Галогенсіз отқа төзімді жүйелерде,мырыш бораты, тиімді көп функциялы синергист ретінде жалпы өнімділікті жақсарту үшін таптырмас компонент болды. Олардың ішінде «2335» бренді (әдетте 2ZnO·3B₂O₃·3,5H₂O химиялық формуласына сәйкес келеді) бірегей өнімділік балансына байланысты кеңінен ұсынылады. Бұл мақалада кристалдық химия, термиялық ыдырау әрекеті, беттік морфология және синергетикалық механизмдер сияқты негізгі академиялық өлшемдерден мырыш боратының 2335 сорты мен басқа негізгі сорттары арасындағы маңызды айырмашылықтар жүйелі түрде талданады, дәл таңдау үшін ғылыми негіз береді.
Мырыш бораты – құрамы өзгермелі қосылыстардың отбасы және оның негізгі айырмашылығы оның кристалдық құрылымын, термиялық тұрақтылығын және реактивтілігін тікелей анықтайтын мырыш оксиді, бор триоксиді және кристалды судың молярлық қатынасында жатыр.
|
үлгі |
Әдеттегі химиялық формула (ZnO·B₂O₃·H₂O) |
Мырыш/бор молярлық қатынасы |
Кристалдық судың мөлшері (масс.%) |
Теориялық дегидратацияның бастапқы нүктесі |
|
ZB-2335 |
2ZnO·3B₂O₃·3,5H₂O |
2:3 |
~14,5% |
шамамен 290°C
|
|
ZB-237 |
2ZnO·3B₂O₃·7H₂O |
2:3 |
~22,0% |
~130°C |
|
ZB-112 |
2ZnO·2B₂O₃·H₂O (шамамен) |
1:1 |
~3,5% |
350°C (өте жоғары) |
|
4ZnO·B₂O₃·H₂O |
4ZnO·B₂O₃·H₂O |
4:1 |
~3,0% |
415°C |
·ZB-237 (жоғары гидратация): 22%-ға дейінгі кристалды сумен төмен температурада (шамамен 130 ° C) айтарлықтай дегидратацияға ұшырайды. Бұл оны эластомерлер және ПВХ сияқты өңдеу температурасы төмен полимерлерде негізгі жалынға қарсы толтырғыш ретінде қолайлы етеді, жылуды сіңіру және су буын шығару арқылы айтарлықтай әсер етеді. Дегенмен, нейлон және PBT (>250 ° C) сияқты инженерлік пластмассаларды өңдеу температурасында мерзімінен бұрын сусыздану орын алуы мүмкін, бұл өнімнің көбіктенуіне және өнімділігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін.
·ZB-2335(аралық гидратация): «өнімділік тепе-теңдік нүктесінің» кілті оның шамамен 14,5% кристалды суы болып табылады. Оның сусыздандырудың бастапқы температурасы (~290 ° C) көптеген инженерлік пластиктердің өңдеу терезесі мен бастапқы ыдырау сатысына дәл сәйкес келеді. Сусыздандыру процесі тегіс, ол өңдеу кезінде көбік пайда болу қаупін болдырмай, жанудың бастапқы кезеңінде жылу сіңіру салқындатуды және газ-фазалық сұйылтуды қамтамасыз ете алады.
·Төмен гидратация/сусыз сорттар (мысалы, ZB-112): өте жоғары термиялық тұрақтылыққа ие (>350 ° C), негізінен ультра жоғары температурадағы инженерлік пластиктер (PEEK, PPS сияқты) немесе кез келген судың бөлінуін болдырмауды қажет ететін дәл электронды қолданбалар үшін қолданылады.
·Жоғары мырыш/бор арақатынасы (мысалы, 4:1 сорты): конденсацияланған фазада карбонизацияға ықпал ету және айқаспалы байланыс реакцияларын катализдеу қабілеті күштірек мырыш көзін қамтамасыз етуге бағытталған.
·ZB-2335 (2:3 қатынасы): Мырыш пен бордың арақатынасы теңдестірілген, бұл оның біріктірілуіне ықпал ететін күшті қабілетіне және газ фазалық бос радикалдарды ұстаудың орташа қабілетіне (бор қышқылын шыны тәрізді жабынға айналдыруға және түрлерді сөндіру үшін бос радикалдарды босатуға болады), максималды синергетикалық әсерге қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Термогравиметриялық талдау (TGA) және дифференциалды сканерлеу калориметриясы (DSC) қисықтары әртүрлі дәрежелердің мінез-құлық айырмашылықтарын интуитивті түрде ашады.
·ZB-2335 термиялық ыдырау сипаттамалары: Оның TGA қисығы 290-450 ° C диапазонында салмақ жоғалтудың кең және жұмсақ үстіртін көрсетеді және салмақ жоғалту теориялық кристалды судың мазмұнына сәйкес келеді. Бұл «бақыланатын, кезеңді сусыздандыру» әрекеті оның «толық ауқымды» қорғауды қамтамасыз ете отырып, полимер ыдырауының кең температуралық диапазонында жұмысын жалғастыра алатынын білдіреді.
· Басқа сыныптармен салыстырғанда:
·ZB-237: 130-200 ° C температурада ауыр және жылдам салмақ жоғалту шыңы бар, ол «ерте және тез» әрекет етеді және инженерлік пластиктердің ыдырау терезесіне сәйкес келмейді.
· Төмен ылғалдану дәрежесі: жоғары температураға кешіктірілген салмақ жоғалту полимердің ерте ыдырауы үшін маңызды отқа төзімді мүмкіндігін жіберіп алуы мүмкін.
·Жалпы сорттар шығындарды азайту үшін дөрекі бөлшектердің өлшемдерін (D50>5 μ м) пайдалануы мүмкін.
·Жоғары өнімділік 2335 сорттары (оңтайландырылған өнімдер сияқты) әдетте микро нақтылауды (D50: 1-3 μ м) және тар бөлшектер өлшемін бөлу өңдеуін пайдаланады. Бұл екі маңызды артықшылық береді:
· Жақсырақ дисперстілігі: полимер матрицасында агломерацияны азайтады, кернеудің шоғырлану нүктесіне айналуды болдырмайды және механикалық қасиеттерге (әсіресе соққы беріктігіне) аз зақым келтіреді.
·Үлкен меншікті бетінің ауданы: жалынмен және ыдырау өнімдерімен жанасу аймағын арттырады, реакция тиімділігін арттырады және бірдей дозада отқа төзімді синергетикалық әсерге ие.
Органикалық полимерлермен (әсіресе полярлы емес полиолефиндермен) үйлесімділікті жақсарту және ылғалды сіңіруді болдырмау үшін жоғары сапалы 2335 сорттары жиі беткі жабынның модификациясынан өтеді (мысалы, силан, титанатты біріктіру агенттері немесе май қышқылдары). Бұл жасайды:
·Ылғалды сіңіру жылдамдығы айтарлықтай төмендейді (>2% -дан<0,5% дейін), және сақтау орнықтылығы жақсырақ.
·Матрицадағы инфильтрация және дисперсия жақсырақ, өңдеудің ағындылығы жақсарады және толтыру мөлшерінің жоғарылауына рұқсат етіледі.
Жоғарыда айтылған іргелі айырмашылықтарға байланысты әртүрлі сорттар нақты отқа төзімді құрамдарда мүлдем басқа рөлдер мен әсерлерді атқарады.
·ZB-2335оның «алтын серіктесі» болып табылады. Ол жоғары температурада ATH/MDH ыдырау өнімдерімен (Al₂O₃, MgO) балқытып қана қоймайды, күшті және тығыз керамикалық шыны тосқауыл жасайды, көміртекті қабаттың бетін жауып, оқшаулау мен оттегі тосқауылының әсерін айтарлықтай арттырады; Оның қалыпты дегидратация температурасы сонымен қатар ATH және MDH дегидратация шыңдары арасындағы «температура аралығын» толтырып, жылуды сіңірудің үздіксіз қамтуына қол жеткізе алады.
·Басқа сорттар: ZB-237 мерзімінен бұрын сусыздану салдарынан нашар синергетикалық әсерге ие; Төмен гидратация дәрежесі реакцияның кешіктірілуіне әкеледі.
·ZB-2335: Ол мырыш/бор галогенидтерін генерациялайтын галогенді жалынға қарсы заттар шығаратын галогенсутектерді тиімді түрде ұстай алады. Бұл заттар коррозиялық түтінді азайта отырып, «қатты галогенді жақсартуға» қол жеткізе отырып, газ фазасында күштірек бос радикалды сөндіру қабілетіне ие. Фосфор негізіндегі отқа төзімді заттар үшін ол тұрақтырақ пирофосфат немесе борофосфатты шыны қабаттарының түзілуіне ықпал ете алады.
·Әсердің күші оның белсенді бетіндегі мырыш пен бор учаскелерінің қол жетімділігіне тікелей байланысты, сондықтан жақсы тазартылған 2335 маркасы жақсырақ жұмыс істейді.
Оңтайландырылған 2335 маркасын пайдалану арқылы әдетте бірдей жалынға төзімділік деңгейіне қол жеткізуге болады (мысалы, UL94 V-0):
·Матрицаның механикалық қасиеттерін және өңдеу ағындылығын жақсырақ сақтау үшін қосылған негізгі отқа төзімді заттардың (мысалы, ATH) жалпы мөлшерін азайтыңыз.
· CTI-ны айтарлықтай жақсартыңыз (ағып кету ізінің индексімен салыстырғанда), өйткені қалыптасқан керамикалық оқшаулау қабаты электронды және электрлік компоненттер үшін өте маңызды карбидті өткізгіш жолдардың пайда болуын тиімді басуы мүмкін.
· Түтіннің пайда болуын және жану тамшыларын азайтыңыз.
«2335» маркалы мырыш боратының (2ZnO·3B₂O₃·3,5H₂O) негізгі артықшылығы оның термиялық тұрақтылықтың, реактивтіліктің және көп функционалдылықтың оңтайлы теңгеріміне қол жеткізетін дәл стехиометриялық қатынасында жатыр.
Ол жоғары ылғалдану дәрежесі сияқты «шыдамсыз» да, төмен ылғалдану дәрежесі сияқты «баяу» да емес, қайта өңдеуден жануға дейінгі полимерлердің бүкіл өмірлік циклі бойына «дәл жауап және жан-жақты синергетикалық серіктес» болды.
Таңдау шешімі бойынша ұсыныс:
1. Жалпы инженерлік пластиктер (PA, PBT, PET) және жоғары өнімді галогенсіз құрамдар (синергетикалық ATH/MDH): таңдаулы таңдау - беті өзгертілген және микронизацияланған жоғары өнімді 2335 маркасы. Бұл оның тиімділігін арттыратын кезең.
2. Өңдеу температурасы төмен материалдар үшін (мысалы, ПВХ, резеңке, EVA): ZB-237 оның төмен температурадағы сусыздандыру сипаттамаларын пайдалану үшін қарастырылуы мүмкін.
3. Өте жоғары температуралы пластмассалар (LCP, PPS, PEEK) немесе төтенше ылғалға және ыстыққа төзімді қолданбалар үшін: төмен ылғалдану/сусыз мырыш боратын (мысалы, ZB-112) бұру керек.
4. Жоғарғы үнемділікке қол жеткізген кезде және өнімділік талаптары жеңілдетілгенде, қарапайым бөлшектер өлшемі немесе төменгі сорттары бар жалпы 2335 өнімін қарастыруға болады.
Сондықтан, сала әдетте «2335» ұсынса, ол негізінен инженерия арқылы расталған және өнімділік, әмбебаптық және құн арасындағы оңтайлы шешімге қол жеткізетін мырыш боратты эталон үлгісін ұсынады. Оны таңдау сенімді, тиімді және ең төмен тәуекелді синергетикалық шешімді таңдауды білдіреді.
