Materialele de umplutură și substanțele chimice care sunt ignifuge sunt două tipuri diferite de ingrediente de siguranță la incendiu, dar ambele lucrează împreună pentru a împiedica materialele industriale să ia foc. Filler cahidroxid de magneziualcătuiesc partea principală în vrac. Ele sunt de obicei utilizate la niveluri de încărcare mai mari (40–65% din greutate) pentru a stinge incendiile prin descompunere și răcire la temperatura camerei. Pe de altă parte, aditivii sunt compuși specializați care sunt utilizați în cantități mai mici pentru a accelera anumite reacții ignifuge sau pentru a îmbunătăți eliminarea fumului. Înțelegerea acestei diferențe de bază îi ajută pe profesioniștii în achiziții să aleagă sisteme ignifuge fără-halogen de fum-fără flacără (HFFR), care sunt atât rentabile-și performanțe cât mai bune.
Înțelegerea materialelor de umplutură și aditivilor ignifugă
Definirea materialelor de umplutură ignifuge
Materialele de umplutură ignifuge sunt elementele de bază ale formulelor polimerice rezistente la foc{0}}. Ele adaugă volum și întăresc structura materialului fizic. Acești compuși artificiali reprezintă aproximativ 40 până la 65% din greutatea finală a compusului și sting incendiile prin mijloace chimice și fizice. Acest grup include minerale precum hidroxidul de magneziu, care este luat din roca naturală de brucită și apoi măcinat într-o pulbere foarte fină (D50 < 2µm). Deoarece poate susține o greutate mare, formulările pot obține evaluări UL 94 V-0 fără a pierde proprietățile mecanice precum rezistența la tracțiune sau rezistența la impact.
Aditivi care caracterizează ignifugă
Când sunt adăugați în cantități mai mici (de obicei între 2 și 15%), aditivii îmbunătățesc performanța prin activarea sau amplificarea anumitor căi de suprimare a flăcării. Acest grup include compuși pe bază de fosfor, derivați ai borului și agenți intumescenți. Chiar dacă aditivii prin ei înșiși nu pot opri complet focul, atunci când sunt amestecați cu materiale de umplutură, ei pot face mai ușoară formarea carbonului, pot încetini viteza cu care scăpa căldura sau pot reduce densitatea fumului. Pentru a găsi cel mai bun echilibru între cost, proprietățile de procesare și performanța testelor la foc, echipele de achiziții amestecă adesea materiale de umplutură cu încărcare mare-cu aditivi specializați.
Roluri funcționale în sistemele polimerice
Diferența depășește nivelurile de concentrare și include efecte asupra gândirii și eficienței la utilizarea finală. Materialele de umplutură afectează grosimea topiturii, modul în care matrița se umflă și finisajul de pe suprafață, așa că este important să controlăm cu atenție distribuția dimensiunii particulelor. Hidroxidul de magneziu chimic poate fi obținut din saramură sau bischofit prin precipitare controlată. Structura sa cristalină hexagonală îl face să se disperseze mai bine în poliolefine decât clasele minerale cu forme mai neregulate. Deoarece aditivii sunt mai reactivi chimic, ei pot reacţiona cu stabilizatorii polimerici sau cu coloranţii. Acesta este motivul pentru care testarea de compatibilitate este importantă atunci când se formulează produse noi.
Analiză comparativă: hidroxid de magneziu față de alte materiale de umplutură și aditivi ignifugă
Caracteristici de descompunere termică
Hidroxid de magneziurămâne stabil până la 340 de grade, după care se descompune endotermic, eliberând 31% din greutatea sa sub formă de vapori de apă. Acest nivel de temperatură este mai mare decât punctul de rupere al trihidratului de aluminiu (ATH), care este de 200 de grade. Acest lucru face ca hidroxidul de magneziu să fie esențial pentru lucrul cu materiale plastice de inginerie precum polipropilena (PP), poliamida (PA) și acrilonitril butadienă stiren (ABS), care au nevoie de temperaturi peste 220 de grade. Reacția endotermă ia aproximativ 1.450 J/g, care răcește zona de ardere și amestecă gazele care arde cu aburul care nu poate lua foc.
Profiluri de mediu și de reglementare
Ignifugenții halogenați sunt încă înlocuiți cu alții ne-toxici din cauza presiunii din partea regulatoarelor. Conform prevederilor RoHS, REACH și Propunerea 65 din California, hidroxidul de magneziu nu produce gaze corozive, fum sau poluare organică persistentă atunci când este ars. Hidroxidul de aluminiu are beneficii similare de mediu, dar trebuie să fie încărcat la niveluri mai mari pentru a avea aceleași performanțe la foc, ceea ce i-ar putea slăbi proprietățile mecanice. Chiar dacă aditivii pe bază de fosfor-funcționează bine în cantități mici, aceștia pot polua apa atunci când sunt fabricați sau aruncați.
Optimizarea-performanței costurilor
Oamenii care iau decizii cu privire la achiziții cântăresc costurile materialelor cu nevoia de a le încărca și de a păstra proprietatea. Hidroxidul de magneziu mineral din depozitele de brucită extrem de pură este mai ieftin decât materialele produse de substanțe chimice, în special pentru utilizări care pot gestiona o gamă mai largă de dimensiuni de particule. Hidroxidul de magneziu chimic, care vine în diferite forme de foi hexagonale, costă mai mult decât alte materiale, dar are o dispersie mai bună și o reținere a proprietăților mecanice la aceleași încărcări. Tipurile modificate de suprafață-cu straturi de silan sau acid stearic le fac mai puțin hidro-și mai compatibile cu polimerii, ceea ce face ca prețurile mai mari să merite, deoarece sunt mai ușor de lucrat și durează mai mult.
Cum funcționează hidroxidul de magneziu ca umplutură ignifugă?
Mecanismul de descompunere endotermă
Un proces chimic numit Mg(OH)₂ → MgO + H₂O are loc atunci când hidroxidul de magneziu este încălzit la peste 340 de grade. Acest proces foarte endotermic preia multă căldură din zona de ardere, ceea ce scade temperatura substratului sub punctul în care poate lua foc. Vaporii de apă eliberați scad cantitatea de aer din partea din față a flăcării și răcesc gazele care pot lua foc în același timp. Hidroxidul de magneziu diferă de aditivii care sunt doar reactivi și nu pot absorbi căldura din cauza efectului său dublu de răcire.
Formarea stratului de carbon protector
Prin blocarea directă a aerului și a surselor de căldură din materialele nearse, reziduurile de oxid de magneziu creează o barieră de carbon pe suprafața polimerului care menține căldura. Acest strat, care arată ca ceramică, oprește transferul de căldură și eliberarea combustibililor volatili. Funcționează bine mai ales în mantaua de sârmă și în utilizarea panourilor unde este importantă menținerea intactă a structurii în timpul unui incendiu. Hidroxidul de magneziu-modificat la suprafață îmbunătățește aderența și coeziunea carbonului prin întărirea legăturii dintre polimeri și materiale de umplutură.
Ghid practice de dozare pentru aplicații industriale
În compușii din polipropilenă, obținerea gradului de flacără UL 94 V-0 necesită de obicei o încărcare de 55–65% de hidroxid de magneziu cu particule fine{-(D{50 1.5-2,5 µm). Materialele de sârmă fără-fum, halogeni- păstrează flexibilitatea prin echilibrarea încărcării de 50-60% cu plastifianți și agenți de cuplare. Sarcini mai mari (60–70%) pot fi aplicate pe utilizări rigide, cum ar fi panourile compozite de aluminiu, fără a le slăbi rezistența mecanică. Echipele tehnice ar trebui să facă teste de amestecare la scară mică pentru a găsi cele mai bune niveluri de încărcare pentru fereastra de procesare, proprietățile mecanice ale materialului și obiectivele de cost.
Ghid de achiziție pentru hidroxid de magneziu ca materiale de umplutură ignifuge
Evaluarea claselor minerale vs chimice
Mineralhidroxid de magneziu, also known as brucite powder, comes from natural ore deposits. When suppliers keep an eye on the quality and size of the ore, it can save customers money. The best manufacturers use air classification and multiple stages of grinding to get D50 values below 2µm, which is important for keeping the mechanical qualities when the loads are high. Chemical magnesium hydroxide, which is made through precipitation reactions, has a higher level of purity (>99%) și o formă de cristal hexagonală controlată. În comparație cu bucățile minerale neregulate, formele de foi hexagonale oferă un suport mecanic mai bun. Acest lucru este util în special în materialele plastice industriale care trebuie să fie rezistente la flacără și să aibă o rezistență ridicată la impact.
Evaluarea capacităților tehnice ale furnizorului
Succesul achizițiilor depinde de ceea ce poate face furnizorul în afară de găsirea de materii prime. Producătorii de hidroxid de magneziu chimic trebuie să demonstreze că sunt experți în tehnologiile de modificare a suprafeței, cum ar fi agenți de cuplare cu silan, tratamente cu titanat sau acoperiri cu acizi grași, care fac mult mai ușor pentru umpluturi și polimeri să lucreze împreună. Controlul avansat al calității este demonstrat de instrumente analitice, cum ar fi analiza dimensiunii particulelor cu laser, microscopia electronică cu scanare pentru verificarea morfologiei și analiza gravimetrică termică pentru profilarea descompunere. Henghao Technology are o mulțime de facilități de testare și laboratoare de aplicații care ajută la formularea celor mai bune produse pentru o gamă largă de sisteme polimerice.
Stabilitatea lanțului de aprovizionare și aprovizionarea geografică
Lanțurile de aprovizionare cu hidroxid de magneziu mineral sunt vulnerabile la pierderea rezervelor de minereu, ceea ce reprezintă un factor de risc major pentru cumpărătorii care depind de o singură sursă de aprovizionare. Acest risc este diminuat prin comutarea între clasele minerale și cele chimice. Utilizarea apei de mare a saramurului sau a bischofitului în sinteza chimică ne oferă o modalitate de a face material care nu depinde de rezervele minerale limitate. Prețurile de marfă, regulile comerciale și schimbările valutare sunt toți factori geografici care trebuie luați în considerare. Construirea de relații cu producătorii care pot face atât procesarea mineralelor, cât și sinteza chimică vă oferă opțiuni pentru a cumpăra lucruri atunci când piața este în scădere.
Servicii de personalizare și suport tehnic
Furnizorii de top vă permit să personalizați tratamentul suprafeței pentru a lucra cu polipropilenă, polietilenă, poliamidă sau elastomeri. Formele de masterbatch pre-dispersate reduc manipularea directă și fac amestecarea mai eficientă pentru companiile care nu au multe echipamente-de amestecare grele. Ingineria aplicației ajută la accelerarea dezvoltării rețetelor prin remedierea problemelor legate de procese, cum ar fi prea multă putere, acumularea matrițelor sau defecte de suprafață. Aceste servicii cu valoare-adăugată merită taxele mici de preț pe care le percep, deoarece reduc timpul de dezvoltare și costurile greșelilor.
Aplicații practice și cazuri de utilizare în industrie ale hidroxidului de magneziu ca materiale de umplutură ignifuge
Producție de cabluri fără-fum halogen-
Hidroxid de magneziuCompușii pe bază de -HFFR au devenit soluția standard pentru instalațiile critice-de siguranță, înlocuind formulările din PVC. Trecând la hidroxid de magneziu chimic încărcat cu 58% în învelișul de copolimer EVA/PE, un producător european de cabluri a redus densitatea fumului cu 78% și a scăpat de emisiile de gaze corozive. Limitele IEC 60754-1 privind conținutul de halogen și limitele IEC 61034 privind densitatea fumului au fost îndeplinite de compoziție, care a rămas flexibilă de la -40 grade la +90 grade .
Producția de panouri compozite din aluminiu
Producătorii de fațade de clădiri folosesc hidroxid de magneziu în straturi de miez de polipropilenă pentru a obține clasificarea la foc NFPA 285 și EN 13501 Clasa A. Un producător de panouri din America de Nord a folosit modificatori de impact și stabilizatori UV împreună cu hidroxid de magneziu mineral 62% pentru a face un produs care ar putea rezista la un foc de 30-minute fără a se delamina. Materialul de umplutură anorganic funcționează ca un extintor rentabil în același timp, reducând utilizarea rășinii cu 40% în comparație cu formulările care nu sunt umplute, oferind în același timp o mai bună stabilitate dimensională.
Desulfurarea gazelor arse și tratarea apelor uzate
Pe lângă utilizarea sa în polimeri, hidroxidul de magneziu de calitate industrială-protejează mediul în procesarea chimică și generarea de energie. Proprietățile sale alcaline neutralizează natura acidă a dioxidului de sulf în sistemele de epurare a gazelor de ardere. Este mai bun decât nămolul de calcar, deoarece reacționează mai repede și produce sulfat de magneziu, care poate fi vândut. În loc să manipuleze soda caustică periculoasă sau var nestins, stațiile de tratare a apelor uzate folosesc șlamuri de hidroxid de magneziu pentru a modifica pH-ul și pentru a îndepărta metalele grele.
Sisteme hibride emergente ignifuge
Din ce în ce mai mult, noile tehnologii combină hidroxidul de magneziu cu aditivi-ignifugă sau nanoargile pentru a le face să funcționeze mai bine împreună. O nouă formulă pentru o parte interioară a unui automobil a redus cantitatea totală de ignifug de la 65% la 52% prin amestecarea a 45% hidroxid de magneziu cu 7% grafit expandabil. Acest lucru a îndeplinit standardele UL 94 V-0, făcând, de asemenea, suprafața să arate mai bine și scăzând greutatea. Aceste abordări hibride răspund nevoilor industriei de materiale care pot fi utilizate pentru mai mult de un lucru și oferă siguranță la incendiu, durabilitate și performanță.
Concluzie
Este mai ușor să cumpărați materialele de umplutură ignifuge și aditivii potriviti pentru siguranța la incendiu la locul de muncă atunci când cunoașteți diferența dintre cele două. In multe situatii,hidroxid de magneziupoate fi folosit ca umplutură flexibilă, cu-încărcare mare, care stinge eficient flăcările prin răcire și formând carbon. În funcție de nevoile aplicației, de condițiile de procesare și de obiectivele de cost, atât pulberea minerală de brucită, cât și gradele sintetizate chimic au propriile beneficii. Pentru a face o achiziție bună, trebuie să vă uitați la abilitățile tehnice ale furnizorului, stabilitatea sursei de minereu pentru diferite grade minerale și cunoștințele despre cum să schimbați suprafața pentru variații chimice. Hidroxidul de magneziu devine din ce în ce mai important în sectoarele producției de cabluri, materialelor de construcție și materialelor plastice pentru inginerie, pe măsură ce întreprinderile trec la ignifugări ne-halogenați, ecologici.
FAQ
Ce niveluri de încărcare de hidroxid de magneziu sunt necesare pentru evaluarea UL 94 V-0?
Cât hidroxid de magneziu are nevoie un produs pentru a fi evaluat UL 94 V-0? Pentru a obține clasificarea UL 94 V-0, compușii poliolefinici trebuie de obicei să constituie 55-65% din greutate. Cu toate acestea, cantitățile exacte necesare depind de tipul de polimer, de distribuția dimensiunii particulelor și de orice aditivi sinergici care sunt adăugați. Particulele mai fine (D50 < 2µm) fac ca materialul să funcționeze mai bine și, în comparație cu grade mai mari, pot necesita încărcare cu 5-8 puncte procentuale mai puțin.
Cum se compară hidroxidul de magneziu cu trihidratul de aluminiu pentru aplicații cu cablu?
Când vine vorba de cabluri, cum se compară hidroxidul de magneziu cu trihidratul de aluminiu? Temperatura de descompunere a hidroxidului de magneziu este de 340 de grade , ceea ce permite procesarea materialelor plastice cu temperatură mai mare-, cum ar fi polipropilena. Pe de altă parte, temperatura de descompunere a trihidratului de aluminiu este de 200 de grade, ceea ce limitează utilizările sale la polietilenă. De asemenea, hidroxidul de magneziu lasă în urmă mai puțină cenușă, ceea ce îmbunătățește-calitățile de izolare electrică pe termen lung ale compușilor de sârmă.
Hidroxidul de magneziu mineral și chimic poate fi folosit interschimbabil?
Hidroxidul de magneziu poate fi folosit în locul oxidului de magneziu? Ambele tipuri de umpluturi pot ajuta la prevenirea incendiilor, dar clasele chimice sunt mai pure și au un control mai bun asupra formei lor, ceea ce înseamnă că își păstrează mai bine proprietățile mecanice și le împrăștie mai uniform. Pentru utilizări mai puțin provocatoare care pot face față unei game mai largi de cerințe, pulberea minerală de brucit este o opțiune-eficientă. Când comutați între clase, cel mai bine este să faceți teste de validare tehnică.
Partener cu tehnologia Henghao pentru aprovizionare fiabilă cu hidroxid de magneziu
Dezvoltarea tehnologiei Henghao (Hangzhou) Co., Ltd. este un vânzător specializat de hidroxid de magneziu de mai bine de 20 de ani. Ele oferă atât pulbere minerală de brucit, cât și tipuri chimice de hidroxid de magneziu care pot fi utilizate în formulări ignifuge. Oferim clase minerale de-particule fine, variante chimice hexagonale și opțiuni modificate-de suprafață care funcționează cel mai bine cu sistemele de poliolefină, plastic de inginerie și elastomeri. Când cumpărați direct din fabrică, omiteți markupurile care vin de la intermediari.
Acest lucru vă permite să obțineți prețuri competitive fără a sacrifica calitatea. Inginerii dumneavoastră de formulare și echipele de asistență tehnică lucrează împreună pentru a găsi cele mai bune niveluri de încărcare, parametri de procesare și rezultate ale testelor la foc. Pentru proiectele dvs. de dezvoltare ignifuge fără-fum halogen-, trimiteți un e-mailinfo@henghaopigment.compentru a obține specificații ale produselor, cotații de preț în vrac sau kituri de evaluare gratuite pentru mostre.
Referințe
1. Hull, TR și Witkowski, A. (2011). Retardanța la foc a materialelor polimerice. CRC Press.
2. Rothon, RN și Hornsby, PR (2014). „Efectele ignifuge ale hidroxidului de magneziu”. Polimer Degradation and Stability, 54(2-3), 383-385.
3. Dasari, A., Yu, ZZ și Mai, YW (2015). „Aspecte fundamentale și progrese recente în ceea ce privește deteriorarea uzurii/zgârieturilor în nanocompozite polimerice”. Materials Science and Engineering R, 63(2), 31-80.
4. Morgan, AB și Gilman, JW (2013). „O prezentare generală a ignifugei materialelor polimerice: aplicație, tehnologie și direcții viitoare”. Fire and Materials, 37(4), 259-279.
5. Laoutid, F., Bonnaud, L., Alexandre, M., Lopez-Cuesta, JM, & Dubois, P. (2009). „Noi perspective în materialele polimerice ignifuge: de la elemente fundamentale la nanocompozite”. Materials Science and Engineering R, 63(3), 100-125.
6. Bourbigot, S. și Duquesne, S. (2007). „Polimeri ignifugă: evoluții și oportunități recente”. Journal of Materials Chemistry, 17(22), 2283-2300.
