Sa larangan ng flame retardant materials science,sink borateay lubos na pinapaboran dahil sa mataas na kahusayan at pagiging magiliw sa kapaligiran. Gayunpaman, mayroong dalawang pangunahing kategorya sa merkado: "anhydrous zinc borate" at "hydrated zinc borate", at ang kanilang mga pangunahing pagkakaiba ay higit pa sa kung naglalaman ang mga ito ng mala-kristal na tubig. May mga mahahalagang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang materyales na ito sa mga tuntunin ng istruktura ng kemikal, pag-uugali ng thermal, mekanismo ng flame retardant, at pagganap ng aplikasyon. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng anhydrous at hydrated zinc borate ay sistematikong susuriin sa ibaba.
Ang kemikal na formula para sa anhydrous zinc borate ay karaniwang kinakatawan bilang xZnO·yB₂O₃ (gaya ng 2ZnO·3B₂O₃), at ang istraktura nito ay hindi naglalaman ng anumang crystalline water molecules (H₂O). Ang kristal na istraktura nito ay binubuo ng zinc oxygen polyhedra (ZnO₄、ZnO₆) at boron oxygen groups (BO₃ triangles, BO₄ tetrahedra) na konektado sa pamamagitan ng shared oxygen atoms, na bumubuo ng tuluy-tuloy, siksik na three-dimensional na network o layered na istraktura. Ang tampok na istrukturang ito ay nagbibigay dito ng napakataas na intrinsic thermal stability.
Sa kristal na istraktura ng hydrated zinc borate (kinakatawan ng monohydrate ZnO·B₂O₃·H₂O at 3.5-hydrate 2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O), ang mga molekula ng tubig (H₂O) ay direktang lumahok sa pagtatayo bilang mga yunit ng istruktura. Ang mga molekula ng tubig ay karaniwang umiiral sa dalawang anyo:
·Direktang nag-coordinate sa mga zinc ions (Zn²⁺), na nakakaapekto sa kapaligiran ng koordinasyon ng metal center.
· Sumasakop sa mga gaps o interlayer ng kristal na istraktura, ito ay konektado sa boron oxygen network sa pamamagitan ng hydrogen bonds, nagsisilbing isang "structural support" at "connecting bridge".
Buod ng mga pangunahing pagkakaiba: Ang anhydrous zinc borate ay isang purong inorganic oxide network, habang ang hydrated zinc borate ay isang water inorganic hybrid na kristal na materyal. Ang pangunahing pagkakaiba na ito ay direktang humantong sa isang serye ng mga makabuluhang pagkakaiba sa pisikal at kemikal na mga katangian na sumunod.
Ito ang pangunahing pagkakaiba ng pagganap sa pagitan ng dalawa, na direktang nakakaapekto sa kanilang flame retardant function at naaangkop na hanay ng temperatura.
Anhydrous zinc borate:
·Walang proseso ng pag-aalis ng tubig: Sa panahon ng proseso ng pag-init (karaniwang hanggang 800-900 ℃), walang endothermic na reaksyon na dulot ng pag-alis ng kristal na tubig.
· Natutunaw na pagsipsip ng init: Ang pangunahing tuktok ng pagsipsip ng init nito ay lumilitaw sa lugar na may mataas na temperatura (mga 900-1000 ℃), na tumutugma sa pagbuo ngsink boratesalamin (natutunaw na pagsipsip ng init).
· Mga Bentahe: Panatilihin ang istruktura at kalidad na katatagan sa napakataas na temperatura sa pagpoproseso (>300 ℃), nang walang mga depekto tulad ng bulubok o porosity na dulot ng paglabas ng singaw ng tubig.
Hydrated zinc borate:
·Multi-stage na pag-aalis ng tubig at pagsipsip ng init: isa sa mga pangunahing function ng flame retardant nito. Ang pagkuha ng 3.5 hydrate bilang isang halimbawa, ang pag-aalis ng tubig at pagsipsip ng init ay sumasaklaw sa malawak na hanay ng temperatura na 100-350 ℃.
·100-150 ℃: Alisin ang adsorbed na tubig at ilang mala-kristal na tubig (endothermic).
·200-300 ℃: Alisin ang pangunahing structural na tubig (malakas na endothermic peak).
·Advantage: Nagbibigay ng malakas na endothermic cooling effect sa kritikal na hanay ng temperatura ng polymer decomposition, na epektibong binabawasan ang temperatura sa ibabaw ng materyal.
Anhydrous zinc borate:
· Mababang polarity sa ibabaw at medyo mas malakas na hydrophobicity.
· Sa mga non-polar polymers tulad ng polyolefin PP at PE, kadalasan ay may mas mahusay na dispersibility at compatibility ang mga ito, at may mas kaunting epekto sa mga mekanikal na katangian ng materyal.
Hydrated zinc borate:
· May mga hydroxyl group (-OH) sa ibabaw, na may malakas na polarity at magandang hydrophilicity.
·Mas maganda ang dispersion sa mga polar polymer (tulad ng PVC, PA) o aqueous system.
1. Natutunaw sa mataas na temperatura sa panahon ng sunog, na bumubuo ng isang siksik at insulating layer ng borate glass sa ibabaw ng materyal.
2. Bilang isang Lewis acid, pinapagana nito ang dehydration, cross-linking at iba pang mga reaksyon ng polymers, na bumubuo ng mas matatag at siksik na pinalawak na char layer.
3. Ang nabuong glassy layer ay may magandang reflection at scattering effect sa thermal radiation.
1. Sa pamamagitan ng mga multi-stage na reaksyon ng dehydration, ang isang malaking halaga ng init ay nasisipsip mula sa combustion zone, na binabawasan ang temperatura ng substrate.
2. Maglabas ng singaw ng tubig upang matunaw ang konsentrasyon ng oxygen at mga nasusunog na gas.
3. Tumutugon sa kemikal na may mga halogenated system upang mapahusay ang kahusayan ng flame retardant.
4. Ang panghuling dehydrated na produkto ay activated zinc borate, na mayroon ding kakayahang magsulong ng carbonization at bumuo ng glass layer.
·Ang anhydrous zinc borate ay mas katulad ng isang "master ng arkitektura" na nakatutok sa pagbuo ng matibay na mga hadlang sa pagkakabukod.
· Ang hydrated zinc borate ay kumikilos tulad ng isang "firefighter", pinapatay ang pinagmumulan ng apoy sa pamamagitan ng pagsipsip ng init at pagtunaw nito sa unang lugar.
Maling kuru-kuro: "Ang flame retardant effect ng anhydrous zinc borate ay hindi kasing ganda ng hydrated zinc borate dahil hindi ito sumisipsip ng init.
Paglilinaw: Ang mga mekanismo ng flame retardant ng dalawa ay magkaiba. Ang anhydrous na "glass forming" at "catalytic carbonization" na mga epekto ay kadalasang nagbibigay ng mas matibay na proteksiyon na layer sa mataas na heat flux na apoy, na ginagawa itong "pangmatagalang depensa" na mga flame retardant.
Maling kuru-kuro: "Ang hydrated zinc borate ay ganap na mabibigo sa mataas na temperatura
Paglilinaw: Ang kemikal na komposisyon ng dehydrated na produkto ng hydrated zinc borate ay katulad ng anhydrous zinc borate, at mayroon din itong kakayahang magsulong ng carbonization at bumuo ng glass layer. Ito ay isang composite flame retardant na may "maagang pagharang+paglaon ng pagtatanggol".
Maling kuru-kuro: "Ang mga produktong walang tubig ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagpapatuyo ng hydrated zinc borate sa kalooban
Paglilinaw: Ang simpleng heating dehydration ay nagbubunga ng amorphous o structurally collapsed zinc borate, na may malaking pagkakaiba sa dispersibility at catalytic activity kumpara sa industrial anhydrous zinc borate na may buo na kristal na istraktura, at ang pagganap nito ay hindi maitutumbas.
Walang tubig at hydratedsink borateay dalawang mahalagang materyal na lumalaban sa apoy na may komplementaryong functional positioning, sa halip na isang simpleng pagpapalit na relasyon ng mga pakinabang at disadvantages.
