Leegiaeglustavate polümeeride{0}}koostamisel tuleb määrata sobiv laadimisasteMagneesiumhüdroksiidmuutub kriitiliseks otsustuspunktiks. Tööstusharu kogemused näitavad, et enamik polüolefiinühendeid vajab 40–60% massisisaldust, et saavutada UL 94 V-0 tuleohutusreiting, kuigi see vahemik varieerub oluliselt sõltuvalt polümeermaatriksist, osakeste morfoloogiast, pinnatöötlusest ja spetsiifilistest toimivusnõuetest. Nende muutujate mõistmine aitab inseneridel tasakaalustada tuleohutuse vastavust mehaanilise vara säilitamise ja töötlemise efektiivsusega.
Magneesiumhüdroksiidi rolli mõistmine polümeerides
Teadus leegiaeglustuse taga
Erinevad leegiaeglustid toimivad erineval viisil ja Mg(OH)₂ omab väga head endotermilist lagunemise teed. Põlemisel üle 340 kraadise temperatuuriga kokkupuutel laguneb see termiliselt, vabastades samal ajal veeauru ja luues kaitstud magneesiumoksiidi kihi. Vabanev veeaur imab endasse palju soojusenergiat ja vedeldab tuleohtlikke gaase, mis peatab tule leviku. Kuna see suudab teha kahte asja korraga, on see mehhanism väga kasulik olukordades, kus on oluline nii leegikindlus kui ka suitsu summutamine.
Mineraalid versus keemiatootmismeetodid
Tööstusturgu varustavad kaks erinevat tootmisliini, millel on erinevad jõudlusomadused. Mineraalne magneesiumhüdroksiid pärineb looduslikest brutsiidimaagi ladestustest ja jahvatatakse ja selle pinda muudetakse, et saada õige osakeste suuruse jaotus. See materjalivorm, mida sageli nimetatakse brutsiidipulbriks, on odavam suures mahus kasutamiseks, kus väga väikesed osakeste suurused pole nii olulised.
Keemiline magneesiumhüdroksiid on aseaine, mida valmistatakse laboris, kasutades toorainena kontrollitud sadestamisprotsesse ja soolvett või bischofiiti. Selle tootmismeetodiga luuakse kaks erinevat kuju: kuusnurksed plaaditaolised korrapärase geomeetrilise struktuuriga{1}}kristallid ja freesitud versioonid, mis on valmistatud mehaanilisel töötlemisel. Keemilise sünteesi meetod annab parema puhtuse taseme (üle 99%), parema kontrolli osakeste suuruse üle ja ühtlasema jõudluse partiide kaupa. Need omadused muutuvad väga oluliseks, kui töötate tööstuslike plastidega, mis peavad kõrgel temperatuuril ettearvatavalt lagunema ja millel on vähe lisandeid, mis võivad polümerisatsioonikatalüsaatorite töö peatada.
Tööstusliku rakenduse spekter
See ühend on kasulik paljudes erinevates ärivaldkondades, mitte ainult plastide süttimise eest. Keskkonnainsenerid soovitavad seda reovee neutraliseerimiseks selle leeliseliste omaduste tõttu, mis muudavad pH taset ohutult ilma naatriumisisaldust lisamata. Seda kasutatakse elektrijaamade suitsugaaside väävlitustamise süsteemides, et vabaneda heitgaasivoogudest eralduvatest vääveldioksiidist. Professionaalsed põllumehed lisavad seda magneesiumväetisele, et korvata mulda, milles pole piisavalt seda olulist taimetoitainet. See lai kasutusala näitab, kui tehniliselt paindlik onMagneesiumhüdroksiidon esmapilgul väga erinevate valdkondade vahel.
Magneesiumhüdroksiidi tüüpilised laadimistasemed polümeerides
Polüolefiinsüsteemid nõuavad olulisi kontsentratsioone
Polüpropüleeni ja polüetüleenmaatriksite väga tuleohtlik süsivesinike struktuur muudab nende valmistamise keeruliseks. Ehitusjuhtmete kasutamisel vajalike rangete leegikindluse standardite täitmiseks lisavad kaablitootjad, kes toodavad vähe-suitsu tekitavaid halogeeni-vabu materjale, tavaliselt 50–65 massiprotsenti. Leegiaeglusti muutub nende suurte koguste juures lihtsast lisandist komposiitmaterjali peamiseks osaks.
Elastomeeride koostistes kasutatakse mõõdukaid vahemikke
Enamik termoplastseid elastomeere ja elastseid PVC-rakendusi töötavad hästi 35–50-protsendilise koormusega. Väiksemad vajadused tulenevad asjaolust, et need polümeerid süttivad väiksema tõenäosusega kui jäigad polüolefiinid. See väiksem koormus on kasulik ettevõtetele, kes toodavad painduvaid kaabliisolatsiooni või tihendusosi, kuna see aitab säilitada lõppkasutuse seisukohalt olulisi painduvus- ja pikenemisomadusi.
Annustamisnõudeid mõjutavad kriitilised muutujad
Peale polümeeri tüübi on ka teisi teaduslikke tegureid, mis mõjutavad parimat protsenti. Peamine tegur on osakeste suuruse jaotus. Materjalid, mille D50 väärtused on alla 2 mikromeetri, tõkestavad paremini leeke, mis võib tähendada, et 10-15% vähem materjali tuleb laadida, pakkudes samas tulekaitse taset. Polümeeri pinna muutmine silaani sidestusainete, steariinhappe või titanaatkemikaalide abil suurendab oluliselt polümeeri ja täiteaine vahelist koostoimet, võimaldades paremat jaotumist ja mehaaniliste omaduste säilimist isegi kõrge täitetaseme korral. Koostamise lähenemisviis põhineb tulekahju sihtklassifikatsioonil. Näiteks UL 94 V-0 klassifikatsiooni saamiseks peavad summad olema palju suuremad kui V-2 klassifikatsiooni puhul. Töötlemisseadmed seavad ka praktilised piirid, kuna üle 60% täiteainesisaldusega ühendeid on tavaliste kahe kruviga ekstruuderite jaoks raske segada ja pöörata.
Tegeliku-maailma rakendusnäited
Euroopa ehitusturule mõeldud kaablite tootjad valmistavad polüpropüleenist kattematerjale 55–60% Mg(OH)₂-ga, nii et need vastavad nii EN 50267 suitsuemissiooni piirnormidele kui ka IEC 60332 leegi levimise standarditele. Need sõnastused näitavad, et regulatiivsed raamistikud mõjutavad otseselt tehnilisi kirjeldusi. Katusemembraanide tootjad, kes kasutavad termoplastseid polüolefiinsüsteeme, ütlevad tavaliselt, et kontsentratsioon peaks jääma 40–45% vahele. Selle põhjuseks on asjaolu, et see tasakaalustab tulekindlust ilmastikukindluse ja mehaanilise vastupidavuse vahel, mida on vaja kahekümne-aastaseks garantiiks. Mure tuleohutuse pärast on viinud paljudes kohtades hiljutiste muudatusteni ehitusnormides ja alumiiniumkomposiitpaneelide äri põhineb polüetüleenist südamikukihtidel, mis on 50–55 protsenti leegikindlad.
Võrdlev analüüs: magneesiumhüdroksiid vs muud leegiaeglustid polümeerides
Eelised alumiiniumhüdroksiidi ees
Alumiiniumtrihüdraat (ATH) on mõnel turul populaarsem, kuna see on odavam, kuidMagneesiumhüdroksiid(Mg(OH)₂) omab ainulaadseid tehnilisi eeliseid, mistõttu tasub seda rasketes olukordades täpsustada. Tööstuslike plastidega, nagu polüamiid või kõrgtemperatuurne polüetüleen, mis vajavad ekstruuderis üle 220 kraadi, on kõrgem lagunemistemperatuur (ATH puhul 340 kraadi võrreldes . 200 kraadiga) väga oluline. See termilise stabiilsuse aken takistab alumiiniumhüdroksiidi süsteemi liiga kiiret lagunemist segamise ja osade valmistamise ajal. See hoiab ära töötlemisvead ja seadmete korrosiooni, mis tekivad alumiiniumhüdroksiidi süsteemide kuumutamisel üle nende piiride.
Teine oluline erinevus seisneb selles, kui hästi suitsu summutatakse. Võrdlevad katsed NBS suitsukambri tehnikaga näitavad korduvalt, et magneesiumi-põhised süsteemid toodavad 15–25% väiksema suitsutiheduse erinevates polümeermaatriksites. See eelis tuleneb magneesiumoksiidi söekihi paremast võimest püüda kinni ja külmutada süsinikku sisaldavaid põlemisprodukte, mis muidu tekitaksid nähtava suitsu.
Võrdlus alternatiivsete magneesiumiühenditega
Mõned formuleerijad arvavad, et selle asemel võiks kasutada magneesiumoksiidi, kuid see ei võta arvesse asjaolu, et need kaks ainet toimivad tulekahjude peatamiseks väga erineval viisil. MgO-l puudub endotermiline veeeraldus, mis on vajalik soojuse neelamiseks põlemisel. Mõnes olukorras on magneesiumkarbonaat sama leeliseline, kuid laguneb madalamatel temperatuuridel ja eraldab veeauru asemel süsinikdioksiidi, mis muudab selle jahutamisel vähem tõhusaks. Magneesiumtsitraati ja teisi orgaanilisi magneesiumsooli kasutatakse mõnikord spetsiaalsetes preparaatides, kuid need ei ole piisavalt stabiilsed kõrgel temperatuuril ega piisavalt odavad suurtes kogustes kasutatavate tööstuslike polümeeride jaoks.
Pulbrivorm versus vedelad dispersioonid
Peaaegu kõigis polümeerirakendustes kasutatakse tahkeid pulbreid, mis segatakse{0}}kuivalt või segatakse otse vaigumaatriksitesse. Uued leiutised on võimaldanud vedelad dispersioonitooted. Nendel toodetel on väikesed osakesed, mis jäävad plastifikaatorikanduritesse hõljuma, mis peaks muutma jaotumise ühtlasemaks. Selle asemel, et olla kasulikud tavaliseks termoplastiliseks segamiseks, sobivad need vedelad süsteemid kõige paremini plastisooli töötlemiseks ja teatud katmistöödeks. Pulbritüübid juhivad jätkuvalt turgu, kuna neid on lihtsam käsitseda, tarnimine ei maksa nii palju ja töötab standardsete töötlemisseadmetega, mida kogu tööstuses juba kasutatakse.
Polümeerides sisalduva magneesiumhüdroksiidi hankimise kaalutlused
Hinnete valik vastab kandideerimisnõuetele
Vastuvõetavate lisandite profiilide, osakeste suuruse konsistentsi ja paberimajanduse vajaduste osas erinevad tööstuslikud spetsifikatsioonid väga palju farmaatsia- või toidustandarditest. Tehnilised juhid, kes vastutavad leegiaeglustiste-ühendite valmistamise eest, peaksid keskenduma tööstuslike kvaliteediklasside valmistamisele, mis vastavad polümeeri töötlemise vajadustele, selle asemel et kulutada rohkem ravimite puhtuse tasemetele, mis sellistes olukordades ei aita.Magneesiumhüdroksiidsisaldus (tavaliselt 95–99%), niiskuse tase alla 0,5% ja kontrollitud raskmetallide kontsentratsioon, mis ei sega polümerisatsioonikatalüsaatoreid ega muuda lõpptoodete värvi, on ühed olulisemad spetsifikatsioonitegurid.
Tarnija hindamiskriteeriumid
Võimalike tarnijate kontrollimisel tuleb hoolikalt uurida kolme olulist asja. Tarnete järjepidevust mõjutavad otseselt tootmisvõimsus ja tooraineallikate kindlus. Näiteks peavad mineraalide tootjad näitama, et neil on turvaline juurdepääs brutsiidimaagi varudele, ja kemikaalide tootjad peaksid hoidma mitmesuguseid soolvee või merevee lähteaineid. Kaubatarnijate ja strateegiliste partnerite vahel, kes aitavad koostisi optimeerida, lähtudes oma tehnilisest uuendusvõimest, on erinevus. Otsige tarnijaid, kellel on rakenduste arenduslaborid koos liitmis- ja testimisvahenditega, mis toetavad teie tootearendustegevust. Kvaliteedijuhtimissüsteemid, nagu need, mis on sertifitseeritud ISO 9001 järgi, kasutavad statistilist protsessijuhtimist ja partii testimise meetodeid, mis kontrollivad tehnilisi andmeid enne tarnimist, tuleks hoolikalt üle vaadata.
Strateegilised hankeviisid
Määratud MOQ piiride kaudu viib mahtude konsolideerimine vähemate tarnijatega tavaliselt parema hinnakujunduseni. Seda tuleb aga kaaluda murega seoses tarneahela haavatavusega. Suure kogemusega hankemeeskonnad kasutavad sageli-kaheallika hankimise strateegiaid. Nende strateegiate puhul läheb 70% mahust läbi peamise tarnija, kes pakub parimaid hindu, samas kui kvalifitseeritud varuallikas säilitab võimaluse hallata väljundmahtu, kui esmase allikaga on probleeme. Iga-aastased lepingukõnelused, mis hõlmavad võimalusi hindade muutmiseks tooraineindeksite alusel, aitavad hoida kulusid tõusmas ja langemas ning hoida eelarved stabiilsena. Küsides igast tootmispartiist -eelsaadetise näidiseid, eriti kui hankite mineraal-põhist kaupa erinevatest allikatest, kus maagi omadused võivad olla erinevad, saate vältida standardset triivimist, mis võib tootmise peatada.
Polümeeride koostiste optimeerimine magneesiumhüdroksiidiga
Mehaaniliste omaduste säilitamine suurel koormusel
50–60% kunsttäiteaine lisamine muudab alati mehaanilist jõudlust, seega on vaja hoolikat ettevalmistustööd, et hoida kinnisvara taset heal tasemel. Sideaine valik ja kogus on väga olulised. Silaaniga töötlemine 1-2% täiteaine massi järgi parandab oluliselt hüdroksiidiosakeste ja polümeermaatriksi vahelist sidumist, mis tagab parema tõmbetugevuse ja löögikindluse säilimise. Töötlemise abipakendid, mis sisaldavad metallistearaate ja madala molekulmassiga polüetüleenvahasid{7}}, parandavad sulatise voolamist, mis vähendab pöördemomendi ja rõhu vajadusi, millega töötlemisseadmed peavad kokku puutuma, kui nad töötavad suure täidisega ühenditega, eriti nendega, mis põhinevadMagneesiumhüdroksiid.
Sünergilised lisandite süsteemid
Erinevate keemiliste rühmade leegiaeglusteid segades töötavad need sageli koos, et kogu asi paremini toimiks, vähendades kogukoormust, säilitades samal ajal tulekindluse. Fosforit sisaldavad ühendid, nagu melamiinpolüfosfaat, töötavad hästi koos Mg(OH)₂-ga, et vähendada hüdroksiidi koormust 10–15 protsenti. See meetod töötab eriti hästi olukordades, kus mehaanilised omadused või töötlemiskäitumine muutuvad probleemideks. Nano-savi koostisosad vahekorras 3–5% parandavad söe teket ja vähendavad suitsu veelgi, toimides lisaks hüdroksiidi peamisele leegiaeglustavale-funktsioonile.
Keskkonnanõuete järgimine ja jätkusuutlikkus
Halogeenitud leegiaeglustid vahetatakse valitsuse määruste tõttu endiselt üle maailma. Euroopa REACH-reeglid, California ettepanek 65 ja muud sarnased seadused muudavad broomitud ja klooritud alternatiivide kasutamise raskemaks. See muudab halogeenivabad süsteemid mitte ainult paremaks, vaid ka paljudeks kasutusaladeks vajalikuks. Mg(OH)₂ järgib loomulikult neid reegleid ja toetab vanade toodete taaskasutusprogramme. Selle põhjuseks on asjaolu, et erinevalt halogeenitud süsteemidest, mis muudavad ringlussevõtu keerulisemaks, saab halogeenivabu ühendeid ringlusse võtta ilma kahjulikke jäätmeid tekitamata. See ringlussevõtu eelis muutub olulisemaks, kuna ringmajanduse kontseptsioonid mõjutavad seda, kuidas asju ostetakse ja kuidas need kujundatakse.
Uued tehnoloogia arengud
Uurimislaborid ja uudsed pakkujad kasutavad jõudluse piiride nihutamiseks endiselt nanoosakeste konstrueerimist ja täiustatud pinna modifitseerimise kemikaale. Kui D50 osakeste suurus on 1 mikromeetri lähedal, on materjalidel samade koormustasemete juures parem dispersioon ja paremad mehaanilised omadused. Kuusnurksete plaatide töötlusomadused koos konstrueeritud kuvasuhtega on paremad kui tavaliste tahkete osakeste omadel. Need tehnoloogilised täiustused näitavad teed järgmise{5}}põlvkonna valemitele, mis töötavad paremini ja võivad üldiselt kasutada vähem materjali, kuid praegu ei kasutata neid laialdaselt, kuna neid on raske hankida ja need on kallid.
Järeldus
Polümeerpreparaatides Mg(OH)₂ õigete laadimistasemete valimisel tuleb tasakaalustada palju tehnilisi ja äritegureid. Polüolefiinsüsteemidele tavaliselt antud 40–60% kontsentratsioonivahemik tuleneb aastatepikkusest kogemusest leegikindluse, mehaaniliste omaduste, töödeldavuse ja kuluefektiivsuse parimate tasemete leidmisel. Mineraalidest pärineva Brucite'i pulbri ja keemiliselt valmistatud Brucite'i pulbri (nt kuusnurksed kristallid ja jahvatatud vormid) erinevuste tundmine aitab hankespetsialistidel sobitada materjali omadused rakenduse vajadustega.
Selgub, et strateegilised suhted tarnijatega, mis pakuvad ühtlast kvaliteeti, pidevat tarnimist ja asjatundlikku tuge, on sama olulised kui nõuded materjalidele endale. Kuna eeskirjad nõuavad halogeeni-vabu lahendusi ja keskkonnaprobleemid mõjutavad materjalide valikut, saavad tootjad valmistada leegiaeglustavaid ühendeid, mis vastavad nii praegustele kui ka tulevastele tööstusstandarditele, kui nad kasutavad seda paindlikku lisandit, eritiMagneesiumhüdroksiid, õigel viisil.
KKK
1. küsimus: kui suur koormusprotsent on vajalik polüpropüleenkaabliühendite jaoks?
V: Polüpropüleenist mantlimaterjalide valmistamisel vähese -suitsu halogeeni-vabade rakenduste jaoks lisavad kaablitootjad tavaliselt 50–60 massiprotsenti halogeeni-vabu materjale. See kontsentratsioonivahemik võimaldab järgida rahvusvahelisi reegleid, nagu IEC 60332 leegi leviku kohta ja EN 50267 suitsu emissiooni piirmäärade kohta. Täpne arv selles vahemikus sõltub sellest, kuidas osakesed on hajutatud, kui hästi on pinda töödeldud ja kas peamisele leegiaeglustajale on lisatud sünergistlikke lisandeid.
Q2: Kuidas mõjutab osakeste suurus laadimisnõudeid?
V: Peenosakeste suurus, mille D50 näit on alla 2 mikromeetri, on leegi tõkestamisel tõhusam, mis võib tähendada, et materjali on vaja 10–15% vähem kui traditsiooniliste 5–10 mikromeetriste materjalide puhul, pakkudes samal ajal tulekaitset. Väiksemad osakesed annavad termilise lagunemise protsessidele suurema pindala ja levivad paremini kogu polümeermaatriksis. See tähendab, et igal väiksemate osakeste ühikul on parem leegiaeglustus.
K3: Kas magneesiumhüdroksiidi on töötlemise ajal ohutu käsitseda?
V: Tavalistes töötingimustes ei kujuta see materjal palju terviseriske ning tavapäraste transpordireeglite järgi peetakse seda mitte-toksiliseks ja mitte-ohtlikuks. Töötlemisettevõtted peaksid kasutama tolmutõrjemeetodeid, et vältida töötajate liigset tolmu sissehingamist materjalide teisaldamisel ja segamisel. Kuumutamisel ei tekita see kahjulikke ega söövitavaid kõrvalsaadusi, nagu halogeenitud alternatiivid. See hoiab nii töötajaid kui ka tootmisseadmeid kahjustuste eest kaitstuna.
Teie polümeerirakenduste jaoks tehke koostööd usaldusväärse magneesiumhüdroksiidi tarnijaga
Henghao Technology Development (Hangzhou) Co., Ltd.pakub tööstusele leegikindlaid lahendusi, mida toetab enam kui 20-aastane keemiliste toorainetega töötamise kogemus polümeeride tootjatele üle maailma. Meie lai tootevalik sisaldab nii mineraalset Brucite pulbrit kui ka keemiliselt valmistatud sorte, näiteks kuusnurkseid kristall- ja freesitud versioone. See tähendab, et saate täpselt sobitada materjali omadused vastavalt oma koostise vajadustele. Konkurentsivõimeline tehase{4}}otsehinnakujundus, ühtlane kvaliteet tootmispartiide lõikes ja paindlikud MOQ-korraldused aitavad kaasa hankestrateegiatele, mis ulatuvad uue toote väljatöötamisest kuni tootmise suurendamiseni kuni suurte mahtudeni. Võite saata meie tehnilisele meeskonnale meili aadressilinfo@henghaopigment.comet rääkida oma leegiaeglustajate vajadustest, küsige materjali näidiseid koos täielike tehniliste andmetega või uurige, kuidas meie tarnevõimalused sobivad teie hankimise eesmärkidega.
Viited
1. Hornsby, PR ja Wang, J. (2017). Magneesiumhüdroksiid kui polümeeride leegiaeglustaja: töötlemis- ja toimivusomadused. Journal of Fire Sciences, köide. 35, 4. väljaanne, lk. 289-318.
2. Laoutid, F., Bonnaud, L., Alexandre, M., Lopez-Cuesta, JM ja Dubois, P. (2019). "Leegiaeglustavate polümeermaterjalide uued väljavaated: alustest nanokomposiitideni." Materjaliteadus ja tehnika R: Reports, köide{11}}, 3. väljaanne, lk. 100-125.
3. Morgan, AB ja Gilman, JW (2018). "Polümeersete materjalide leegiaeglustuse ülevaade: rakendus, tehnoloogia ja tulevikusuunad." Fire and Materials, köide. 37, 4. väljaanne, lk. 259-279.
4. Haurie, L., Fernández, AI, Velasco, JI, Chimenos, JM ja Espiell, F. (2016). "Polüpropüleen/magneesiumhüdroksiidi komposiitide termiline stabiilsus ja leegiaeglustus." Journal of Applied Polymer Science, köide{12}}, 2. väljaanne, lk. 1075-1084.
5. Rothon, RN ja Hornsby, PR (2015). Magneesiumhüdroksiidi leegiaeglustav toime polümeersüsteemides. Polümeeri lagunemine ja stabiilsus, kd. 54, väljaanne 2–3, lk. 383-385.
6. Beyer, G. (2020). "EVA-nanokomposiitide leegiaeglustavad omadused ja täiustused nanotäiteainete kombineerimisel alumiiniumtrihüdraadi ja magneesiumhüdroksiidiga." Fire and Materials, köide. 26, 6. väljaanne, lk. 291-293.
