Halogenų neturinčių liepsną slopinančių kabelių medžiagų srityjemagnio hidroksidas (MDH)iraliuminio hidroksidas (ATH)yra du pagrindiniai užpildymo antipirenai, o jų pasirinkimas tiesiogiai veikia antipireno klasę, apdorojimo efektyvumą, ilgalaikį patikimumą ir kabelio kainą. Šis straipsnis yra pagrįstas terminio skilimo mechanizmu, kristalų morfologija ir paviršiaus charakteristikomis. Jame sistemingai lyginami pagrindiniai skirtumai tarp šių dviejų skilimo temperatūros, antipireno efektyvumo, mechaninio poveikio, elektros izoliacijos ir atsparumo aplinkai, taip pat konkrečių taikymo scenarijų. Jame pateikiama mokslinė atrankos sprendimų priėmimo sistema ir sudėtinės optimizavimo strategijos.
· Aliuminio hidroksidas (ATH, Al(OH)₃):
· Skilimo temperatūra: žema, apie 180-220 ℃, prasideda endoterminis skilimas, kurio pikas yra apie 205 ℃.
·Šilumos sugerties vertė: palyginti didelė, apie 1050 J/g.
· Reakcijos lygtis: 2Al(OH)₃ → Al2O3 + 3H2O↑ (atsipalaiduoja maždaug 34,6 masės % surišto vandens).
· Poveikis: reikšmingas šilumos sugerties, aušinimo ir vandens garų skiedimo išsiskyrimo poveikis riboja jo taikymą aukštos temperatūros apdorojimo sistemose, pvz., peroksido kryžminimo sistemose.
· Magnio hidroksidas (MDH, Mg (OH) ₂):
· Skilimo temperatūra: santykinai aukšta, apie 300–340 ℃, prasideda endoterminis skilimas, kurio pikas yra apie 330 ℃.
·Šilumos sugerties vertė: apie 1300 J/g.
·Reakcijos formulė: Mg(OH)₂ → MgO + H2O↑ (atsipalaiduoja maždaug 31,0 masės % surišto vandens).
·Poveikis: Dėl didesnio šiluminio stabilumo jis tinka kabelių medžiagų sistemoms su aukštesne apdorojimo temperatūra.
·Kristalų morfologija: ATH dažniausiai yra netaisyklingos plokštelės arba rombo formos; MDH dažniausiai yra šešiakampiai plokštelę primenantys kristalai. MDH turi didesnį kristalų kietumą ir santykinai didesnį apdorojimo įrangos nusidėvėjimą.
· Paviršiaus energija: abu yra hidrofiliniai ir blogai suderinami su hidrofobiniais polimerais. Būtinas paviršiaus modifikavimas (dengimas stearino rūgštimi, silanu, titanatu ir kt.), o modifikavimo efektas yra raktas į užpildymo kiekį ir galutinį efektyvumą.
|
Našumo dimensija |
Aliuminio hidroksidas (ATH) |
Magnio hidroksidas (MDH) |
Įkvėpimas kabelių programoms |
|
Apdorojimo prisitaikymas |
Žema skilimo temperatūra, tinka tik sistemoms, kurių apdorojimo temperatūra ≤ 200 ℃, pvz., silano skersinio susiejimo, švitinimo skersinio susiejimo arba iš dalies termoplastinių apvalkalo medžiagų. |
Didelis terminis stabilumas, tinka sistemoms, kurių apdirbimo temperatūra yra 180–300 ℃, pvz., peroksidu susietas polietilenas (XLPE) ir aukštos temperatūros ekstruziniai apvalkalai. |
Pagrindiniai atrankos kriterijai: Pasirinkite iš anksto pagal kabelio gamybos procesą (temperatūra, šlyties jėga). |
|
Antipireno efektyvumas |
Didelė šilumos sugerties vertė, puikus dūmų slopinimo efektas. Tačiau norint pasiekti tą patį antipireno lygį (pvz., UL94 V-0), paprastai reikia didesnio užpildymo kiekio (60–65%). |
Šilumos sugėrimas masės vienete yra didesnis, o skilimo likutis MgO yra stabilesnis aukštoje temperatūroje, todėl susidaro geresnis apsauginis susidariusio anglies sluoksnio poveikis. Paprastai užpildo kiekis yra šiek tiek mažesnis nei ATH (55-65% gali pasiekti tą patį efektą). |
MDH turi nedidelių pranašumų, nes apsaugo nuo lašėjimo ir slopina degimą, ypač tinka esant dideliems antipireno reikalavimams (pvz., IEC 60332-3 Cat A). |
|
Įtaka mechaninėms savybėms |
Kietumas yra mažas, o polimerinės matricos standinamasis poveikis yra silpnas, tačiau didelis užpildymas vis tiek žymiai pažeidžia kietumą (sumažėja lūžių pailgėjimas). |
Didelis kristalo kietumas lemia didesnį matricos standinimo efektą, o neigiamas poveikis smūginiam stiprumui ir pailgėjimui esant tokiam pačiam užpildymo kiekiui paprastai yra didesnis nei ATH. |
Tais atvejais, kai reikia didelio lankstumo (pvz., tempimo grandinės kabeliai ir roboto kabeliai), didelio užpildymo MDH reikia naudoti atsargiai arba kompensuoti elastingais pagrindais arba sudėtinėmis modifikacijomis. |
|
Elektrinis veikimas |
Skilimo produktas Al₂O3 yra puikus izoliatorius, padedantis išlaikyti izoliacijos varžą. Tačiau didelis užpildymas gali sukelti priemaišų jonų, turinčių įtakos tūrio savitumui. |
Skilimo produktas MgO taip pat turi gerą izoliaciją ir mažesnį drėgmės sugėrimą nei Al₂O3, o tai padeda išlaikyti stabilesnes dielektrines savybes drėgnoje aplinkoje. |
Griežtai patikrinkite vidutinės ir aukštos įtampos izoliacinių medžiagų elektrines charakteristikas po vandens sugėrimo. MDH paprastai pasižymi geresniu ilgalaikiu elektriniu stabilumu. |
|
Atsparumas rūgštims ir atsparumas krituliams |
Al2O3 likutis yra amfoterinis ir gali reaguoti rūgštinėje arba stipriai šarminėje aplinkoje. Reikėtų apsvarstyti ilgalaikį naudojimą rūgščioje dirvoje. |
MgO likučiai yra šarminiai ir silpnai atsparūs rūgštims, tačiau gali neutralizuoti rūgštines dujas, susidarančias degimo metu (pvz., HCl, SO₂), o tai yra naudinga vietose, kuriose reikalaujama mažai korozinių išmetamųjų dujų. |
Įvertinkite kabelio naudojimo aplinkos (cheminės, tunelio, vandenyno) rūgštingumą, šarmingumą ir drėgmę ir pasirinkite stabilesnę sistemą. |
|
Dūmų slopinimo savybė |
Puikiai. ATH yra plačiai pripažintas kaip vienas efektyviausių dūmų slopintuvų, kurio dūmų išmetimas daug mažesnis nei dauguma antipirenų. |
Puikus, bet esant tokiam pačiam užpildymo kiekiui, dūmų slopinimo efektas paprastai yra šiek tiek prastesnis nei ATH. |
Vietose, kuriose taikomi griežti dūmų toksiškumo reikalavimai, pavyzdžiui, metro ir aukštybiniuose pastatuose, pirmenybė turėtų būti teikiama ATH arba ATH pagrindu pagamintoms formulėms. |
|
Tankis |
apie 2,42 g/cm³ |
apie 2,38 g/cm³ |
Formulės kabelio kabelio tankis yra šiek tiek mažesnis, o tai naudinga mažinant svorį ir vieneto ilgio sąnaudas. |
- Žemos temperatūros apdorojimo kabeliai: PVC, minkštas EVA, mažai dūmų ir be halogenų vidutinės žemos temperatūros apvalkalas, valdymo kabeliai
-Bendra pastato instaliacija, namų apdailos kabeliai, vidaus silpnos srovės kabeliai
- Jautri išlaidoms, dideli kiekiai, antipireno reikalavimai V-1/V-2, antipireno klasė C/B
- Silpni antipireno scenarijai su mažu užpildymu, dideliu pailgėjimu ir dideliu lankstumu
- Aukštos temperatūros apdorojimo sistema: PP, XLPE, švitinimo kryžminimas, silano skersinis TPE / TPU
- Aukščiausios klasės saugumo scenarijai: metro, greitasis geležinkelis, laivai, atominė energija, tuneliai, ligoninės, duomenų centrai
-Nauji energijos kabeliai: fotovoltinė, energijos kaupimo, vėjo energijos, įkrovimo poliai, maitinimo akumuliatorių laidai
- Aukštos įtampos / ryšio kabeliai: reikalinga didelė izoliacija, maža dielektrinė, mažai dūmų ir mažo toksiškumo
-Ilgalaikiai oro / karščiui atsparūs kabeliai: 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ klasės
Rekomenduojamas santykis: ATH: MDH=3:1~1:1
- Apdorojimo lango ir išlaidų balansavimas
-Sinerginis ugnies slopinimo ir dūmų slopinimo pagerinimas
- Geresnis mechaninis ir ekstruzijos stabilumas
- Gali atitikti griežtus standartus, tokius kaip A klasės antipirenas, B1 klasė, UL VW-1, IEC 60332 ir kt.
Tarp magnio hidroksido ir aliuminio hidroksido kabelių medžiagose nėra absoliutaus „pranašumo ar prastumo“, yra tik „pritaikymas“, pagrįstas konkrečiais taikymo scenarijais. Atranka pereina nuo empirizmo prie tikslaus sprendimų priėmimo remiantis duomenimis ir mechanizmais.
