Цинк бораты, тиімді және экологиялық таза бейорганикалық отқа төзімді және көп функциялы қоспа ретінде пластмассада, резеңкеде, жабындарда, тоқыма және басқа салаларда кеңінен қолданылады. Дегенмен, өнеркәсіпте жиі айтылған «мырыш бораты» шын мәнінде құрамында әртүрлі кристалды суы бар әртүрлі формаларды қамтиды, олардың ішінде ең өкілі мырыш борат моногидраты (ZnO·B₂O₃·H₂O) және мырыш борат 3,5гидраты (2ZnO·3B₂O₃·3,5H) болып табылады. Бұл мақала кәсіби академиялық тұрғыдан екеуінің арасындағы айырмашылықтарды қарастырады.
Мырыш бораты моногидратының химиялық формуласы ZnO·B₂O₃·H₂O, мұнда ZnO-ның B₂O₃ молярлық қатынасы 1:1 және кристалды судың құрамы 1 молекулада бекітілген. Оның кристалдық құрылымы, әдетте, бор атомдары үш координаталық немесе төрт координаталық формада болатын, тұрақты бор оттегі желісін құрайтын қабатты немесе тізбек тәрізді орналасуды ұсынады. Бұл құрылым жоғары термиялық тұрақтылыққа ие және сусыздандыру температурасы әдетте 250-300 ℃ аралығында болады.
3,5 гидратталған мырыш боратының химиялық формуласы 2ZnO·3B₂O₃·3,5H₂O, ZnO және B₂O₃ арасында молярлық қатынасы 2:3, құрамында 3,5 кристалды су молекуласы бар.
Негізгі құрылымдық айырмашылықтарды салыстыру:
· Су құрамының айырмашылығы: 3,5 гидратталған мырыш боратының кристалдық суының мөлшері моногидраттан 3,5 есе көп.
·Түрлі бор мырыш қатынасы: моногидрат үшін 1:1 және 3,5-гидрат үшін 3:2
Кристалды симметрия: моногидрат әдетте моноклиникалық кристалдық жүйеде, ал 3,5 гидрат көбінесе триклиникалық немесе моноклиникалық кристалдық жүйеде болады.
Мырыш бораты моногидратының сусыздандыру процесі салыстырмалы түрде қарапайым, сусыз мырыш боратын қалыптастыру үшін 250-300 ℃ диапазонындағы жалғыз құрылымдық су молекуласын жояды. Бұл процесс жылуды айтарлықтай сіңіреді, бұл материал қыздырылған кезде көп мөлшерде жылуды сіңіруге көмектеседі.
3,5 гидратталған мырыш боратының сусыздану әрекеті күрделірек, көп сатылы дегидратация сипаттамаларын көрсетеді:
· 1-фаза (100-150 ℃): Адсорбцияланған су мен аздаған кристалды суды кетіру
·Екінші кезең (200-250℃): кристалды судың көп бөлігін алып тастаңыз
· 3-кезең (300-350℃): аморфты мырыш борат түзу үшін толық сусыздандыру
Бұл көп сатылы сусыздандыру процесі оған кеңірек температура диапазонында жылуды сіңіруге мүмкіндік береді және жалынға төзімділігі ұзағырақ болады.
Мырыш борат моногидратының суда ерігіштігі өте төмен (<0,1%) және ол органикалық еріткіштерде дерлік ерімейді, бұл оған полимер жүйелерінде жақсы дисперсиялық тұрақтылық береді.
3.5 Гидратталған мырыш бораты құрамындағы кристалды судың жоғары болуына байланысты күшті беттік полярлыққа ие, бұл полярлық жүйелерде жақсы дисперсияға әкеледі. Дегенмен, полярлы емес полимерлерде бетті модификациялауды өңдеу қажет болуы мүмкін.
Мырыш бораты моногидратының бөлшектерінің мөлшері кішірек (әдетте 1-5 мкм) және меншікті бетінің ауданы үлкенірек (5-15 м²/г), бұл оның матрицадағы біркелкі дисперсиясы үшін тиімді.
Бөлшектердің мөлшері3,5 гидратталған мырыш боратысалыстырмалы түрде үлкен (әдетте 5-20мкм), бірақ өте жұқа өнімдерді арнайы процестер арқылы да дайындауға болады.
Мырыш боратының екі түрі де бірнеше механизмдер арқылы жалынға қарсы әсер етеді, бірақ әртүрлі фокустармен:
Цинк борат моногидраты:
· Жылуды сіңіретін дегидратация: дегидратация температурасы жоғары, кейінгі кезеңде отқа төзімділікті қажет ететін қолданбалар үшін қолайлы
· Шыны тәрізді қорғаныс қабатын қалыптастыру: сусыздандырудан кейін оттегі мен жылуды оқшаулау үшін B₂O₃ шыны қабаты пайда болады.
· Көміртендіруді ынталандыру: алюминий гидроксиді сияқты жалынға қарсы заттармен айтарлықтай синергетикалық әсер етеді
3.5 Гидратталған мырыш бораты:
·Көп сатылы жылуды сіңіру: кеңірек температура диапазонында жылуды сіңіру
·Жанғыш газдарды сұйылту үшін кристалды суды босатыңыз
· Түзілген мырыш оксиді түтінге ингибиторлық әсер етеді
· Галогенді жалынға қарсы заттармен синергиялық әсер әсіресе айқын
3.5 Гидратталған мырыш боратыҚұрамындағы бордың жоғары болуына және сусыздандырудың бірегей сипаттамаларына байланысты түтіннің пайда болуын басу бойынша әдетте моногидрат өнімдерінен жоғары, бұл оны түтіннің тығыздығына қатаң талаптар қоятын қолданбалар үшін әсіресе қолайлы етеді.
·Полимерлер, мысалы, инженерлік пластмассалар (PA, PBT және т.б.) жоғары температурада дегидратация температурасына байланысты
·Ашық түсті өнімдер: әдетте жоғарырақ ақтығы бар (≥ 95%), қатаң түс талаптары бар өнімдерге жарамды
Кабель материалы: алюминий гидроксиді/магниймен тамаша синергетикалық әсер
· Мөлдір немесе жартылай мөлдір өнімдер: сыну көрсеткішінің жақсырақ сәйкестігі
·ПВХ және құрамында галоген бар жүйелер: галогендермен айтарлықтай синергиялық жалынға қарсы әсер
·Резеңке бұйымдары: көп сатылы сусыздандыру сипаттамалары резеңке вулканизация процесіне қолайлы
· Отқа төзімді жабын: бордың жоғары мөлшері отқа төзімділіктің жақсырақ жұмысын қамтамасыз етеді
· Текстильді жалынға қарсы өңдеу: төмен температурадағы жалынға қарсы әсер жақсырақ
·Түтінді басуға жоғары талаптары бар орындар: метро, кемелер және басқа ішкі материалдар сияқты
· Өңдеу температурасы <220℃: 3,5 гидратталған мырыш боратына басымдық берілуі керек
· Өңдеу температурасы 220-280 ℃: Екі нұсқа да қол жетімді, басқа талаптарға сәйкес таңдаңыз
· Өңдеу температурасы >280℃: мырыш борат моногидратын таңдау керек
· Бейорганикалық отқа төзімді заттармен біріктірілген (алюминий гидроксиді/магний): Мырыш борат моногидраты әдетте жақсы әсер етеді
·Галогенді отқа төзімді заттармен біріктірілгенде 3,5 гидратталған мырыш боратының синергиялық әсері анағұрлым маңыздырақ болады.
Бөлшектердің өлшемі кішірек болғандықтан, мырыш борат моногидраты әдетте материалдың механикалық қасиеттеріне аз әсер етеді, ал 3,5 гидрат өнімі ұсақ дисперсиялық өңдеуді қажет етуі мүмкін.
Моногидрат және 3,5-гидрат мырыш бораты - бұл «су құрамындағы» қарапайым айырмашылық емес, химиядағы екі түрлі қосылыс.
