Antipirenų medžiagų mokslo srityjecinko boratasyra labai mėgstamas dėl didelio efektyvumo ir ekologiškumo. Tačiau rinkoje yra dvi pagrindinės kategorijos: „bevandenis cinko boratas“ ir „hidratuotas cinko boratas“, o esminiai jų skirtumai yra daug daugiau nei tik tai, ar juose yra kristalinio vandens. Tarp šių dviejų medžiagų yra esminių skirtumų, susijusių su chemine struktūra, terminiu elgesiu, antipireno mechanizmu ir taikymo efektyvumu. Pagrindinis skirtumas tarp bevandenio ir hidratuoto cinko borato bus sistemingai analizuojamas toliau.
Bevandenio cinko borato cheminė formulė paprastai pateikiama kaip xZnO·yB2O3 (pvz., 2ZnO·3B2O3), o jo struktūroje nėra kristalinių vandens molekulių (H₂O). Jo kristalinę struktūrą sudaro cinko deguonies poliedrai (ZnO₄、ZnO₆) ir boro deguonies grupės (BO₃ trikampiai, BO4 tetraedrai), sujungtos bendrais deguonies atomais, sudarydamos ištisinį, tankų trimatį tinklą arba sluoksniuotą struktūrą. Ši struktūrinė savybė suteikia itin aukštą vidinį šiluminį stabilumą.
Hidratuoto cinko borato kristalinėje struktūroje (atstovaujamo monohidrato ZnO·B2O3·H2O ir 3,5-hidrato 2ZnO·3B2O3·3,5H₂O) vandens molekulės (H₂O) tiesiogiai dalyvauja konstrukcijoje kaip struktūriniai vienetai. Vandens molekulės paprastai būna dviejų formų:
·Tiesiogiai koordinuojasi su cinko jonais (Zn²⁺), paveikdami metalo centro koordinacinę aplinką.
·Užimdamas kristalinės struktūros tarpus arba tarpsluoksnius, vandeniliniais ryšiais yra prijungtas prie boro deguonies tinklo, tarnaudamas kaip „struktūrinė atrama“ ir „jungiamasis tiltas“.
Pagrindinių skirtumų santrauka: bevandenis cinko boratas yra grynas neorganinio oksido tinklas, o hidratuotas cinko boratas yra vandens neorganinė hibridinė kristalų medžiaga. Šis esminis skirtumas tiesiogiai lėmė daugybę reikšmingų fizikinių ir cheminių savybių skirtumų.
Tai yra pagrindinis šių dviejų savybių skirtumas, kuris tiesiogiai veikia jų antipireno funkciją ir taikomą temperatūros diapazoną.
Bevandenis cinko boratas:
· Nėra dehidratacijos proceso: Kaitinimo proceso metu (paprastai iki 800–900 ℃) nevyksta endoterminė reakcija, kurią sukelia kristalinio vandens pašalinimas.
· Lydymosi šilumos sugertis: jo pagrindinis šilumos sugerties pikas atsiranda aukštos temperatūros zonoje (apie 900-1000 ℃), atitinkančiącinko boratasstiklas (lydymosi šilumos sugertis).
·Privalumai: Išsaugokite struktūrinį ir kokybės stabilumą esant ypač aukštai apdorojimo temperatūrai (>300 ℃), be defektų, tokių kaip burbuliavimas ar poringumas, kurį sukelia vandens garų išsiskyrimas.
Hidratuotas cinko boratas:
· Daugiapakopis dehidratavimas ir šilumos sugėrimas: viena iš pagrindinių antipireno funkcijų. Atsižvelgiant į 3,5 hidrato pavyzdį, dehidratacija ir šilumos absorbcija apima platų 100–350 ℃ temperatūros diapazoną.
·100-150 ℃: Pašalinkite adsorbuotą vandenį ir šiek tiek kristalinio vandens (endoterminio).
·200-300 ℃: Pašalinkite pagrindinį struktūrinį vandenį (stipri endoterminė smailė).
· Privalumas: Suteikia stiprų endoterminį aušinimo efektą kritinėje polimero skilimo temperatūros diapazone, efektyviai sumažindamas medžiagos paviršiaus temperatūrą.
Bevandenis cinko boratas:
· Mažas paviršiaus poliškumas ir santykinai stipresnis hidrofobiškumas.
· Nepoliniuose polimeruose, tokiuose kaip poliolefinas PP ir PE, jie paprastai turi geresnį sklaidą ir suderinamumą bei turi mažesnį poveikį mechaninėms medžiagos savybėms.
Hidratuotas cinko boratas:
·Paviršiuje yra hidroksilo grupių (-OH), kurios turi stiprų poliškumą ir gerą hidrofiliškumą.
·Geresnė dispersija poliniuose polimeruose (pvz., PVC, PA) arba vandeninėse sistemose.
1. Gaisro metu lydosi aukštoje temperatūroje, medžiagos paviršiuje susidaro tankus ir izoliuojantis boratinio stiklo sluoksnis.
2. Kaip Lewiso rūgštis, ji katalizuoja dehidrataciją, kryžminį ryšį ir kitas polimerų reakcijas, sudarydama stabilesnį ir tankesnį išsiplėtusio anglies sluoksnį.
3. Susidaręs stiklinis sluoksnis gerai atspindi ir sklaido šiluminę spinduliuotę.
1. Per daugiapakopes dehidratacijos reakcijas iš degimo zonos sugeriamas didelis šilumos kiekis, sumažinant substrato temperatūrą.
2. Išleiskite vandens garus, kad praskiestumėte deguonies ir degiųjų dujų koncentraciją.
3. Chemiškai reaguoja su halogenintomis sistemomis, kad padidintų antipireno efektyvumą.
4. Galutinis dehidratuotas produktas yra aktyvuotas cinko boratas, kuris taip pat turi savybę skatinti karbonizaciją ir suformuoti stiklo sluoksnį.
·Bevandenis cinko boratas labiau panašus į „architektūros meistrą“, kuris daugiausia dėmesio skiria tvirtų izoliacinių barjerų statybai.
· Hidratuotas cinko boratas veikia kaip „gaisrininkas“, gesina ugnies šaltinį, sugerdamas šilumą ir pirmiausia ją praskiesdamas.
Klaidinga nuomonė: „Bevandenio cinko borato antipireno poveikis nėra toks geras kaip hidratuoto cinko borato, nes jis nesugeria šilumos
Paaiškinimas: abiejų antipireno mechanizmai skiriasi. Bevandenis „stiklo formavimo“ ir „katalizinės karbonizacijos“ poveikis dažnai suteikia patvaresnį apsauginį sluoksnį didelio karščio srauto gaisruose, todėl jie yra „ilgalaikės apsaugos“ antipirenai.
Klaidinga nuomonė: "Hidratinis cinko boratas visiškai suges aukštoje temperatūroje
Paaiškinimas: hidratuoto cinko borato dehidratuoto produkto cheminė sudėtis yra panaši į bevandenio cinko borato sudėtį, ji taip pat gali skatinti karbonizaciją ir sudaryti stiklo sluoksnį. Tai sudėtinis antipirenas su „ankstyvu blokavimu+vėlesne apsauga“.
Klaidinga nuomonė: „Bevandenius produktus galima gauti džiovinant hidratuotą cinko boratą pagal valią
Paaiškinimas: Paprastas kaitinimas dehidratuojant gaunamas amorfinis arba struktūriškai subyrėjęs cinko boratas, kurio dispersiškumas ir katalizinis aktyvumas labai skiriasi, palyginti su pramoniniu bevandeniu cinko boratu, kurio kristalinė struktūra yra nepažeista, ir jo veikimas negali būti lyginamas.
Bevandenis ir hidratuotascinko boratasyra dvi svarbios antipireno medžiagos, turinčios viena kitą papildančią funkcinę padėtį, o ne paprastą pakeitimo pranašumų ir trūkumų santykį.
