Zinc borate, bilang isang mahusay at environment friendly inorganic flame retardant at multifunctional additive, ay malawakang ginagamit sa mga plastik, goma, coatings, tela at iba pang larangan. Gayunpaman, ang karaniwang binabanggit na "zinc borate" sa industriya ay aktwal na kinabibilangan ng iba't ibang anyo na may iba't ibang nilalaman ng kristal na tubig, kung saan ang pinakakinatawan ay zinc borate monohydrate (ZnO·B₂O₃·H₂O) at zinc borate 3.5hydrate (2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O). Ang artikulong ito ay susuriin ang mga pagkakaiba sa pagitan ng dalawa mula sa isang propesyonal na akademikong pananaw.
Ang chemical formula ng zinc borate monohydrate ay ZnO·B₂O₃·H₂O, kung saan ang molar ratio ng ZnO sa B₂O₃ ay 1:1 at ang crystal water content ay nakatakda sa 1 molecule. Ang kristal na istraktura nito ay karaniwang nagpapakita ng isang layered o chain tulad ng kaayusan, na may mga boron atoms na umiiral sa isang tatlong coordinate o apat na coordinate form, na bumubuo ng isang matatag na boron oxygen network. Ang istrakturang ito ay may mataas na thermal stability, at ang temperatura ng pag-aalis ng tubig ay karaniwang nasa pagitan ng 250-300 ℃.
Ang chemical formula ng 3.5 hydrated zinc borate ay 2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O, na may molar ratio na 2:3 sa pagitan ng ZnO at B₂O₃, na naglalaman ng 3.5 crystalline water molecule.
Paghahambing ng mga pangunahing pagkakaiba sa istruktura:
· Pagkakaiba sa nilalaman ng tubig: Ang nilalaman ng kristal na tubig ng 3.5 hydrated zinc borate ay 3.5 beses kaysa sa monohydrate
· Iba't ibang boron zinc ratio: 1:1 para sa monohydrate at 3:2 para sa 3.5-hydrate
·Crystal symmetry: Ang monohydrate ay karaniwang nasa monoclinic crystal system, habang ang 3.5 hydrate ay kadalasang nasa triclinic o monoclinic crystal system
Ang proseso ng pag-aalis ng tubig ng zinc borate monohydrate ay medyo simple, na inaalis ang nag-iisang molekula ng tubig sa istruktura sa loob ng hanay na 250-300 ℃ upang bumuo ng anhydrous zinc borate. Ang prosesong ito ay sumisipsip ng init nang malaki, na tumutulong sa materyal na sumipsip ng malaking halaga ng init kapag pinainit.
Ang pag-uugali ng pag-aalis ng tubig ng 3.5 hydrated zinc borate ay mas kumplikado, na nagpapakita ng mga katangian ng multi-stage na dehydration:
·Phase 1 (100-150 ℃): Pag-alis ng ilang adsorbed na tubig at isang maliit na halaga ng mala-kristal na tubig
·Ikalawang yugto (200-250℃): Alisin ang karamihan sa mala-kristal na tubig
· Stage 3 (300-350 ℃): Kumpletuhin ang dehydration upang bumuo ng amorphous zinc borate
Ang multi-stage na proseso ng dehydration na ito ay nagbibigay-daan dito na sumipsip ng init sa mas malawak na hanay ng temperatura at may mas mahabang flame retardant na kahusayan.
Ang solubility ng zinc borate monohydrate sa tubig ay napakababa (<0.1%), at ito ay halos hindi matutunaw sa mga organic solvents, na nagbibigay ng magandang dispersion stability sa polymer system.
3.5 Ang hydrated zinc borate ay may mas malakas na surface polarity dahil sa mas mataas na nilalaman nito ng crystalline na tubig, na nagreresulta sa mas mahusay na dispersion sa mga polar system. Gayunpaman, ang paggamot sa pagbabago sa ibabaw ay maaaring kailanganin sa mga non-polar polymer.
Ang laki ng particle ng zinc borate monohydrate ay mas maliit (karaniwan ay 1-5 μm) at mas malaki ang partikular na surface area (5-15 m ²/g), na kapaki-pakinabang para sa pare-parehong dispersion nito sa matrix.
Ang laki ng butil ng3.5 hydrated zinc borateay medyo malaki (karaniwan ay 5-20μm), ngunit ang mga ultrafine na produkto ay maaari ding ihanda sa pamamagitan ng mga espesyal na proseso.
Ang parehong uri ng zinc borate ay nagdudulot ng flame retardant effect sa pamamagitan ng maraming mekanismo, ngunit may iba't ibang focus:
Zinc borate monohydrate:
·Heat absorption dehydration: Ang temperatura ng dehydration ay mataas, na angkop para sa mga application na nangangailangan ng flame retardancy sa mas huling yugto.
· Bumubuo ng malasalamin na proteksiyon na layer: Pagkatapos ng dehydration, isang B₂O₃ glass layer ay nabuo upang ihiwalay ang oxygen at init
· Isulong ang carbonization: ay may makabuluhang synergistic na epekto sa mga flame retardant tulad ng aluminum hydroxide
3.5 Hydrated Zinc Borate:
·Multi-stage heat absorption: sumisipsip ng init sa mas malawak na hanay ng temperatura
· Bitawan ang kristal na tubig upang matunaw ang mga nasusunog na gas
· Ang nabuong zinc oxide ay may epektong nagbabawal sa usok
· Ang synergistic na epekto sa halogenated flame retardants ay partikular na kitang-kita
3.5 Hydrated zinc borateay kadalasang nakahihigit sa mga produktong monohydrate sa pagsugpo sa pagbuo ng usok dahil sa mas mataas na nilalaman ng boron at natatanging katangian ng pag-dehydration, na ginagawa itong partikular na angkop para sa mga aplikasyon na may mahigpit na pangangailangan para sa density ng usok.
·Mataas na temperatura sa pagpoproseso ng mga polymer, tulad ng mga engineering plastic (PA, PBT, atbp.), dahil sa mataas na temperatura ng dehydration ng mga ito
· Maliwanag na kulay na mga produkto: karaniwang may mas mataas na kaputian (≥ 95%), na angkop para sa mga produktong may mahigpit na pangangailangan sa kulay
· Materyal na cable: Napakahusay na synergistic na epekto sa aluminyo hydroxide/magnesium
·Transparent o semi-transparent na mga produkto: mas mahusay na pagtutugma ng refractive index
·PVC at halogen na naglalaman ng mga system: makabuluhang synergistic flame retardant effect na may mga halogens
· Mga produktong goma: ang mga katangian ng multi-stage na pag-aalis ng tubig ay mas angkop para sa proseso ng bulkanisasyon ng goma
· Fireproof coating: ang mataas na nilalaman ng boron ay nagbibigay ng mas mahusay na pagganap ng paglaban sa sunog
·Textile na apoy retardant paggamot: Mababang temperatura apoy retardant epekto ay mas mahusay
· Mga lugar na may mataas na pangangailangan sa pagsugpo ng usok: tulad ng mga subway, barko, at iba pang panloob na materyales
·Temperatura sa pagpoproseso<220℃: Dapat bigyan ng priyoridad ang 3.5 hydrated zinc borate
· Temperatura sa pagpoproseso 220-280 ℃: Ang parehong mga opsyon ay magagamit, pumili ayon sa iba pang mga kinakailangan
·Temperatura ng pagpoproseso>280 ℃: Dapat piliin ang zinc borate monohydrate
· Pinagsama sa mga inorganic na flame retardant (aluminum hydroxide/magnesium): Karaniwang may mas magandang epekto ang zinc borate monohydrate
·Kapag pinagsama sa mga halogenated flame retardant, ang synergistic na epekto ng 3.5 hydrated zinc borate ay mas makabuluhan
Dahil sa mas maliit na laki ng particle nito, kadalasang mas mababa ang epekto ng zinc borate monohydrate sa mga mekanikal na katangian ng materyal, habang ang 3.5 hydrate na produkto ay maaaring mangailangan ng mas pinong dispersion na paggamot.
Ang monohydrate at 3.5-hydrate zinc borate ay mahalagang dalawang magkaibang compound sa kimika, sa halip na isang simpleng pagkakaiba sa "nilalaman ng tubig".
