Sa walang halogen na flame retardant system,sink borate, bilang isang mahusay na multifunctional synergist, ay naging isang kailangang-kailangan na bahagi para sa pagpapabuti ng pangkalahatang pagganap. Kabilang sa mga ito, ang tatak na "2335" (karaniwang naaayon sa chemical formula na 2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O) ay malawakang inirerekomenda dahil sa kakaibang balanse ng pagganap nito. Ang artikulong ito ay sistematikong susuriin ang mga mahahalagang pagkakaiba sa pagitan ng 2335 grade at iba pang pangunahing mga marka ng zinc borate mula sa mga pangunahing akademikong dimensyon tulad ng crystalline chemistry, thermal decomposition behavior, surface morphology, at synergistic na mekanismo, na nagbibigay ng siyentipikong batayan para sa tumpak na pagpili.
Ang zinc borate ay isang pamilya ng mga compound na may variable na komposisyon, at ang pangunahing pagkakaiba nito ay nasa molar ratio ng zinc oxide, boron trioxide, at kristal na tubig, na direktang tumutukoy sa kristal na istraktura, thermal stability, at reactivity nito.
|
modelo |
Karaniwang kemikal na formula (ZnO·B₂O₃·H₂O) |
Zinc/boron molar ratio |
Crystalline water content (wt.%) |
Panimulang punto ng teoretikal na pag-aalis ng tubig |
|
ZB-2335 |
2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O |
2:3 |
~14.5% |
humigit-kumulang 290°C
|
|
ZB-237 |
2ZnO·3B₂O₃·7H₂O |
2:3 |
~22.0% |
~130°C |
|
ZB-112 |
2ZnO·2B₂O₃·H₂O (tinatayang) |
1:1 |
~3.5% |
350°C(napakataas) |
|
4ZnO·B₂O₃·H₂O |
4ZnO·B₂O₃·H₂O |
4:1 |
~3.0% |
415°C |
·ZB-237 (mataas na hydration): Sa nilalaman ng kristal na tubig na hanggang 22%, dumaranas ito ng makabuluhang pag-aalis ng tubig sa mas mababang temperatura (humigit-kumulang 130 ° C). Ginagawa nitong angkop bilang pangunahing tagapuno ng flame retardant sa mga polimer na may mas mababang temperatura sa pagpoproseso tulad ng mga elastomer at PVC, na nagbibigay ng makabuluhang epekto sa pamamagitan ng pagsipsip ng init at pagpapakawala ng singaw ng tubig. Gayunpaman, sa temperatura ng pagpoproseso ng mga plastik na pang-inhinyero tulad ng nylon at PBT (>250 ° C), maaaring mangyari ang maagang pag-aalis ng tubig, na maaaring humantong sa pagbubula ng produkto at pagkasira ng pagganap.
·ZB-2335(intermediate hydration): Ang susi sa "performance equilibrium point" nito ay ang crystal water content nito na humigit-kumulang 14.5%. Ang temperatura ng pagsisimula ng dehydration nito (~290 ° C) ay tumpak na tumutugma sa window ng pagpoproseso at paunang yugto ng pagkabulok ng karamihan sa mga plastik na engineering. Ang proseso ng dehydration ay makinis, na maaaring magbigay ng heat absorption cooling at gas-phase dilution sa maagang yugto ng combustion, habang iniiwasan ang panganib ng foaming sa panahon ng pagproseso.
· Mababang hydration/anhydrous varieties (tulad ng ZB-112): may napakataas na thermal stability (>350 ° C), pangunahing ginagamit para sa ultra-high temperature engineering plastics (gaya ng PEEK, PPS) o precision electronic application na nangangailangan ng pag-iwas sa anumang paglabas ng tubig.
·Mataas na zinc/boron ratio (tulad ng 4:1 variety): nakatutok sa pagbibigay ng zinc source, na may mas malakas na kakayahan upang i-promote ang carbonization at catalyze ang cross-linking reactions sa condensed phase.
·ZB-2335 (2:3 ratio): Ang ratio ng zinc sa boron ay mas balanse, na nagbibigay-daan dito na magkaroon ng parehong malakas na kakayahan upang i-promote ang coalescing at katamtamang kakayahang makuha ang mga gas-phase na libreng radicals (ang boric acid ay maaaring ma-convert sa isang glassy coating at maglabas ng mga libreng radical upang pawiin ang mga species), na nakakamit ng maximum na synergistic effect.
Ang Thermogravimetric analysis (TGA) at differential scanning calorimetry (DSC) curves ay intuitive na nagpapakita ng mga pagkakaiba sa pag-uugali ng iba't ibang grado.
· Ang mga katangian ng thermal decomposition ng ZB-2335: Ang TGA curve nito ay nagpapakita ng malawak at banayad na pagbaba ng timbang na talampas sa hanay na 290-450 ° C, at ang pagbaba ng timbang ay pare-pareho sa teoretikal na nilalaman ng kristal na tubig. Ang "controlled, staged dehydration" na gawi na ito ay nangangahulugan na maaari itong magpatuloy na gumana sa isang malawak na hanay ng temperatura ng polymer decomposition, na nagbibigay ng "full range" na proteksyon.
· Kumpara sa iba pang mga grado:
·ZB-237: Mayroong matinding at mabilis na pagbaba ng timbang sa 130-200 ° C, na kumikilos "maaga at mabilis" at hindi nakaayon sa decomposition window ng mga engineering plastic.
·Mababang grado ng hydration: Ang naantalang pagbaba ng timbang sa mas mataas na temperatura ay maaaring makaligtaan ang kritikal na pagkakataong lumalaban sa apoy para sa maagang pagkabulok ng polimer.
·Ang mga pangkalahatang grado ay maaaring gumamit ng mas magaspang na laki ng butil (D50>5 μm) upang mabawasan ang mga gastos.
· Ang mataas na pagganap na 2335 na mga marka (gaya ng mga na-optimize na produkto) ay karaniwang gumagamit ng micro refinement (D50: 1-3 μm) at makitid na particle size distribution processing. Nagdudulot ito ng dalawang pangunahing pakinabang:
· Mas mahusay na dispersibility: binabawasan ang pagsasama-sama sa polymer matrix, iniiwasang maging isang stress concentration point, at nagiging sanhi ng mas kaunting pinsala sa mga mekanikal na katangian (lalo na ang lakas ng epekto).
· Mas mataas na partikular na lugar sa ibabaw: pinatataas ang lugar ng kontak na may mga apoy at mga produkto ng agnas, pinapabuti ang kahusayan ng reaksyon, at may mas makabuluhang epekto ng synergistic na retardant ng apoy sa parehong dosis.
Upang mapahusay ang pagiging tugma sa mga organic na polymer (lalo na ang mga non-polar polyolefin) at maiwasan ang pagsipsip ng moisture, ang mga high-end na 2335 na grado ay kadalasang sumasailalim sa pagbabago ng surface coating (tulad ng paggamit ng silane, titanate coupling agent, o fatty acid). Ginagawa nitong:
· Ang moisture absorption rate ay makabuluhang nabawasan (mula sa>2% hanggang<0.5%), at mas mahusay ang storage stability.
· Ang infiltration at dispersion sa matrix ay mas mahusay, ang processing flowability ay pinabuting, at isang mas mataas na halaga ng pagpuno ay maaaring payagan.
Dahil sa mga pangunahing pagkakaiba na binanggit sa itaas, ang iba't ibang mga grado ay gumaganap ng ganap na magkakaibang mga tungkulin at epekto sa aktwal na mga formulation na may flame retardant.
·ZB-2335ay ang 'gintong kasosyo' nito. Hindi lamang ito matutunaw kasama ng mga produkto ng pagkabulok ng ATH/MDH (Al₂O₃, MgO) sa mataas na temperatura upang bumuo ng isang malakas at siksik na ceramic glass barrier, na sumasaklaw sa ibabaw ng carbon layer, na lubos na nagpapataas ng insulation at oxygen barrier effect; Ang katamtamang temperatura ng dehydration nito ay maaari ding punan ang "temperatura gap" sa pagitan ng ATH at MDH na mga peak ng dehydration, na nakakamit ng tuluy-tuloy na saklaw ng pagsipsip ng init.
· Iba pang mga marka: Ang ZB-237 ay may mahinang synergistic na epekto dahil sa napaaga na pag-aalis ng tubig; Ang mga mababang marka ng hydration ay nagreresulta sa pagkaantala ng pagsisimula ng reaksyon.
·ZB-2335: Mabisa nitong makuha ang hydrogen halides na inilabas ng mga halogenated flame retardant, na bumubuo ng zinc/boron halides. Ang mga sangkap na ito ay may mas malakas na libreng radical quenching na kakayahan sa gas phase, nakakamit ang "solid halogen enhancement" habang binabawasan ang kinakaing unti-unti na usok. Para sa phosphorus based flame retardants, maaari itong magsulong ng pagbuo ng mas matatag na pyrophosphate o borophosphate glass layer.
·Ang lakas ng epekto ay direktang nauugnay sa accessibility ng zinc at boron site sa aktibong surface nito, kaya ang 2335 grade na may fine refinement ay gumaganap nang mas mahusay.
Sa pamamagitan ng paggamit ng na-optimize na 2335 na grado, kadalasan ay posible na makamit ang parehong antas ng flame retardant (gaya ng UL94 V-0):
· Bawasan ang kabuuang dami ng mga pangunahing flame retardant (tulad ng ATH) na idinagdag upang mas mapanatili ang mga mekanikal na katangian at pagproseso ng flowability ng matrix.
·Lubos na mapabuti ang CTI (kumpara sa leakage trace index), dahil ang nabuong ceramic insulation layer ay epektibong makakapigil sa pagbuo ng mga carbide conductive path, na napakahalaga para sa mga electronic at electrical component.
· Bawasan ang pagbuo ng usok at nasusunog na mga patak.
Ang pangunahing bentahe ng "2335" grade zinc borate (2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O) ay nasa tumpak nitong stoichiometric ratio, na nakakamit ang pinakamainam na balanse ng thermal stability, reactivity, at multifunctionality.
Hindi ito kasing "impatient" na kasing taas ng hydration grades, o kasing "slow" ng mababang hydration grades, ngunit naging "tumpak na tugon at versatile synergistic partner" sa buong buhay ng polymer mula sa pagproseso hanggang sa pagkasunog.
Mungkahi ng desisyon sa pagpili:
1. Para sa mga general engineering plastic (PA, PBT, PET) at high-performance na mga halogen-free formulation (synergistic ATH/MDH): ang gustong piliin ay ang high-performance na 2335 na grado na binago sa ibabaw at micronized. Ito ang yugto kung saan pinalaki nito ang pagiging epektibo nito.
2. Para sa mababang pagpoproseso ng mga materyales sa temperatura (tulad ng PVC, goma, EVA): Ang ZB-237 ay maaaring ituring na gamitin ang mababang temperatura na mga katangian ng dehydration nito.
3. Para sa mga ultra-high temperature na plastic (LCP, PPS, PEEK) o matinding moisture at heat resistant applications: low hydration/anhydrous zinc borate (gaya ng ZB-112) ay dapat i-on.
4. Kapag itinataguyod ang sukdulang cost-effectiveness at pagkakaroon ng nakakarelaks na mga kinakailangan sa pagganap, maaaring isaalang-alang ng isa ang pangkalahatang 2335 na produkto na may ordinaryong laki ng particle o mas mababang grado ng grado.
Samakatuwid, kapag ang industriya ay karaniwang nagrerekomenda ng "2335", ito ay mahalagang nagrerekomenda ng zinc borate benchmark na modelo na na-validate sa pamamagitan ng engineering at nakakamit ang pinakamainam na solusyon sa pagitan ng pagganap, pagiging pangkalahatan, at gastos. Ang pagpili nito ay nangangahulugan ng pagpili ng maaasahan, mahusay, at pinakamababang panganib na synergistic na solusyon.
