Цинк борат, како ефикасен и еколошки неоргански отпорен на пламен и мултифункционален додаток, е широко користен во пластика, гума, премази, текстил и други полиња. Меѓутоа, најчесто споменатиот „цинкборат“ во индустријата всушност вклучува различни форми со различна содржина на кристална вода, меѓу кои најрепрезентативни се цинкборат монохидрат (ZnO·B2O3·H2O) и цинкборат 3.5хидрат (2ZnO·3B2O3·3.5H). Оваа статија ќе истражува во разликите помеѓу двете од професионална академска перспектива.
Хемиската формула на цинк-борат монохидрат е ZnO·B2O3·H2O, каде што моларниот сооднос на ZnO до B2O3 е 1:1, а содржината на кристална вода е фиксирана на 1 молекула. Неговата кристална структура обично претставува слоевит или ланец сличен на распоред, со атоми на бор кои постојат во трикоординатна или четирикоординатна форма, формирајќи стабилна борна кислородна мрежа. Оваа структура има висока термичка стабилност, а температурата на дехидрација е обично помеѓу 250-300 ℃.
Хемиската формула на 3,5 хидриран цинкборат е 2ZnO·3B2O3·3,5H2O, со моларен сооднос од 2:3 помеѓу ZnO и B2O3, кој содржи 3,5 кристални молекули на вода.
Споредба на клучните структурни разлики:
· Разлика во содржината на вода: Содржината на кристална вода од 3,5 хидриран цинкборат е 3,5 пати поголема од онаа на монохидрат
· Различни соодноси на бор цинк: 1:1 за монохидрат и 3:2 за 3,5-хидрат
·Кристална симетрија: Монохидрат обично е во моноклиничкиот кристален систем, додека 3,5 хидрат е претежно во триклиничкиот или моноклиничниот кристален систем
Процесот на дехидрација на цинк борат монохидрат е релативно едноставен, отстранувајќи ја единствената структурна молекула на вода во опсег од 250-300℃ за да се формира безводен цинкборат. Овој процес значително ја апсорбира топлината, што му помага на материјалот да апсорбира голема количина топлина кога се загрева.
Однесувањето на дехидрација на 3,5 хидриран цинкборат е покомплексно, покажувајќи повеќестепени карактеристики на дехидрација:
· Фаза 1 (100-150℃): Отстранување на малку адсорбирана вода и мала количина на кристална вода
· Втора фаза (200-250℃): Отстранете го најголемиот дел од кристалната вода
· Фаза 3 (300-350℃): Целосна дехидрација за да се формира аморфен цинкборат
Овој процес на повеќестепена дехидрација му овозможува да ја апсорбира топлината во поширок температурен опсег и има подолга ефикасност на отпорност на пламен.
Растворливоста на цинкборат монохидрат во вода е екстремно ниска (<0,1%), и е речиси нерастворлив во органски растворувачи, што му дава добра дисперзивна стабилност во полимерните системи.
3.5 Хидрираниот цинк-борат има посилен поларитет на површината поради неговата поголема содржина на кристална вода, што резултира со подобра дисперзија во поларните системи. Сепак, може да биде потребен третман за модификација на површината кај неполарни полимери.
Големината на честичките на цинк-борат монохидрат е помала (обично 1-5 μm), а специфичната површина е поголема (5-15 m²/g), што е корисно за неговата униформа дисперзија во матрицата.
Големината на честичките на3,5 хидриран цинк борате релативно голем (обично 5-20μm), но ултрафините производи може да се подготват и преку посебни процеси.
Двата типа на цинк-борат имаат ефект на отпорност на пламен преку повеќе механизми, но со различни фокуси:
Цинк борат монохидрат:
· Дехидрација со апсорпција на топлина: Температурата на дехидрација е висока, погодна за апликации за кои е потребна отпорност на пламен во подоцнежната фаза
· Формирање на стаклен заштитен слој: по дехидрација, се генерира стаклен слој B2O3 за да се изолираат кислородот и топлината
· Промовирајте ја карбонизацијата: има значаен синергетски ефект со ретарданти на пламен, како што е алуминиум хидроксид
3.5 Хидриран цинк борат:
· Повеќестепена апсорпција на топлина: апсорпција на топлина во поширок температурен опсег
·Ослободете ја кристалната вода за да ги разредите запаливите гасови
·Генерираниот цинк оксид има инхибиторно дејство врз чадот
·Синергетскиот ефект со халогенираните забавувачи на пламен е особено изразен
3.5 Хидриран цинк-боратобично е супериорен во однос на монохидратните производи во сузбивање на создавањето чад поради неговата повисока содржина на бор и уникатните карактеристики на дехидрација, што го прави особено погоден за апликации со строги барања за густина на чад.
· Полимери за обработка на висока температура, како што се инженерска пластика (PA, PBT, итн.), поради нивната висока температура на дехидрација
· Производи со светла боја: обично имаат поголема белина (≥ 95%), погодни за производи со строги барања за боја
· Материјал за кабел: Одличен синергетски ефект со алуминиум хидроксид/магнезиум
· Транспарентни или полупроѕирни производи: подобро совпаѓање со индексот на рефракција
· ПВЦ и системи кои содржат халоген: значаен синергетски ефект на отпорност на пламен со халогени
· Производи од гума: повеќестепените карактеристики на дехидрација се посоодветни за процесот на вулканизација на гума
·Огноотпорна обвивка: високата содржина на бор обезбедува подобри перформанси за отпорност на пожар
·Текстилен третман со отпорен на пламен: Ефектот на отпорен на пламен на ниска температура е подобар
· Места со високи барања за сузбивање чад: како што се метро, бродови и други внатрешни материјали
· Температура на обработка <220℃: Приоритет треба да се даде на 3,5 хидриран цинкборат
· Температура на обработка 220-280℃: Двете опции се достапни, изберете според други барања
· Температура на обработка> 280 ℃: Треба да се избере цинк-борат монохидрат
· Во комбинација со неоргански забавувачи на пламен (алуминиум хидроксид/магнезиум): Цинкборат монохидрат обично има подобри ефекти
·Кога се комбинираат со халогенирани забавувачи на пламен, синергетскиот ефект на 3,5 хидриран цинкборат е позначаен
Поради својата помала големина на честички, цинк-борат монохидрат обично има помало влијание врз механичките својства на материјалот, додека производот со 3,5 хидрат може да бара пофина дисперзиска обработка.
Монохидрат и 3,5-хидрат цинк-борат се во суштина две различни соединенија во хемијата, наместо едноставна разлика во „содржината на вода“.
