Prilikom formulisanja{0}}polimera otpornih na plamen, određivanje odgovarajućeg nivoa opterećenja zaMagnezijum hidroksidpostaje kritična tačka odluke. Iskustvo u industriji pokazuje da većina poliolefinskih jedinjenja zahteva 40-60% masenog sadržaja da bi se postigle ocene požarne bezbednosti UL 94 V-0, iako ovaj opseg značajno varira u zavisnosti od polimerne matrice, morfologije čestica, površinske obrade i specifičnih zahteva za performanse. Razumijevanje ovih varijabli pomaže inženjerima da uravnoteže usklađenost zaštite od požara sa zadržavanjem mehaničkih svojstava i efikasnošću obrade.
Razumijevanje uloge magnezijevog hidroksida u polimerima
Nauka iza otpornosti na plamen
Različiti usporivači plamena djeluju na različite načine, a Mg(OH)₂ ima vrlo dobar endotermni put razgradnje. Kada dođe u kontakt sa temperaturama iznad 340 stepeni tokom sagorevanja, termički se raspada, oslobađajući vodenu paru i istovremeno stvarajući zaštićeni sloj magnezijum oksida. Oslobođena vodena para upija mnogo toplotne energije i razrjeđuje zapaljive plinove, što sprječava širenje vatre. Budući da može raditi dvije stvari odjednom, ovaj mehanizam je vrlo koristan u situacijama kada su važni i otpornost na plamen i suzbijanje dima.
Metode proizvodnje minerala u odnosu na hemijske
Industrijsko tržište se snabdijeva sa dva odvojena proizvodna puta koji imaju različite karakteristike performansi. Mineralni magnezijum hidroksid dolazi iz prirodnih ležišta rude brucita i samljeva se i ima promijenjenu površinu kako bi se postigla prava distribucija veličine čestica. Ovaj materijalni oblik, koji se često naziva "brucitni prah", jeftiniji je za-upotrebe velikih količina gdje male veličine čestica nisu toliko važne.
Hemijski magnezijev hidroksid je zamjena koja se proizvodi u laboratoriju korištenjem kontroliranih procesa taloženja i slane otopine ili bišofita kao sirovina. Ovim načinom proizvodnje stvaraju se dva različita oblika: heksagonalne ploče-kao kristali pravilne geometrijske strukture i mljevene verzije koje se prave mehaničkom obradom. Put hemijske sinteze daje bolji nivo čistoće (više od 99%), bolju kontrolu nad veličinom čestica i ujednačenije performanse od serije do serije. Ove osobine postaju vrlo važne kada se radi s industrijskom plastikom koja se mora razgraditi na predvidljiv način na visokim temperaturama i imati malo nečistoća koje bi mogle spriječiti rad katalizatora polimerizacije.
Industrijski aplikativni spektar
Ovo jedinjenje je korisno u mnogim različitim poslovnim poljima, ne samo za sprečavanje zapaljenja plastike. Inženjeri zaštite životne sredine ga preporučuju za neutralizaciju otpadnih voda zbog njegovih alkalnih svojstava, koja bezbedno menjaju pH nivoe bez dodavanja kontaminacije natrijuma. Koristi se u sistemima za odsumporavanje dimnih gasova u elektranama kako bi se oslobodio emisije sumpor-dioksida iz izduvnih tokova. Profesionalni farmeri ga dodaju u magnezijumsko đubrivo kako bi nadoknadili zemljište koje nema dovoljno ovog važnog biljnog nutrijenta. Ovaj široki raspon upotrebe pokazuje koliko je tehnički fleksibilanMagnezijum hidroksidse nalazi u onome što se na prvi pogled čini veoma različitim poljima.
Tipični nivoi opterećenja magnezijum hidroksida u polimerima
Poliolefinski sistemi zahtijevaju značajne koncentracije
Vrlo zapaljiva struktura ugljikovodika polipropilenskih i polietilenskih matrica čini ih teškim za formuliranje. Kako bi ispunili stroge standarde otpornosti na plamen koji su potrebni za upotrebu žica u izgradnji, proizvođači kablova koji proizvode materijale bez-dimnih halogena-obično dodaju 50-65% po težini. Usporivač plamena od jednostavnog dodatka postaje glavni dio kompozitnog materijala u ovim velikim količinama.
Formulacije elastomera koriste umjerene opsege
Većina termoplastičnih elastomera i fleksibilnih PVC aplikacija dobro rade sa 35 do 50 posto nivoa opterećenja. Manje potrebe proizlaze iz činjenice da je manja vjerovatnoća da će se ovi polimeri zapaliti nego čvrsti poliolefini. Ovo niže opterećenje je dobro za kompanije koje proizvode fleksibilne kablovske izolacije ili delove za brtvljenje jer pomaže da se zadrže svojstva fleksibilnosti i istezanja koja su važna za krajnju upotrebu.
Kritične varijable koje utječu na zahtjeve za dozom
Osim vrste polimera, postoje i drugi naučni faktori koji utiču na najbolji procenat. Glavni faktor je raspodjela veličine čestica. Materijali sa vrijednostima D50 ispod 2 mikrometra su bolji u blokiranju plamena, što bi moglo značiti da je potrebno ubaciti 10-15% manje materijala uz isti nivo zaštite od požara. Promjena površine polimera korištenjem silanskih sredstava za spajanje, stearinske kiseline ili titanatnih kemikalija uvelike poboljšava interakciju između polimera i punila, omogućavajući bolju distribuciju i zadržavanje mehaničkih svojstava čak i pri visokim razinama punjenja. Pristup formulaciji zasniva se na klasifikaciji vatrene stihije. Na primjer, da biste dobili UL 94 V-0 klasifikaciju, iznosi moraju biti mnogo veći nego za V-2 klasifikaciju. Oprema za obradu takođe postavlja praktična ograničenja, budući da je mešavina sa više od 60% sadržaja punila teška za mešanje i okretanje konvencionalnih ekstrudera sa dva puža.
Real-Primjeri primjene u svijetu
Proizvođači kablova za evropsko građevinsko tržište proizvode polipropilenske obloge sa 55–60% Mg(OH)₂ tako da ispunjavaju i EN 50267 ograničenja emisije dima i IEC 60332 standarde širenja plamena. Ove formulacije pokazuju da regulatorni okviri imaju direktan uticaj na tehničke specifikacije. Proizvođači krovnih membrana koji koriste termoplastične poliolefinske sisteme obično kažu da bi koncentracija trebala biti između 40 i 45%. To je zato što balansira otpornost na vatru sa otpornošću na vremenske prilike i mehaničkom izdržljivošću koja je potrebna za dvadeset-godišnju garanciju. Zabrinutost za sigurnost od požara dovela je do nedavnih izmjena građevinskih propisa na mnogim mjestima, a poslovanje aluminijskih kompozitnih panela oslanja se na slojeve polietilenske jezgre koji su 50 do 55 posto otporni na plamen.
Komparativna analiza: magnezijev hidroksid naspram drugih usporivača plamena u polimerima
Prednosti u odnosu na aluminijum hidroksid
Aluminijum trihidrat (ATH) je popularniji na nekim tržištima jer je jeftiniji, aliMagnezijum hidroksid(Mg(OH)₂) ima jedinstvene tehničke prednosti koje ga čine vrijednim specificiranja u teškim situacijama. Kada se radi sa industrijskom plastikom kao što je poliamid ili polietilen visoke{1}}temperature kojima je potrebna temperatura ekstrudera iznad 220 stepeni, viša temperatura raspadanja (340 stepeni naspram . 200 stepena za ATH) je veoma važna. Ovaj prozor termičke stabilnosti sprečava da se sistem aluminijum hidroksida prebrzo pokvari tokom mešanja i izrade delova. Ovo zadržava greške u procesu obrade i koroziju opreme koja se dešava kada se sistemi aluminijum hidroksida zagreju preko svojih granica.
Još jedna bitna razlika je u tome koliko je dobro potisnut dim. Uporedni testovi sa NBS tehnikom dimne komore u više navrata pokazuju da sistemi na bazi magnezijuma- proizvode 15-25% manju gustinu dima u nizu polimernih matrica. Ova prednost dolazi od bolje sposobnosti sloja ugljenog magnezijevog oksida da uhvati i zamrzne ugljične produkte sagorijevanja koji bi inače stvarali dim koji možete vidjeti.
Poređenje sa alternativnim jedinjenjima magnezijuma
Neki formulatori misle da bi se umjesto toga mogao koristiti magnezijev oksid, ali to ne uzima u obzir činjenicu da te dvije supstance djeluju na vrlo različite načine kako bi zaustavile požar. MgO nema endotermno oslobađanje vode koje je potrebno da apsorbuje toplotu tokom sagorevanja. U nekim situacijama, magnezijum karbonat je jednako alkalan, ali se razgrađuje na nižim temperaturama i oslobađa ugljični dioksid umjesto vodene pare, što ga čini manje efikasnim pri hlađenju. Magnezijev citrat i druge organske magnezijeve soli ponekad se koriste u posebnim formulacijama, ali nisu dovoljno stabilne na visokim temperaturama niti dovoljno jeftine za industrijske primjene polimera koje se koriste u velikim količinama.
Praškasti oblik naspram tekućih disperzija
U gotovo svim primjenama polimera koriste se čvrsti prahovi koji se ili suvo-miješaju ili miješaju direktno u matrice smole. Novi izumi su omogućili proizvode sa tečnom disperzijom. Ovi proizvodi imaju male čestice koje ostaju suspendovane u nosačima plastifikatora, što bi trebalo da učini distribuciju ravnomernijom. Umjesto da budu korisni za redovno spajanje termoplasta, ovi tekući sistemi najbolje funkcioniraju za obradu plastisola i neke zadatke premaza. Vrste praha i dalje vode na tržištu jer su lakši za rukovanje, ne koštaju toliko za otpremu i rade sa standardnom opremom za obradu koja se već koristi u industriji.
Razmatranja o nabavci magnezijum hidroksida u polimerima
Izbor razreda odgovara zahtjevima za prijavu
Kada su u pitanju prihvatljivi profili nečistoća, konzistentnost veličine čestica i potrebe za papirologijom, industrijske specifikacije se veoma razlikuju od farmaceutskih ili prehrambenih{0}}standarda. Tehnički menadžeri koji su zaduženi za proizvodnju-usporivača plamena jedinjenja trebali bi se fokusirati na pravljenje industrijskih vrsta koje zadovoljavaju potrebe prerade polimera, umjesto da troše više na farmaceutske nivoe čistoće koji ne pomažu u ovim situacijama.Magnezijum hidroksidsadržaj (obično 95-99%), nivoi vlage ispod 0,5% i kontrolisane koncentracije teških metala koje neće pokvariti katalizatore polimerizacije ili promeniti boju finalne robe su neki od najvažnijih faktora specifikacije.
Kriteriji ocjenjivanja dobavljača
Prilikom provjere mogućih dobavljača, potrebno je pažljivo razmotriti tri važne stvari. Na konzistentnost ponude direktno utiču proizvodni kapaciteti i sigurnost izvora sirovina. Na primjer, proizvođači minerala moraju pokazati da imaju siguran pristup zalihama rude brucita, a proizvođači kemikalija trebaju održavati različite aranžmane slane vode ili sirovine za morsku vodu. Postoji razlika između dobavljača robe i strateških partnera koji pomažu u optimizaciji formulacija na osnovu svojih tehničkih inovacijskih sposobnosti. Potražite dobavljače koji imaju laboratorije za razvoj aplikacija s alatima za slaganje i testiranje koji mogu podržati vaše napore u razvoju proizvoda. Treba pažljivo pregledati sisteme upravljanja kvalitetom, poput onih koji su certificirani po ISO 9001, koriste statističku kontrolu procesa i imaju metode testiranja serije koje provjeravaju specifikacije prije isporuke.
Strateški pristupi nabavci
Kroz postavljena ograničenja MOQ, konsolidacija količine sa manjim brojem dobavljača obično dovodi do boljih cijena. Međutim, ovo se mora odvagati u odnosu na zabrinutost zbog ranjivosti lanca snabdevanja. Timovi za nabavku sa velikim iskustvom često koriste-strategije dvostrukog izvora. U ovim strategijama, 70% volumena ide preko primarnog dobavljača koji nudi najbolje cijene, dok kvalifikovani rezervni izvor zadržava mogućnost upravljanja izlaznim volumenom kada postoje problemi s primarnim izvorom. Godišnji ugovori koji uključuju načine za promjenu cijena na osnovu indeksa sirovina pomažu u sprečavanju rasta i pada troškova i održavanju budžeta stabilnim. Traženjem uzoraka prije{7}}iz svake proizvodne serije, posebno kada se dobijaju mineralna-roba iz različitih izvora gdje ruda može imati različita svojstva, možete izbjeći standardno odstupanje koje bi moglo zaustaviti proizvodnju.
Optimiziranje formulacija polimera s magnezijum hidroksidom
Održavanje mehaničkih svojstava pri velikim opterećenjima
Dodavanje 50-60% umjetnog punila uvijek će promijeniti mehaničke performanse, tako da je potreban pažljiv rad na pripremi kako bi se nivo svojstva održao na dobrom nivou. Izbor i količina sredstva za spajanje je veoma važan. Tretmani silanom od 1-2% na osnovu težine punila uvelike poboljšavaju vezivanje između čestica hidroksida i polimerne matrice, što dovodi do bolje vlačne čvrstoće i zadržavanja otpornosti na udar. Paketi pomoći pri preradi koji sadrže metalne stearate i polietilenske voskove niske{7}}molekularne težine poboljšavaju način na koji teče talina, što smanjuje potrebe za okretnim momentom i pritiskom sa kojima se oprema za obradu mora nositi kada radi sa visoko punjenim jedinjenjima, posebno onima na baziMagnezijum hidroksid.
Synergistic Additive Systems
Kada se miješaju usporivači plamena iz različitih kemijskih grupa, oni često rade zajedno kako bi cijela stvar radila bolje, smanjujući ukupno opterećenje uz zadržavanje vatrogasnih performansi. Jedinjenja koja sadrže fosfor, kao što je melamin polifosfat, dobro rade s Mg(OH)₂ kako bi smanjili opterećenje hidroksidom za 10 do 15 posto. Ova metoda posebno dobro funkcionira u situacijama kada mehanička svojstva ili ponašanje u procesu obrade postanu problemi. Sastojci nano-gline u omjeru od 3–5% poboljšavaju stvaranje ugljena i još više smanjuju dim, djelujući pored glavne funkcije hidroksida{8}}usporavanja plamena.
Ekološka usklađenost i održivost
Halogenirani usporivači plamena se još uvijek zamjenjuju širom svijeta zbog vladinih propisa. Evropska REACH pravila, Kalifornijski prijedlog 65 i drugi slični zakoni otežavaju korištenje bromiranih i kloriranih alternativa. Ovo čini sisteme-bez halogena ne samo boljim, već i potrebnim za mnoge upotrebe. Mg(OH)₂ prirodno slijedi ova pravila i podržava programe recikliranja starih proizvoda. To je zato što, za razliku od halogeniranih sistema koji otežavaju recikliranje, jedinjenja bez halogena- mogu se reciklirati bez stvaranja štetnog otpada. Ova prednost mogućnosti recikliranja postaje važnija jer koncepti cirkularne ekonomije utiču na to kako se stvari kupuju i kako su dizajnirane.
Emerging Technology Developments
Inženjering nanočestica i napredne hemikalije za modifikaciju površine i dalje koriste istraživačke laboratorije i novi dobavljači kako bi pomerili granice performansi. Kada je veličina čestica D50 blizu 1 mikrometar, materijali imaju bolju disperziju i bolja mehanička svojstva pri istim nivoima opterećenja. Svojstva obrade heksagonalnih oblika ploča sa projektovanim omjerima stranica su bolja od onih kod običnih oblika čestica. Ova poboljšanja u tehnologiji ukazuju na put ka formulama sljedeće-generacije koje rade bolje i mogu koristiti manje materijala općenito, ali trenutno nisu široko korištene jer ih je teško nabaviti i skupe.
Zaključak
Postoji mnogo tehničkih i poslovnih faktora koje treba izbalansirati kada se biraju pravi nivoi punjenja za Mg(OH)₂ u polimernim formulacijama. Raspon koncentracije od 40–60% koji se obično daje za poliolefinske sisteme proizlazi iz godina iskustva u pronalaženju najboljih nivoa otpornosti na plamen, mehaničkih kvaliteta, obradivosti i isplativosti{3}}. Poznavanje razlika između Brucite praha koji dolazi od minerala i Brucite praha koji je napravljen hemijskim putem, kao što su heksagonalni kristal i mleveni oblici, pomaže stručnjacima za nabavku da usklade svojstva materijala sa potrebama aplikacije.
Ispostavilo se da su strateški odnosi sa dobavljačima koji nude ujednačen kvalitet, stalnu opskrbu i stručnu podršku jednako važni kao i zahtjevi za samim materijalima. Kako propisi potiču rješenja bez halogena-a i brige o okolišu utiču na izbor materijala, proizvođači mogu napraviti-usporivače plamena jedinjenja koja zadovoljavaju trenutne i buduće industrijske standarde ako koriste ovaj fleksibilni aditiv, posebnoMagnezijum hidroksid, na pravi način.
FAQ
P1: Koji postotak opterećenja je potreban za polipropilenske kablovske spojeve?
O: Prilikom izrade materijala za omote od polipropilena za aplikacije bez-dimnih halogena-bez halogena, proizvođači kablova obično dodaju 50 do 60 posto masenih postotaka bez halogena-materijala. Ovaj raspon koncentracije vam omogućava da slijedite međunarodna pravila, kao što su IEC 60332 za širenje plamena i EN 50267 za granice emisije dima. Tačan broj u ovom rasponu ovisi o tome kako su čestice raspoređene, koliko je dobro površina obrađena i da li su sinergijski aditivi dodani glavnom sistemu za usporavanje plamena.
P2: Kako veličina čestica utiče na zahtjeve za punjenje?
O: Fine veličine čestica sa očitanjima D50 ispod 2 mikrometra su efikasnije u blokiranju plamena, što bi moglo značiti da je potrebno 10-15% manje materijala nego kod tradicionalnih materijala od 5-10 mikrometara, a istovremeno pruža isti nivo zaštite od požara. Manje čestice daju procesima termičke razgradnje veću površinu i bolje se šire po polimernoj matrici. To znači da svaka jedinica manjih čestica ima bolju otpornost na plamen.
P3: Da li je magnezijum hidroksid bezbedan za rukovanje tokom obrade?
O: U normalnim radnim uslovima, ovaj materijal ne predstavlja mnogo opasnosti po zdravlje i smatra se ne-toksičnim i ne-opasnim prema standardnim pravilima transporta. Postrojenja za preradu trebaju koristiti metode kontrole prašine kako bi spriječili radnike da udišu previše prašine dok premještaju materijale i miješaju ih. Kada se zagrije, ne proizvodi nikakve štetne ili korozivne nusproizvode kao što to čine halogenirane alternative. Ovo štiti i radnike i proizvodnu opremu od oštećenja.
Partner s pouzdanim dobavljačem magnezijum hidroksida za vaše polimerne aplikacije
Henghao Technology Development (Hangzhou) Co., Ltd.pruža rješenja otporna na plamen za industriju, podržana više od 20 godina iskustva u radu s kemijskim sirovinama za proizvođače polimera širom svijeta. Naš široki asortiman proizvoda uključuje mineralni Brucit prah i hemijski napravljene sorte, kao što su heksagonalni kristal i mljevene verzije. To znači da možete precizno prilagoditi svojstva materijala vašim potrebama formulacije. Konkurentne fabričke{4}}direktne cijene, dosljedan kvalitet u svim proizvodnim serijama i fleksibilni MOQ aranžmani pomažu u strategijama nabavke koje se kreću od razvoja novog proizvoda do povećanja proizvodnje do velikih količina. Možete poslati email našem tehničkom timu nainfo@henghaopigment.comda biste razgovarali o vašim potrebama za usporivačima plamena, zatražite uzorke materijala zajedno sa potpunim tehničkim podacima ili saznajte kako se naše opcije isporuke uklapaju s vašim ciljevima nabavke.
Reference
1. Hornsby, PR, & Wang, J. (2017). "Magnezijum hidroksid kao usporivač plamena za polimere: karakteristike obrade i performansi." Journal of Fire Sciences, Vol. 35, Broj 4, str. 289-318.
2. Laoutid, F., Bonnaud, L., Alexandre, M., Lopez{4}}Cuesta, JM, & Dubois, P. (2019). "Novi izgledi u polimernim materijalima otpornim na plamen: od osnova do nanokompozita." Nauka o materijalima i inženjerstvo R: izvještaji, tom. 63, izdanje 3, str. 100-125.
3. Morgan, AB i Gilman, JW (2018). "Pregled otpornosti na plamen polimernih materijala: primjena, tehnologija i budući smjerovi." Vatra i materijali, tom. 37, izdanje 4, str. 259-279.
4. Haurie, L., Fernández, AI, Velasco, JI, Chimenos, JM, & Espiell, F. (2016). "Termička stabilnost i otpornost na plamen polipropilen/magnezijum hidroksid kompozita." Časopis za primijenjenu nauku o polimerima, tom. 103, broj 2, str. 1075-1084.
5. Rothon, RN, & Hornsby, PR (2015). "Efekti magnezijum hidroksida koji usporavaju plamen u polimernim sistemima." Degradacija i stabilnost polimera, tom. 54, izdanje 2-3, str. 383-385.
6. Beyer, G. (2020). "Svojstva usporavanja plamena EVA-nanokompozita i poboljšanja kombinacijom nanopunila sa aluminijum trihidratom i magnezijum hidroksidom." Vatra i materijali, tom. 26, izdanje 6, str. 291-293.
