பிவிசி கேபிள்களில் 3.5 ஹைட்ரேட்டட் ஜிங்க் போரேட் ஏன் ஃபிளேம் ரிடார்டன்டாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது?

பாலிவினைல் குளோரைடு (PVC) என்பது கேபிள் இன்சுலேஷன் மற்றும் உறை பொருட்களுக்கான மேலாதிக்கத் தேர்வாகும், மேலும் அதன் சுடர் தடுப்பு பண்புகள் மின் அமைப்பின் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டுடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. ஏராளமான சுடர் ரிடார்டன்ட்களில்,3.5 நீரேற்றப்பட்ட ஜிங்க் போரேட் (2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O)PVC கேபிள் சூத்திரங்களில் முக்கிய அங்கமாக மாறியுள்ளது. இந்தத் தேர்வின் பின்னணியில் உள்ள அறிவியல் அடிப்படையை இந்தக் கட்டுரை முறையாக ஆய்வு செய்யும்.

I. ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் பொறிமுறையின் இரசாயன அடிப்படை: பல முறை சினெர்ஜிஸ்டிக் விளைவு

1.1 வெப்ப சிதைவு நிலையில் நீரிழப்பு மற்றும் வெப்ப உறிஞ்சுதல் செயல்முறை

3.5% நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாக போரேட்டின் (சுமார் 14.5%) படிக நீர் உள்ளடக்கம், அதன் வெப்ப சிதைவு வெப்பநிலை மற்றும் PVC இன் ஆரம்ப சிதைவு வெப்பநிலை (சுமார் 200-300 ° C) ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு சிறந்த பொருத்தத்தை அடைய துல்லியமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. கேபிள் தீ மூலத்தை சந்திக்கும் போது, ​​துத்தநாக போரேட் 210-320 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை வரம்பில் படிக நீரை வெளியிடுகிறது.

Zn₂B₆O₁₁·3.5H₂O → Zn₂B₆O₁₁ + 3.5H₂O↑

இந்த செயல்முறை அதிக அளவு வெப்பத்தை உறிஞ்சுகிறது (சுமார் 280 J/g நீரிழப்பு என்டல்பி), பொருளின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலையை திறம்பட குறைக்கிறது மற்றும் PVC ரெசின் மேட்ரிக்ஸின் வெப்ப சிதைவு விகிதத்தை தாமதப்படுத்துகிறது. 5-ஹைட்ரேட் மற்றும் 7-ஹைட்ரேட் போன்ற உயர் நீரேற்றம் வடிவங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​3.5 ஹைட்ரேட்டின் நீரிழப்பு வெப்பநிலை சாளரம் மிகவும் துல்லியமானது, முன்கூட்டிய நீரிழப்பு அல்லது தாமதமான நீரிழப்பு காரணமாக ஏற்படும் பாதுகாப்பு குருட்டுப் புள்ளிகளைத் தவிர்க்கிறது.

1.2 கண்ணாடி பாதுகாப்பு அடுக்கு உருவாக்கும் வழிமுறை

நீரற்ற நீரற்ற துத்தநாக போரேட் (Zn₂B₆O₁₁) 400-500°C இல் உருகி, PVC சிதைவினால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜன் குளோரைடுடன் (HCl) வினைபுரிகிறது:

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

உருவாக்கப்படும் ZnCl₂ மற்றும் BCl₃ பிவிசியின் குறுக்கு இணைப்பு வினையை ஊக்குவிக்க லூயிஸ் அமில வினையூக்கிகளாகச் செயல்பட்டு, விரிவாக்கப்பட்ட கார்பன் அடுக்கை உருவாக்குகிறது. அதே நேரத்தில், போரான் ஆக்சைடு 700°Cக்கு மேல் வெப்பநிலையில் பிசுபிசுப்பான B₂O₃ கண்ணாடியாக மாற்றப்படுகிறது.

2BCl₃ + 3H₂O → B₂O₃ + 6HCl

கண்ணாடி உடல் கார்பன் அடுக்கின் மேற்பரப்பை உள்ளடக்கியது, அடர்த்தியான பாதுகாப்பு தடையை உருவாக்குகிறது. அதன் டைனமிக் பாகுத்தன்மை (10³-10⁴ Pa·s) சுடர் வெப்பநிலையில் ஆக்ஸிஜன் ஊடுருவலையும் வெப்பப் பரிமாற்றத்தையும் திறம்பட தடுக்கும்.

Ⅱ. PVC அமைப்புடன் தனித்துவமான இணக்கத்தன்மை மற்றும் ஒருங்கிணைந்த விளைவு

2.1 அமில பிடிப்பு முகவர் செயல்பாட்டின் மேம்படுத்தல்

PVC பைரோலிசிஸிலிருந்து வெளியிடப்படும் HCl, பொருள் சிதைவை துரிதப்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், அரிக்கும் மற்றும் நச்சுப் புகையையும் உருவாக்குகிறது.ஜிங்க் போரேட்இரண்டு-படி எதிர்வினை மூலம் HCl ஐ திறமையாகப் பிடிக்கிறது:

1. முதன்மை பிடிப்பு: ZnCl ₂ மற்றும் போரிக் அமிலத்தை உருவாக்க மேற்பரப்பு ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் HCl உடன் வினைபுரிகின்றன

2. இரண்டாம் நிலை பிடிப்பு: உருவாக்கப்பட்ட போரிக் அமிலம் HCl உடன் வினைபுரிந்து BCl₃ ஐ உருவாக்குகிறது

3.5 நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாக போரேட்டின் ஒவ்வொரு மோலும் கோட்பாட்டளவில் 43.7% பிடிப்பு திறன் கொண்ட HCl இன் 12 mol ஐ உட்கொள்ளலாம். அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு (33% மட்டுமே) போன்ற பாரம்பரிய சுடர் தடுப்பான்களுடன் ஒப்பிடுகையில், அதன் அலகு நிறை அமில நடுநிலைப்படுத்தல் திறன் 32% அதிகரித்துள்ளது.

2.2 ஆன்டிமனி ட்ரை ஆக்சைடுடன் ஒருங்கிணைந்த விரிவாக்கம்

PVC கேபிள்களின் உருவாக்கத்தில், துத்தநாக போரேட் Sb₂O₃ உடன் குறிப்பிடத்தக்க ஒருங்கிணைந்த விளைவை வெளிப்படுத்துகிறது:

Zn₂B₆O₁₁ + Sb₂O₃ + HCl → ZnSb₂O₅+போரோசிலிகேட் கண்ணாடி கட்டம்

உருவாக்கப்பட்ட துத்தநாக ஆண்டிமனி ஸ்பைனல் (ZnSb₂O₅) உயர் வெப்ப நிலைப்புத்தன்மை (>1000°C) மற்றும் வலுவான வினையூக்கி கார்பனைசேஷன் திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. 3:2 நிறை விகிதத்தில் துத்தநாக போரேட்டை Sb ₂ O3 உடன் சேர்க்கும்போது, ​​வரம்பு ஆக்சிஜன் குறியீட்டை (LOI) 28% இலிருந்து 34% ஆக அதிகரிக்கலாம், மேலும் புகை அடர்த்தி 40% குறைக்கப்படலாம் என்று சோதனை தரவு காட்டுகிறது.

2.3 பொருள் இயந்திர பண்புகளில் குறைந்தபட்ச தாக்கம்

ஒரே மாதிரியான துகள் அளவுகள் கொண்ட ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​3.5 நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாக போரேட்டின் மோஸ் கடினத்தன்மை 2.5 மட்டுமே, சிலிக்கா (7.0) போன்ற நிரப்பிகளை விட மிகக் குறைவு. அதன் தாள் போன்ற படிக வடிவம் (சராசரி துகள் அளவு 1-3 μm, விகித விகிதம் 8-15) PVC மேட்ரிக்ஸில் "அட்டை போன்ற" அடுக்கை உருவாக்கலாம். 15-20 phr அளவுகளில் சேர்க்கும்போது:

இழுவிசை வலிமை தக்கவைப்பு விகிதம்>85%

இடைவேளையின் போது நீட்டிப்பு 12-18% மட்டுமே குறைகிறது

மக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு போன்ற சுடர் ரிடார்டன்ட்களைக் காட்டிலும் வெளியேற்ற செயலாக்கத்தின் தாக்கம் கணிசமாகக் குறைவாக உள்ளது

Ⅲ. 3.5 நீரேற்றம் வடிவத்தின் பொறியியல் நன்மைகள்

3.1 வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் செயலாக்க சாளரம் இடையே சமநிலை

வெவ்வேறு அளவு நீரேற்றத்துடன் துத்தநாக போரேட்டின் செயல்திறன் ஒப்பீடு:

3.5 ஹைட்ரேட்டுகள் PVC இன் வழக்கமான வெளியேற்ற வெப்பநிலையில் (170-190 ° C) நிலையாக இருக்கும், இது செயலாக்கத்தின் போது நீரிழப்பு காரணமாக ஏற்படும் போரோசிட்டி மற்றும் மேற்பரப்பு குறைபாடுகளைத் தவிர்க்கிறது.

3.2 மின் செயல்திறன் உத்தரவாதம்

துத்தநாக போரேட்டின் மின்கடத்தா மாறிலி (ε _r=4.2-4.8) PVC மேட்ரிக்ஸுக்கு (ε _r=4.0-4.5) நெருக்கமாக இருக்கும்போது, ​​அதன் அடுக்கு அமைப்பு மின்சார புலத்தின் திசைக்கு இணையாக அமைக்கப்பட்டிருக்கும்:

· 10 ¹⁴Ω· cm க்கு மேல் வால்யூம் ரெசிஸ்டிவிட்டியை பராமரிக்கவும்

மின்கடத்தா இழப்பு தொடுகோடு மதிப்பின் அதிகரிப்பு 0.002 க்கும் குறைவாக உள்ளது

·கேபிள் கொள்ளளவின் சீரான தன்மையில் குறைந்தபட்ச தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது

3.3 சுற்றுச்சூழல் மற்றும் பாதுகாப்பு அம்சங்களின் இரட்டை நன்மைகள்

சுற்றுச்சூழல் நட்பு:

கடுமையான வாய்வழி நச்சுத்தன்மை LD50>5000 mg/kg (உண்மையான நச்சுத்தன்மையற்ற நிலை)

·ஆலஜன்கள், கன உலோகங்கள் (ஈயம், காட்மியம், குரோமியம் போன்றவை) இல்லை

· எரிப்பு பொருட்களில் CO உற்பத்தியில் 35% குறைப்பு (பாரம்பரிய சுடர் தடுப்பு அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது)

புகையை அடக்கும் பொறிமுறை:

துத்தநாக போரேட் PVC இல் அலிபாடிக் துண்டுகளுக்குப் பதிலாக நறுமண கார்பன் கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதை ஊக்குவிக்கிறது, புகை துகள்களின் அணுக்கரு வெப்பநிலையை 350 ° C முதல் 480 ° C வரை அதிகரிக்கிறது மற்றும் புகை அடர்த்தியை (NBS முறை) 50-60% குறைக்கிறது.

Ⅳ சிறப்பு பயன்பாட்டு காட்சிகள்

குறைந்த புகை மற்றும் ஆலசன் இல்லாத தேவைகள்: மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு (40 phr) உடன் இணைந்து துத்தநாக போரேட்டின் அளவை 25 phr ஆக அதிகரிப்பது IEC 61034 புகை அடர்த்தியை அடையலாம்<200

·உயர் வெப்ப எதிர்ப்பு நிலை (105°C): டிரிமெலிடிக் அமிலம் எஸ்டர் பிளாஸ்டிசைசரைப் பயன்படுத்தி, துத்தநாகப் போரேட்டின் மேற்பரப்பு சிலேன் இணைப்பு முகவர் மூலம் சிகிச்சையளிக்கப்படுகிறது, மேலும் வெப்ப வயதிற்குப் பிறகு நீட்டுதல் தக்கவைப்பு விகிதம்> 70% இல் பராமரிக்கப்படுகிறது.

முடிவு:

விண்ணப்பம்3.5 நீரேற்றப்பட்ட துத்தநாக போரேட்PVC கேபிள்களில் "மல்டி மெக்கானிசம் சினெர்ஜி" மற்றும் "செயல்திறன் சமநிலை" ஆகியவற்றின் முக்கிய யோசனைகளை சுடர் தடுப்பு அறிவியலில் பிரதிபலிக்கிறது. அதன் துல்லியமான படிக நீர் உள்ளடக்கம், சிறந்த அமிலம் பிடிப்பு திறன், ஆண்டிமனி அடிப்படையிலான ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்களுடன் திறமையான ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் பொருட்களின் மின் மற்றும் இயந்திர பண்புகளில் குறைந்த தாக்கம் ஆகியவை நவீன கேபிள் சுடர் தடுப்பு, குறைந்த புகை, நச்சுத்தன்மை மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை ஆகியவற்றின் விரிவான தேவைகளை பூர்த்தி செய்வதற்கான சிறந்த தேர்வாக அமைகிறது.