Поливинилхлоридті (ПВХ) кабельдік материалдардың күрделі тұжырымдау жүйесінде қосымша мөлшерімырыш бораты(негізінен 2ZnO·3B₂O₃·3,5H₂O) оқшауланған эмпирикалық мән емес, «хлор мырыш борының» синергетикалық түтін басу химиясымен, түпкілікті өнімнің өнімділік мақсаттарымен және жан-жақты экономикалық тиімділікпен анықталатын жүйені оңтайландыру нәтижесі. Бұл мақала ПВХ-ның жалынға төзімді қасиеттерінен басталады, оның жүйесіндегі мырыш боратының бірегей механизмін терең талдайды және қосу мөлшері туралы ғылыми шешім қабылдау логикасын құрастырады.
ПВХ өзі отқа төзімділігі бар полимер (хлор мөлшері ~ 56,7%) және оның отқа төзімді механизмі негізінен газ фазасындағы хлор бос радикалдарының үзілген тізбекті реакциясына негізделген. Дегенмен, ПВХ жану кезінде екі негізгі ауырсыну нүктесіне ие:
1. Жаппай түтін шығару: Толық емес жану көп мөлшерде көміртек бөлшектерін (қалың қара түтін) шығарады.
2. Коррозиялық және улы хлорлы сутек (HCl) газын бөліңіз.
Сондықтан, ПВХ кабельдік материалдарда (әсіресе түтіннің аз галогенсіз түрі, LSZH-FR) қоспалардың негізгі мақсаты «жалынға төзімділікті арттырудан» «түтінді тиімді басуға, HCl бөлінуін азайтуға және жану қалдықтарының сапасын жақсартуға» ауысты. Мырыш бораты - бұл ауырсыну нүктелерін шешуге арналған «функционалды синергист».
ПВХ-дағы мырыш боратының тиімділігі оның ПВХ пиролиз өнімдерімен химиялық реакциясымен анықталады, бұл оның тиімді концентрация диапазонын анықтайды.
Негізгі химиялық реакция – «хлор мырыш бор» үштік синергиясы:
ПВХ ыдырайды және қыздырғанда HCl шығарады. HCl мырыш боратымен әрекеттесіп, мырыш хлориді (ZnCl ₂) және бор оксихлориді түзеді.
2ZnO·3B₂O₃·3,5H₂O + 22HCl → 2ZnCl₂ + 6BCl₃ + 14,5H₂O
（Кейіннен ZnCl ₂ және BCl₃ жоғары температура мен су буы жағдайында одан әрі құрамында оттегі бар хлор қосылыстарына айналады）
·ZnCl ₂ каталитикалық карбонизация әсері: Түзілген ZnCl ₂ күшті Льюис қышқылының катализаторы болып табылады. Ол ПВХ-да HCl жойылғаннан кейін пайда болған полиен құрылымының кросс-байланыстыру, циклизация және хош иістендіргіш реакцияларын күшті катализдей алады, ертерек, тығызырақ және жоғары беріктікке ие кеңейтілген көміртекті қабаттардың пайда болуына ықпал етеді. Тығыз көміртегі қабаты:
1. Жылу мен массаның берілуін физикалық блоктау.
2. Күйе бөлшектерін тиімді ұстау және оларды конденсацияланған фазада бекіту түтіннің басылуына қол жеткізудің кілті болып табылады.
·Бор түрлерінің шыны тосқауыл әсері: Реакция кезінде түзілген бор оксихлориді жоғары температурада балқиды, көміртегі қабатының бетін жабатын шыны тәрізді қорғаныс қабатын құрайды, көміртегі қабатын одан әрі тұрақтандырады, оттегін оқшаулайды және көміртегі қабатының бетіндегі органикалық заттардың тотығуына ықпал етеді (қара түтінді азайту).
Демек, сомамырыш боратыПВХ шығаратын HCl-мен жеткілікті реакцияны қамтамасыз ету үшін қосылған қоспа тиімді каталитикалық көмір желісін құру үшін жеткілікті мөлшерде ZnCl ₂ генерациялау үшін жеткілікті болуы керек.
ПВХ отқа төзімді кабельдік материалдары бар дәстүрлі сурьмада мырыш бораты көбінесе ішінара алмастырғыш немесе күшейткіш ретінде пайдаланылады.
· Кейіпкерлердің эволюциясы:
·Толық алмастыру: Толық «сурьмасыз» талап ететін экологиялық таза формулаларда мырыш боратты түтін басатын синергист ретінде жалғыз пайдалануға болады.
·Ішінара алмастыру (негізгі тенденция): өнімділік пен құнды теңестіру және сурьманы азайту талаптарына жауап беру үшін әдетте 20% -50% Sb₂O₃ ауыстыру үшін мырыш бораты қолданылады. Мысалы, егер бастапқы формулада 4 phr Sb₂O₃ пайдаланылса, оны 2 phr Sb₂O₃+1,5-3 phr мырыш боратына реттеуге болады.
·Бірлескен логика: Sb₂O₃ негізінен газ фазасының жалынға төзімділігін жақсартады, ал мырыш бораты түтін мен көмірдің пайда болуын басу үшін конденсацияланған фазаны күшейтеді. Екеуінің комбинациясы газ фазасы мен конденсацияланған фаза арасында «үш өлшемді өрттің алдын алуға» қол жеткізеді.
Бұл қосу мөлшерін анықтайтын негізгі қозғаушы фактор.
· Стандартты отқа төзімді және түтін басатын кабельдік материал:
·Мақсаты: UL 1581 VW-1/IEC 60332 сияқты отқа төзімді стандарттарға сай болу және жақсы түтін басуға ие болу.
·Типтік қосу диапазоны: 1-3 phr (ПВХ шайырының жүз бөлігіндегі бөліктер).
·Төмен түтінсіз галогенсіз (LSZH) немесе түтінді басуға қатаң талаптары бар кабельдік материалдар:
·Мақсаты: IEC 61034/EN 50268-2 сияқты төмен түтін стандарттарына немесе метро, кемелер (мысалы, EN 45545-2), атом электр станциялары және т.б. сияқты жерлерде қатаң талаптарға сай болу.
·Типтік қосу диапазоны: 3-8 phr. Қоспаның жоғары мөлшері түтін өткізгіштігінің мәжбүрлі желдету немесе туннель өрті сценарийлерінде стандартқа сай болуын қамтамасыз ететін өте қуатты каталитикалық карбонизация және шынылау кедергі жүйесін құруға бағытталған.
· Жоғары толтырылған кальций мырыш тұрақтандырғыш жүйесі:
·Кальций карбонаты (CaCO₃) сияқты толтырғыштардың көп мөлшерін пайдаланған кезде толтырғыштардың жалынға төзімділік пен түтіннің басылуына «сұйылту әсерін» өтеу үшін тиісті түрде қосылған мырыш боратының мөлшерін көбейту керек (мысалы, 2-5 phr).
·Алюминий гидроксиді бар қосылыс (ATH): Галогенсіз құрамдарда ATH негізгі толтырғыш болып табылады. Мырыш бораты (2-5 phr) кеңірек температура диапазонында түтінді басуға әсер ететін ATH-нің дегидратация эндотермиялық әсерімен температуралық синергияны құра алады.
·Молибден қосылыстары бар қосылыс: Кальций молибдаты/мырыш молибдаты – жоғары деңгейдегі түтін басатын құрал. Синергетикалық тиімділікке қол жеткізу үшін мырыш боратты онымен арзанырақ (мысалы, 1:0,5-1 арақатынасы) қосуға болады.
Мырыш боратының қосылуы міндетті түрде жақсы емес және тепе-теңдік нүктесін келесі «өнімділік үшбұрышында» табу керек:
1. Оң әсер (дозаны ұлғайтқанда күшейеді):
· Түтінді басу өнімділігі (түтіннің тығыздығының айтарлықтай төмендеуі)
·Қалдық көміртек беріктігі мен сапасын жақсарту
· Белгілі бір дәрежедегі жалынға төзімді синергетикалық әсер (оттегі индексі сәл жоғарылауы мүмкін)
2. Теріс әсер (шамадан тыс қосқанда көрінеді):
· Өңдеу сұйықтығының төмендеуі: мырыш бораты бейорганикалық ұнтақ болып табылады және шамадан тыс қосу балқыманың тұтқырлығын арттырып, экструзия жылдамдығы мен бетінің тегістігіне әсер етуі мүмкін.
·Механикалық қасиеттердің жоғалуы: артық толтыру созылу беріктігінің төмендеуіне, әсіресе үзіліс кезінде ұзаруға әкелуі мүмкін.
·Электрлік өнімділікке әсер ету: із металл иондары көлемнің кедергісіне әлеуетті әсер етуі мүмкін және жоғары вольтты кабельдік материалдар үшін мұқият бағалануы керек.
· Шығындардың өсуі.
Демек, «қосудың оңтайлы мөлшері» мақсатты түтін басу және жалынға төзімділік деңгейлерін қанағаттандыру кезінде өңдеуге, механикалық қасиеттерге және шығындарға ең аз кешенді әсер ететін нүкте болып табылады.
Арнайы формуладағы оңтайлы қосу мөлшерін анықтау үшін келесі қадамдарды қолдану ұсынылады:
1. Эталонды анықтау: Кабельдік материалдардың соңғы қолдану стандарттарын нақтылаңыз (жалынға төзімділік деңгейі, түтіннің тығыздығы деңгейі, пайдалану ортасы).
2. Бастапқы нүктенің дизайны:
·Жалпы жалынға төзімді және түтін басатын материалдар үшін: 1,5 фр. бастап.
·LSZH материалы үшін: 3,5 phr бастап.
· Sb₂O₃ ауыстырса: Sb₂O₃ массасының 30%-ын бастапқы нүкте ретінде пайдаланыңыз.мырыш бораты.
3. Эксперименттік дизайн: Бастапқы нүктені медиана ретінде пайдаланып, үлгілер сериясын дайындау үшін қосу градиентін (мысалы, ± 1,5 phr) жобалаңыз.
4. Негізгі өнімділікті тексеру:
·Негізгі функциялар: Түтіннің тығыздығын тексеру (NBS қорабы), оттегі индексі, тік жану.
· Кешенді өнімділік: созылу күші және ұзарту, балқыма ағынының жылдамдығы (немесе капиллярлық реология), көлемдік кедергі.
5. Деректерді талдау және анықтау: өнімділік қосу қисығының графигін салыңыз. Түтіннің басу өнімділігі мақсатты платформа аймағына жететін, бірақ өңдеу және механикалық қасиеттері әлі күрт төмендемеген және бұл аймақ қосу мөлшерінің оңтайлы диапазоны болып табылатын «бүгілу нүктесі аймағын» табыңыз.
ПВХ кабельдік материалға қосылған мырыш боратының мөлшері өнімділікке бағытталған әдеттегі айнымалы болып табылады. Қарапайым санды (мысалы, 3 phr) барлық сценарийлерге қолдануға болмайды.
Шешім қабылдаудың ғылыми логикасы:
1. Басқарылатын механизм: қосылған мөлшердің тиімді «хлор мырыш боры» каталитикалық көмір реакциясын бастау үшін жеткілікті екеніне көз жеткізіңіз.
2. Стандартқа негізделген: Түпкі өнім өтуі тиіс түтін мен отқа төзімділік стандарттарының қатаңдығына негізделген сұраныстың төменгі шегін анықтаңыз.
3. Бірлескен жетек: Күрделі жүйеде (Sb₂O₃, ATH және т.б. бар) жалпы дозаны азайтуы мүмкін арақатынасты оңтайландыру арқылы «1+1>2» синергетикалық әсеріне қол жеткізуге болады.
4. Теңгерімделген жетек: Функционалдық талаптарды қанағаттандыру негізінде өңдеу мен қолдану өнімділігіне әсерін барынша азайтатын эксперименттер арқылы оңтайлы экономикалық нүктені табыңыз.
Сондықтан, кабельдік материалды құрастыру инженерлері үшін нағыз кәсіби қабілет әмбебап қатынасты есте сақтауда емес, жоғарыда аталған жүйелік әдістерді меңгеруде, әрбір нақты ПВХ кабельдік материал өнімі үшін мырыш боратты қосудың оңтайлы схемасын есептей білуде, оның өнімділігін, құнын және нормативтік талаптарды теңестіруде.
Деректер кабельдері, қуат кабельдері және теңіз кабельдері сияқты арнайы ПВХ кабельдік материалдарға арналған төмен түтін мен галогенсіз құрамдарды әзірлеуде немесе оңтайландырудасыз ба? Біз сіздің нақты қажеттіліктеріңізді дәл қанағаттандыруға және өнімнің бәсекеге қабілеттілігін арттыруға көмектесу үшін мырыш боратының синергетикалық химиясына негізделген формула дизайнын қолдауды, негізгі өнімділікті тексеруді және оңтайлы қосуды оңтайландыру қызметтерін ұсына аламыз.
