Во комплексот формулација систем на поливинил хлорид (ПВЦ) кабел материјали, додавање на износот нацинк борат(главно 2ZnO·3B2O3·3,5H2O) не е изолирана емпириска вредност, туку резултат на оптимизација на системот, определен од синергетската хемија за сузбивање чад на „хлор цинк бор“, целите на изведбата на финалниот производ и сеопфатната економичност. Овој напис ќе започне од внатрешните својства на ПВЦ за отпорни на пламен, длабоко ќе го анализира уникатниот механизам на цинк-борат во неговиот систем и ќе изгради научна логика за донесување одлуки за количината на додавање.
Самиот ПВЦ е полимер со внатрешна отпорност на пламен (содржина на хлор~56,7%), а неговиот механизам за забавување на пламенот главно се потпира на прекината верижна реакција на слободните радикали на хлор во гасната фаза. Сепак, ПВЦ има две главни точки на болка за време на согорувањето:
1. Масивна емисија на чад: Нецелосното согорување произведува голема количина јаглеродни честички (густ црн чад).
2. Ослободете корозивен и токсичен гас водород хлорид (HCl).
Затоа, кај материјалите за кабли од ПВЦ (особено типот без халоген со низок чад, LSZH-FR), основната цел на адитивите се префрли од „подобрување на застојот на пламенот“ на „ефикасно сузбивање на чад, намалување на ослободувањето на HCl и подобрување на квалитетот на остатоците од согорувањето“. Цинк боратот е „функционален синергист“ дизајниран да ги реши овие болни точки.
Ефикасноста на цинк-борат во ПВЦ се определува со неговата хемиска реакција со производите за пиролиза на ПВЦ, што го одредува неговиот ефективен опсег на концентрација.
Основна хемиска реакција - тројна синергија „хлор цинк бор“:
ПВЦ се разградува и ослободува HCl кога се загрева. HCl реагира со цинк борат за да произведе цинк хлорид (ZnCl 2) и бор оксихлорид.
2ZnO·3B2O3·3,5H2O + 22HCl → 2ZnCl2 + 6BCl3 + 14,5H2O
(Подоцна, ZnCl 2 и BCl3 дополнително ќе се претворат во соединенија на хлор што содржат кислород под услови на висока температура и водена пареа).
· Ефектот на каталитички карбонизација на ZnCl 2: Создадениот ZnCl 2 е силен катализатор на Луисова киселина. Може силно да ги катализира реакциите на вкрстено поврзување, цикализација и ароматизација на полиенската структура формирана по отстранувањето на HCl во ПВЦ, промовирајќи го формирањето на поранешни, погусти и со поголема јачина проширени јаглеродни слоеви. Густиот јаглероден слој може:
1. Физички блокирајте го преносот на топлина и маса.
2. Ефикасното зафаќање на честичките саѓи и нивното фиксирање во кондензирана фаза е клучот за постигнување на сузбивање на чад.
· Ефект на стаклена бариера кај видовите на бор: Бор оксихлоридот формиран за време на реакцијата се топи на високи температури, формирајќи стаклен заштитен слој што ја покрива површината на јаглеродниот слој, дополнително го стабилизира јаглеродниот слој, изолира кислород и промовира оксидација на органска материја на површината на јаглеродниот слој (намалувајќи го црниот чад).
Затоа, износот нацинк боратдодаденото мора да биде доволно за да се обезбеди доволна реакција со HCl ослободен од PVC, генерирајќи доволно количество ZnCl 2 за да се изгради ефективна каталитичка мрежа на јаглен.
Во традиционалните антимон кои содржат ПВЦ кабли отпорни на пламен, цинк-борат често се користи како делумна замена или засилувач.
· Еволуција на карактерот:
·Целосна замена: Во еколошки формули кои бараат целосно „без антимон“, цинк-борат може да се користи сам како синергист за супресор на чад.
·Делумна замена (главен тренд): Со цел да се балансираат перформансите и трошоците, и да се одговори на барањата за намалување на антимон, цинк-борат најчесто се користи за замена на 20% -50% од Sb2O3. На пример, ако оригиналната формула користела 4 phr Sb2O3, може да се прилагоди на 2 phr Sb2O3 + 1,5-3 phr цинкборат.
· Колаборативна логика: Sb2O3 главно ја подобрува ефикасноста на отпорот на пламен во гасната фаза, додека цинк боратот ја зајакнува кондензираната фаза за да го потисне формирањето на чад и јаглерод. Комбинацијата на двете постигнува „тридимензионална заштита од пожар“ помеѓу гасната фаза и кондензираната фаза.
Ова е основниот движечки фактор што ја одредува количината на додавање.
· Стандарден кабелски материјал за отпорен на пламен и чад:
·Цел: Да се исполнат стандардите за отпорност на пламен како што се UL 1581 VW-1/IEC 60332 и да има добро сузбивање на чад.
· Типичен опсег на додавање: 1-3 phr (делови на сто делови од ПВЦ смола).
· Материјали без халоген со низок чад (LSZH) или кабелски материјали со строги барања за сузбивање чад:
·Цел: Да се исполнат стандардите за слаб чад како што се IEC 61034/EN 50268-2, или строги барања на места како што се метро, бродови (како EN 45545-2), нуклеарни централи итн.
· Типичен опсег на додавање: 3-8 phr. Високата количина на додавање има за цел да изгради екстремно моќен систем за бариера за каталитичка карбонизација и витрификација, обезбедувајќи дека преносот на чад ги исполнува стандардите во сценаријата за принудна вентилација или пожар во тунел.
· Систем за стабилизатор на калциум цинк со високо полнење:
·Кога се користи голема количина на полнила како што е калциум карбонат (CaCO3), потребно е соодветно да се зголеми количината на додаден цинк-борат (како на пример 2-5 phr) за да се компензира „ефектот на разредување“ на полнилата на застојот на пламен и потиснувањето на чадот.
·Соединение со алуминиум хидроксид (ATH): Во формулациите без халогени, ATH е главното полнење. Цинк боратот (2-5 phr) може да формира температурна синергија со дехидрациониот ендотермички ефект на ATH, што врши ефекти на потиснување на чад во поширок температурен опсег.
·Соединение со соединенија на молибден: Калциум молибдат/цинк молибдат е супресант на чад од највисоко ниво. Цинк боратот може да се комбинира со него по пониска цена (како што е сооднос од 1:0,5-1) за да се постигне синергетска ефикасност.
Додавањето на цинк-борат не е нужно подобро, и треба да се најде рамнотежна точка во следниот „триаголник на перформанси“:
1. Позитивен ефект (зајакнат со зголемување на дозата):
· Перформанси за сузбивање чад (значително намалување на густината на чад)
·Подобрување на цврстината и квалитетот на резидуалната јаглерод
·Одреден степен на синергетски ефект на отпорен на пламен (индексот на кислород може малку да се зголеми)
2. Негативен ефект (се манифестира кога се додава прекумерно):
·Намалена флуидност на обработка: Цинк боратот е неоргански прав, а прекумерното додавање може да ја зголеми вискозноста на топењето, што влијае на брзината на истиснување и мазноста на површината.
· Губење на механичките својства: Преполнувањето може да доведе до намалување на цврстината на истегнување, особено до издолжување при прекин.
· Влијание врз електричните перформанси: јоните на металот во трагови може да имаат потенцијално влијание врз отпорноста на волуменот и треба внимателно да се проценат за високонапонски материјали за кабел.
· Зголемување на трошоците.
Затоа, „оптималната количина на додавање“ е точката што има најмалку сеопфатно влијание врз обработливоста, механичките својства и трошоците додека ги исполнува целните нивоа за сузбивање чад и отпорност на пламен.
Се препорачува да се користат следните чекори за да се одреди оптималната количина на додавање во специфичната формула:
1. Определување на репер: Разјаснете ги стандардите за конечна примена на материјалите за кабел (ниво на отпорност на пламен, ниво на густина на чад, средина за користење).
2. Дизајн на почетна точка:
·За општи материјали за отпорност на пламен и чад: почнувајќи од 1,5 phr.
·За LSZH материјал: почнувајќи од 3,5 ч.
· Ако го замените Sb2O3: користете 30% од масата Sb2O3 како почетна точка зацинк борат.
3. Експериментален дизајн: Користејќи ја почетната точка како медијана, дизајнирајте градиент за додавање (како што е ± 1,5 phr) за да подготвите серија примероци.
4. Тестирање на клучните перформанси:
· Основни функции: Тестирање на густина на чад (NBS кутија), индекс на кислород, вертикално согорување.
· Сеопфатни перформанси: цврстина на истегнување и издолжување, стапка на проток на топење (или капиларна реологија), волуменска отпорност.
5. Анализа и одредување на податоци: Нацртајте графикон за кривата на собирање на перформансите. Пронајдете ја „површината на точката на превиткување“ каде што перформансите за сузбивање чад достигнуваат до целната површина на платформата, но обработката и механичките својства сè уште не се нагло намалени, а оваа област е оптималниот опсег на количината на додавање.
Количината на цинк-борат додадена во материјалот за ПВЦ кабел е типична променлива ориентирана кон перформансите. Едноставен број (како 3 phr) не може да се примени за сите сценарија.
Научната логика на одлучување е:
1. Управувано со механизми: Осигурете се дека додадената количина е доволна за да започне ефективна реакција на каталитички јаглерод „хлор цинк бор“.
2. Стандардно управувано: Одредете ја крајната линија на побарувачката врз основа на строгоста на стандардите за сузбивање чад и отпорност на пламен што финалниот производ мора да ги помине.
3. Колаборативен погон: Во сложениот систем (со Sb2O3, ATH, итн.), синергетскиот ефект на „1+1>2“ може да се постигне со оптимизирање на односот, што може да ја намали вкупната доза.
4. Балансиран погон: Со премисата на исполнување на функционалните барања, пронајдете ја оптималната економска точка преку експерименти што го минимизираат влијанието врз перформансите на обработката и апликацијата.
Затоа, за инженерите за формулација на материјал за кабли, вистинската професионална способност не лежи во запомнувањето на универзалниот сооднос, туку во совладувањето на горенаведените системски методи, способноста да се пресмета оптималната шема за додавање цинк-борат за секој специфичен производ од материјал од ПВЦ кабел, балансирање на неговите перформанси, цена и регулаторни барања.
Дали развивате или оптимизирате формулации без чад и халогени за специфични ПВЦ кабли материјали како што се кабли за податоци, кабли за напојување и морски кабли? Можеме да обезбедиме поддршка за дизајн на формула, тестирање на клучните перформанси и оптимални услуги за оптимизација на додавање врз основа на синергетска хемија на цинкборат за да ви помогнеме прецизно да ги задоволите вашите специфични потреби и да ја подобрите конкурентноста на производот.
