எந்த ஜிங்க் போரேட் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது?

பல வகைகளில்துத்தநாக போரேட், 3.5 நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாக போரேட் (2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O) உலகளாவிய பாலிமர் ஃபிளேம் ரிடார்டன்ட் அமைப்புகளில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும் வடிவமைக்கப்பட்ட வகையாக மாறியுள்ளது, இது தொழில்துறை துத்தநாக போரேட் சந்தைப் பங்கில் 75%க்கும் மேல் உள்ளது. இந்த சந்தை தேர்வு தற்செயலானதல்ல, ஆனால் அதன் தனித்துவமான படிக இரசாயன வடிவமைப்பு, துல்லியமான சுடர் தடுப்பு செயல்பாடு மற்றும் சிறந்த செலவு-செயல்திறன் ஆகியவற்றால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இக்கட்டுரையானது 3.5 நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாகப் போரேட்டின் உள் பொறிமுறையை பொருள் அறிவியல், சுடர் தடுப்பு பொறியியல் மற்றும் தொழில்துறை பொருளாதாரத்தின் கண்ணோட்டத்தில் ஒரு தொழில் தரநிலையாக மாற்றும்.

Ⅰ சந்தை தரவு மற்றும் தொழில்நுட்ப ஒருமித்த கருத்து: மறுக்கமுடியாத முக்கிய தேர்வு

1.1 உலகளாவிய பயன்பாட்டு விநியோக புள்ளிவிவரங்கள்

பாலிமர் சேர்க்கை சந்தை அறிக்கையின் (2023) படி, பிரிக்கப்பட்ட ஃபிளேம் ரிடார்டன்ட் சந்தையில் துத்தநாக போரேட்டின் பயன்பாடு தெளிவான விநியோகத்தை அளிக்கிறது:

3.5 நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாக போரேட்: 76.3%

நீரற்ற துத்தநாக போரேட்: 15.8%

மற்ற நீரேற்றம் வடிவங்கள் (5 நீர், 7 நீர், முதலியன): 7.9%

1.2 தொழில் தரநிலைகளில் முன்னுரிமை

·UL நிலையான அமைப்பு: UL 94 மற்றும் UL 1685 போன்ற கேபிள் எரிப்பு சோதனைகளில், 3.5 நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாக போரேட்டை அடிப்படையாகக் கொண்ட சூத்திரம் அதிக தேர்ச்சி விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது.

கேபிள் சோதனைக்கான IEC 60332 மற்றும் 61034 போன்ற IEC சர்வதேச தரங்களில், பரிந்துரைக்கப்பட்ட சூத்திரம் 3.5 ஹைட்ரேட் படிவத்திற்கு இயல்புநிலையாகும்

·சீன தேசிய தரநிலை GB/T 19666-2019 இல் "சுடர் தடுப்பு மற்றும் தீ தடுப்பு கம்பிகள் மற்றும் கேபிள்களுக்கான பொது விதிகள்", எடுத்துக்காட்டு சூத்திரங்கள் இந்த வகையை அடிப்படையாகக் கொண்டவை

Ⅱ. படிக நீர் வடிவமைப்பின் அறிவியல் புத்தி கூர்மை: அது ஏன் "3.5"?

2.1 நீரேற்றம் பட்டத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை

நீரேற்றம் வடிவம்துத்தநாக போரேட்1.5 முதல் 7.5 நீர் வரை மாறுபடும், ஆனால் 3.5 ஹைட்ரேட் தனித்துவமான நிலைத்தன்மை நன்மைகளை வெளிப்படுத்துகிறது:

படிக அமைப்பு நிலைத்தன்மையின் ஒப்பீடு

2.2 நீரிழப்பு வெப்பநிலை மற்றும் பாலிமர் செயலாக்கம் இடையே சரியான பொருத்தம்

முக்கிய வெப்பநிலை அளவுருக்கள்:

·ஆரம்ப நீரிழப்பு வெப்பநிலை: 215 ± 5°C

·முக்கிய நீர்ப்போக்கு வரம்பு: 225-320°C

முழுமையான நீர்ப்போக்கு வெப்பநிலை:>320°C

இந்த வெப்பநிலை ஸ்பெக்ட்ரம் முக்கிய பாலிமர்களின் செயலாக்கம் மற்றும் எரிப்பு நடத்தையுடன் ஒரு மூலோபாய சீரமைப்பை உருவாக்குகிறது:

பாலிமரின் முக்கிய வெப்பநிலையுடன் தொடர்புடைய உறவு

PVC செயலாக்க வெப்பநிலை: 170-200°C ← 3.5 ஹைட்ரேட்டுகள் முற்றிலும் நிலையானது

PVC வெப்பச் சிதைவு துவக்கம்:~250°C ← ஹைட்ரேட்டுகள் நீரிழப்பு மற்றும் வெப்பத்தை உறிஞ்சத் தொடங்குகின்றன

பாலிமர் எரிப்பு மண்டல வெப்பநிலை: 300-500°C ← முதன்மை நீரிழப்பு மண்டலம், அதிகபட்ச குளிரூட்டும் விளைவு

கார்பன் அடுக்கின் உருவாக்க வெப்பநிலை:>400°C ← நீரிழப்பு முடிந்தது, பீங்கான் உருவாக்கம் தொடங்குகிறது

2.3 ஈரப்பதம் உள்ளடக்க உகப்பாக்கம்: 14.5% தத்துவார்த்த உகந்த புள்ளி

3.5 நீரேற்றத்துடன் தொடர்புடைய 14.5% தத்துவார்த்த ஈரப்பதம் பல சமநிலைகளின் விளைவாகும்:

· சுடர் தடுப்பு திறன்: ஒவ்வொரு கிராம் பொருளும் 280-300 J வெப்பத்தை உறிஞ்சும் (கட்ட மாற்றத்தின் என்டல்பி+நீராவியின் உணர்திறன் வெப்பம்)

· செயலாக்க பாதுகாப்பு: குமிழ்களை செயலாக்குவதைத் தவிர்க்க ஈரப்பதம் குறைவாக உள்ளது (<15% பாதுகாப்பு வரம்பு)

·போக்குவரத்து பொருளாதாரம்: பயனுள்ள சுடர் எதிர்ப்பு கூறுகளின் விகிதத்தை அதிகப்படுத்துதல் (ZnO+B₂O₃)

Ⅲ. முப்பரிமாண சுடர் தடுப்பு பொறிமுறை: மாற்றுகளை விட இது ஏன் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது?

3.1 வாயு கட்டம் ஒடுக்கப்பட்ட கட்ட தடை கட்டத்தின் மூன்று தொடர்பு

முதல் பரிமாணம்: வாயு கட்ட குளிரூட்டல் மற்றும் நீர்த்தல் (200-320°C)

H₂O(l) → H₂O(g)  ΔH_vap = 2257 J/g

வெப்ப உறிஞ்சுதல் கணக்கீடு: 14.5% × 2257=327 J/g (கோட்பாட்டு)

உண்மையான அளவிடப்பட்ட நீரிழப்பு என்டல்பி: 280-295 J/g (படிக செயலிழப்பு ஆற்றல் உட்பட)

நீராவியுடன் ஆக்ஸிஜன் செறிவை நீர்த்துப்போகச் செய்யுங்கள்: தொகுதி நீர்த்த விகிதம் 8-12% அடையும்

இரண்டாவது பரிமாணம்: கார்பனுக்கு அமுக்கப்பட்ட கட்ட வினையூக்கம் (320-450°C)

நீரிழப்பு பொருட்கள் ஆலசன் மூலங்களுடன் வினைபுரிகின்றன (PVC இல் Cl போன்றவை):

Zn₂B₆O₁₁ + 12HCl → 2ZnCl₂ + 6BCl₃ + 6H₂O

உருவாக்கப்பட்ட ZnCl ₂ லூயிஸ் அமில வினையூக்கியாக செயல்படுகிறது:

பாலிமர் டீஹைட்ரஜனேற்றத்தின் செயல்படுத்தும் ஆற்றலை 40-50 kJ/mol ஆல் குறைக்கவும்

· நறுமண கார்பன் கட்டமைப்பை உருவாக்குவதை ஊக்குவிக்கவும் (கிராஃபைட் மைக்ரோகிரிஸ்டல்களின் அளவை 2-3 nm ஆல் அதிகரிக்கவும்)

· எஞ்சிய கார்பன் வீதத்தில் முன்னேற்றம்: PVC அமைப்பு 12% இலிருந்து 28% ஆக அதிகரித்துள்ளது

மூன்றாவது பரிமாணம்: பீங்கான் தடை உருவாக்கம் (>450°C)

போரான் ஆக்சைடு ஒரு பிசுபிசுப்பான கண்ணாடி அடுக்கை உருவாக்குகிறது:

B₂O₃ பாகுநிலை சமன்பாடு: பதிவு η=A+B/(T-T ₀)

500 ° C இல்: η≈ 10 ⁴ Pa · s (பயனுள்ள கவரேஜ்)

700 ° C இல்: η≈ 10 ³ Pa · s (சுய-குணப்படுத்தும் ஓட்டம்)

இந்த கண்ணாடி அடுக்கு ஆக்ஸிஜன் பரவல் குணகத்தை மூன்று ஆர்டர் அளவுகளால் குறைக்கிறது.

3.2 போட்டித் தயாரிப்புகளுடன் செயல்திறன் ஒப்பீடு மேட்ரிக்ஸ்

PVC கேபிள் பொருளில் 20 phr ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்டைச் சேர்க்கவும்:

Ⅳ செயலாக்க பொருத்தம்: தொழில்துறை யதார்த்தத்துடன் சரியான பொருத்தம்

4.1 வெப்ப நிலைத்தன்மை பொருந்திய முக்கிய செயலாக்க கருவிகள்

பொதுவான பிளாஸ்டிக் செயலாக்க நுட்பங்களுடன் இணக்கம்

·இரட்டை திருகு வெளியேற்றம்: அதிகபட்ச வெப்பநிலை வரம்பு பொதுவாக<220°C, மற்றும் 3.5 ஹைட்ரேட் முற்றிலும் நிலையானது

·உள் கலவை கலவை: உடனடி உயர் வெப்பநிலை <250°C, குறுகிய கால வெளிப்பாடு செயல்திறனை பாதிக்காது

உட்செலுத்துதல் மோல்டிங்: உருகும் வெப்பநிலை<280°C, நீரிழப்பு விகிதம் 5%க்குள் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது

· உருட்டல் உருவாக்கம்: ரோல் வெப்பநிலை பொதுவாக<200°C, பூஜ்ஜிய ஆபத்து

4.2 பொருள் ரியாலஜி மீது நட்பு விளைவுகள்

PVC பிளாஸ்டிசோலில் நடத்தை பற்றிய ஆய்வு

20 phr ஐ சேர்க்கும்போது:

-பிரைனெல் பாகுத்தன்மை அதிகரிப்பு: 8-12% மட்டுமே (அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடுடன் ஒப்பிடும்போது: 25-30% அதிகரித்துள்ளது)

-திக்சோட்ரோபிக் குறியீட்டு மாற்றம்: 0.85 முதல் 0.88 வரை (கிட்டத்தட்ட நியூட்டனின் திரவ பண்புகளை பராமரிக்கிறது)

சேமிப்பக நிலைத்தன்மை: 6 மாதங்களுக்குப் பிறகு பாகுத்தன்மை மாற்றம்<5%

இது அதன் தாள் போன்ற துகள்களின் மசகு விளைவு மற்றும் குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றல் காரணமாக கூறப்படுகிறது.

Ⅴ. சினெர்ஜி விளைவின் 'கோல்டன் பார்ட்னர்' நிலை

5.1 ஆன்டிமோனி ட்ரை ஆக்சைடுடன் கிளாசிக் கலவை

எதிர்வினை பொறிமுறை:

Zn₂B₆O₁₁ + Sb₂O₃ + 12HCl → 

ZnSb ₂ O ₅ (ஸ்பைனல் கட்டம்)+2BCl ∝+பிற போரேட் கண்ணாடிகள்

ஒத்துழைப்பு குறியீடு (ஐஎஸ்ஓ 4589 இன் படி வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது):

தனித்தனியாக 3.5 நீரேற்றப்பட்ட ஜிங்க் போரேட்: LOI=28.5%

·Sb₂O₃ தனியாக: LOI=27.0%

·1: 1. கலவை: LOI=34.5%

·கூட்டுறவு குறியீடு: 1.24 (>1.2 வலுவான ஒத்துழைப்பைக் குறிக்கிறது)

5.2 ஆலசன் இல்லாத அமைப்புகளில் பல செயல்பாட்டு பங்கு

EVA/மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு ஆலசன் இல்லாத கேபிள் பொருளில்:

நிலையான சூத்திரம்:

EVA(28%VA): 100 phr

மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு: 120 phr

3.5 நீரேற்றப்பட்ட ஜிங்க் போரேட்: 25 phr

சிலிகான் மாஸ்டர்பேட்ச்: 5 phr

செயல்திறன் மேம்பாடு:

-LOI 38% லிருந்து 42% ஆக அதிகரித்துள்ளது

-புகை அடர்த்தி 250 முதல் 160 வரை இருக்கும்

இழுவிசை வலிமை 10.2 முதல் 11.8 MPa வரை இருக்கும்

-கடந்த UL 94 V-0 (3.2mm)

மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைட்டின் நீரிழப்பு பொருட்களிலிருந்து மெக்னீசியம் போரேட் பீங்கான் அடுக்குகளை உருவாக்குவதை ஊக்குவிப்பதே அதன் செயல்பாட்டின் வழிமுறையாகும்.

Ⅵ. செலவு செயல்திறன் விகிதம்

முழு வாழ்க்கை சுழற்சி செலவு பகுப்பாய்வு

ஆண்டுக்கு 100 டன் நுகர்வு கொண்ட கேபிள் தொழிற்சாலைகளின் ஒப்பீட்டு பகுப்பாய்வு

முடிவு:

"மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும்" நிலை 3.5 நீரேற்றம்துத்தநாக போரேட்பொருள் அறிவியலில் ஒரு உன்னதமான பொறியியல் தேர்வுமுறை வழக்கு: இது ஒரு பொருளில் இறுதி செயல்திறனை அடையவில்லை, ஆனால் நான்கு பரிமாணங்களில் சிறந்த சமநிலையை அடைகிறது: சுடர் தடுப்பு திறன், செயலாக்க தகவமைப்பு, செலவு கட்டுப்பாடு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு.

அதன் முக்கிய போட்டித்தன்மையை இவ்வாறு சுருக்கமாகக் கூறலாம்:

1. துல்லியமான வெப்ப பதில்: படிகமயமாக்கல் நீர் வெளியீட்டு வெப்பநிலை மற்றும் பாலிமர் வெப்பச் சிதைவு வெப்பநிலை ஆகியவற்றின் மூலோபாயப் பொருத்தம்

2. பல பரிமாண ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் பொறிமுறை: வாயு கட்டம், அமுக்கப்பட்ட கட்டம் மற்றும் தடை கட்டம் ஆகியவற்றில் ஒரே நேரத்தில் செயல்படுகிறது

3. கணினி இணக்கத்தன்மை: பெரும்பான்மையான பாலிமர்கள் மற்றும் செயலாக்க நுட்பங்களுடன் நட்புரீதியான சகவாழ்வு

4. பொருளாதார நிலைத்தன்மை: குறைந்த ஒட்டுமொத்த செலவில் நம்பகமான சுடர் தடுப்பு பாதுகாப்பை வழங்குதல்