Βορικός ψευδάργυρος, ως αποτελεσματικό και φιλικό προς το περιβάλλον ανόργανο επιβραδυντικό φλόγας και πολυλειτουργικό πρόσθετο, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πλαστικά, καουτσούκ, επιστρώσεις, υφάσματα και άλλους τομείς. Ωστόσο, ο συνήθως αναφερόμενος "βορικός ψευδάργυρος" στη βιομηχανία περιλαμβάνει στην πραγματικότητα διάφορες μορφές με διαφορετική περιεκτικότητα σε κρυσταλλικό νερό, μεταξύ των οποίων οι πιο αντιπροσωπευτικές είναι ο μονοένυδρος βορικός ψευδάργυρος (ZnO·B2O3·H2O) και ο βορικός ψευδάργυρος 3,5 ένυδρος (2ZnO·3B2O3·3.5H). Αυτό το άρθρο θα εμβαθύνει στις διαφορές μεταξύ των δύο από επαγγελματική ακαδημαϊκή άποψη.
Ο χημικός τύπος του μονοένυδρου βορικού ψευδαργύρου είναι ZnO·B2O3·H2O, όπου η μοριακή αναλογία ZnO προς B2O3 είναι 1:1 και η περιεκτικότητα σε κρυσταλλικό νερό είναι σταθερή σε 1 μόριο. Η κρυσταλλική του δομή παρουσιάζει συνήθως μια διάταξη σε στρώσεις ή αλυσίδα, με άτομα βορίου που υπάρχουν σε μορφή τριών συντεταγμένων ή τεσσάρων συντεταγμένων, σχηματίζοντας ένα σταθερό δίκτυο οξυγόνου βορίου. Αυτή η δομή έχει υψηλή θερμική σταθερότητα και η θερμοκρασία αφυδάτωσης είναι συνήθως μεταξύ 250-300 ℃.
Ο χημικός τύπος του 3,5 ένυδρου βορικού ψευδαργύρου είναι 2ZnO·3B2O3·3,5H2O, με μοριακή αναλογία 2:3 μεταξύ ZnO και B2O3, που περιέχει 3,5 μόρια κρυσταλλικού νερού.
Σύγκριση βασικών δομικών διαφορών:
·Διαφορά περιεκτικότητας σε νερό: Η περιεκτικότητα σε κρυσταλλικό νερό του 3,5 ενυδατωμένου βορικού ψευδαργύρου είναι 3,5 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του μονοένυδρου
·Διαφορετικές αναλογίες βορίου ψευδαργύρου: 1:1 για μονοένυδρο και 3:2 για 3,5-ένυδρο
· Συμμετρία κρυστάλλων: Το μονοένυδρο είναι συνήθως στο μονοκλινικό κρυσταλλικό σύστημα, ενώ το 3,5 ένυδρο είναι κυρίως στο τρικλινικό ή μονοκλινικό κρυσταλλικό σύστημα
Η διαδικασία αφυδάτωσης του μονοένυδρου βορικού ψευδαργύρου είναι σχετικά απλή, αφαιρώντας το μόνο δομικό μόριο νερού στην περιοχή 250-300℃ για να σχηματίσει άνυδρο βορικό ψευδάργυρο. Αυτή η διαδικασία απορροφά τη θερμότητα σημαντικά, γεγονός που βοηθά το υλικό να απορροφήσει μεγάλη ποσότητα θερμότητας όταν θερμαίνεται.
Η συμπεριφορά αφυδάτωσης του 3,5 ενυδατωμένου βορικού ψευδαργύρου είναι πιο περίπλοκη, εμφανίζοντας χαρακτηριστικά αφυδάτωσης πολλαπλών σταδίων:
·Φάση 1 (100-150℃): Απομάκρυνση λίγου προσροφημένου νερού και μικρής ποσότητας κρυσταλλικού νερού
·Δεύτερο στάδιο (200-250℃): Αφαιρέστε το μεγαλύτερο μέρος του κρυσταλλικού νερού
·Στάδιο 3 (300-350℃): Πλήρης αφυδάτωση για σχηματισμό άμορφου βορικού ψευδαργύρου
Αυτή η διαδικασία αφυδάτωσης πολλαπλών σταδίων του επιτρέπει να απορροφά θερμότητα σε ένα ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας και έχει μεγαλύτερη απόδοση επιβραδυντικής φλόγας.
Η διαλυτότητα του μονοένυδρου βορικού ψευδαργύρου στο νερό είναι εξαιρετικά χαμηλή (<0,1%) και είναι σχεδόν αδιάλυτο σε οργανικούς διαλύτες, γεγονός που του δίνει καλή σταθερότητα διασποράς σε πολυμερή συστήματα.
3.5 Ο ενυδατωμένος βορικός ψευδάργυρος έχει ισχυρότερη επιφανειακή πολικότητα λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητάς του σε κρυσταλλικό νερό, με αποτέλεσμα καλύτερη διασπορά στα πολικά συστήματα. Ωστόσο, μπορεί να απαιτείται επεξεργασία τροποποίησης επιφάνειας σε μη πολικά πολυμερή.
Το μέγεθος σωματιδίων του μονοένυδρου βορικού ψευδαργύρου είναι μικρότερο (συνήθως 1-5 μ m) και η ειδική επιφάνεια είναι μεγαλύτερη (5-15 m²/g), γεγονός που είναι ευεργετικό για την ομοιόμορφη διασπορά του στη μήτρα.
Το μέγεθος των σωματιδίων του3,5 ενυδατωμένος βορικός ψευδάργυροςείναι σχετικά μεγάλο (συνήθως 5-20μm), αλλά εξαιρετικά λεπτά προϊόντα μπορούν επίσης να παρασκευαστούν με ειδικές διαδικασίες.
Και οι δύο τύποι βορικού ψευδαργύρου ασκούν επιβραδυντικά φλόγας μέσω πολλαπλών μηχανισμών, αλλά με διαφορετικές εστίες:
Μονοϋδρικός βορικός ψευδάργυρος:
·Αφυδάτωση απορρόφησης θερμότητας: Η θερμοκρασία αφυδάτωσης είναι υψηλή, κατάλληλη για εφαρμογές που απαιτούν επιβράδυνση φλόγας στο μεταγενέστερο στάδιο
·Σχηματισμός υαλώδους προστατευτικού στρώματος: Μετά την αφυδάτωση, δημιουργείται ένα στρώμα γυαλιού B2O3 για την απομόνωση οξυγόνου και θερμότητας
·Προωθήστε την ενανθράκωση: έχει σημαντική συνεργική δράση με επιβραδυντικά φλόγας όπως το υδροξείδιο του αλουμινίου
3.5 Ενυδατωμένος βορικός ψευδάργυρος:
·Απορρόφηση θερμότητας πολλαπλών σταδίων: απορρόφηση θερμότητας σε μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασιών
·Απελευθερώστε κρυσταλλικό νερό για να αραιώσετε τα εύφλεκτα αέρια
·Το παραγόμενο οξείδιο του ψευδαργύρου έχει ανασταλτική επίδραση στον καπνό
·Η συνεργική δράση με τα αλογονωμένα επιβραδυντικά φλόγας είναι ιδιαίτερα εμφανής
3.5 Ενυδατωμένος βορικός ψευδάργυροςείναι συνήθως ανώτερο από τα μονοϋδρικά προϊόντα στην καταστολή της παραγωγής καπνού λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε βόριο και των μοναδικών χαρακτηριστικών αφυδάτωσης, καθιστώντας το ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές με αυστηρές απαιτήσεις για την πυκνότητα καπνού.
· Πολυμερή επεξεργασίας υψηλής θερμοκρασίας, όπως πλαστικά μηχανικής (PA, PBT, κ.λπ.), λόγω της υψηλής θερμοκρασίας αφυδάτωσης
· Ανοιχτόχρωμα προϊόντα: συνήθως έχουν υψηλότερη λευκότητα (≥ 95%), κατάλληλα για προϊόντα με αυστηρές απαιτήσεις χρώματος
·Υλικό καλωδίου: Εξαιρετική συνεργιστική δράση με υδροξείδιο αλουμινίου/μαγνήσιο
·Διαφανή ή ημιδιαφανή προϊόντα: καλύτερη αντιστοίχιση του δείκτη διάθλασης
·Συστήματα που περιέχουν PVC και αλογόνο: σημαντική συνεργική επιβραδυντική φλόγα με αλογόνα
·Προϊόντα από καουτσούκ: τα χαρακτηριστικά αφυδάτωσης πολλαπλών σταδίων είναι πιο κατάλληλα για τη διαδικασία βουλκανισμού καουτσούκ
·Πυρίμαχη επίστρωση: η υψηλή περιεκτικότητα σε βόριο παρέχει καλύτερη απόδοση πυραντίστασης
·Επεξεργασία επιβραδυντικού φλόγας κλωστοϋφαντουργίας: Το επιβραδυντικό φλόγας χαμηλής θερμοκρασίας είναι καλύτερο
·Μέρη με υψηλές απαιτήσεις καταστολής καπνού: όπως μετρό, πλοία και άλλα εσωτερικά υλικά
·Θερμοκρασία επεξεργασίας<220℃: Προτεραιότητα πρέπει να δοθεί σε 3,5 ενυδατωμένο βορικό ψευδάργυρο
·Θερμοκρασία επεξεργασίας 220-280℃: Και οι δύο επιλογές είναι διαθέσιμες, επιλέξτε σύμφωνα με άλλες απαιτήσεις
·Θερμοκρασία επεξεργασίας>280℃: Θα πρέπει να επιλεγεί μονοένυδρος βορικός ψευδάργυρος
·Σε συνδυασμό με ανόργανα επιβραδυντικά φλόγας (υδροξείδιο αλουμινίου/μαγνήσιο): Ο μονοένυδρος βορικός ψευδάργυρος έχει συνήθως καλύτερα αποτελέσματα
·Όταν συνδυάζεται με αλογονωμένα επιβραδυντικά φλόγας, η συνεργική δράση του 3,5 ενυδατωμένου βορικού ψευδαργύρου είναι πιο σημαντική
Λόγω του μικρότερου μεγέθους σωματιδίων του, ο μονοένυδρος βορικός ψευδάργυρος έχει συνήθως μικρότερη επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες του υλικού, ενώ το προϊόν ένυδρου 3,5 μπορεί να απαιτεί επεξεργασία λεπτότερης διασποράς.
Ο μονοένυδρος και ο 3,5-ένυδρος βορικός ψευδάργυρος είναι ουσιαστικά δύο διαφορετικές ενώσεις στη χημεία, παρά μια απλή διαφορά στην "περιεκτικότητα σε νερό".
