,38 г/см³ |
Формула кабелінің кабель тығыздығы сәл төмен, бұл салмақ пен бірлік ұзындығының құнын азайту үшін тиімді. |
-Төмен температурада өңдеу кабельдері: ПВХ, жұмсақ EVA, төмен түтін және галогенсіз орташа төмен температуралы қабық, басқару кабельдері
-Жалпы құрылыс сымдары, үйді безендіру кабельдері, ішкі әлсіз ток кабельдері
-Шығынға сезімтал, көп мөлшерде, отқа төзімділікке қойылатын талаптар V-1/V-2, отқа төзімді С/В класы
- Төмен толтыру, жоғары созылу және жоғары икемділік бар әлсіз жалынға төзімді сценарийлер
-Жоғары температурада өңдеу жүйесі: PP, XLPE, сәулеленумен байланыстыру, силанды қиылысу TPE/TPU
- Жоғары қауіпсіздік сценарийлері: метро, жоғары жылдамдықты теміржол, кемелер, атом энергиясы, туннельдер, ауруханалар, деректер орталықтары
-Жаңа энергетикалық кабельдер: фотоэлектр, энергия сақтау, жел энергиясы, зарядтау қадалары, қуат батареялары
- Жоғары вольтты/байланыс кабельдері: жоғары оқшаулауды, төмен диэлектрикті, төмен түтінді және төмен уыттылықты қажет етеді
- Ұзақ мерзімді ауа-райына/ыстыққа төзімді кабельдер: 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ сорттары
Ұсынылатын қатынас: ATH: MDH=3:1~1:1
-Өңдеу терезесі мен құнын теңестіру
- Жалынға төзімділік пен түтіннің басылуын синергетикалық жақсарту
- Жақсырақ механикалық және экструзия тұрақтылығы
-А класы отқа төзімді, В1 класы, UL VW-1, IEC 60332 және т.б. сияқты қатаң стандарттарға жауап бере алады.
Кабельдік материалдарда магний гидроксиді мен алюминий гидроксиді арасында абсолютті «артықшылық немесе кемшілік» жоқ, тек нақты қолдану сценарийлеріне негізделген «бейімделу». Іріктеу эмпиризмнен деректер мен механизмдерге негізделген нақты шешім қабылдауға ауысады.
