У области кабловских материјала отпорних на пламен без халогена,магнезијум хидроксид (МДХ)иалуминијум хидроксид (АТХ)су два главна успоривача пламена за пуњење и њихов избор директно утиче на степен успоривача пламена, перформансе обраде, дугорочну поузданост и цену кабла. Овај чланак се заснива на механизму термичке декомпозиције, морфологији кристала и карактеристикама површине. Систематски упоређује основне разлике између њих у погледу температуре распадања, ефикасности успорења пламена, механичких ефеката, електричне изолације и отпорности околине, као и специфичних сценарија примене. Пружа научни оквир за доношење одлука о селекцији и сложене стратегије оптимизације.
· Алуминијум хидроксид (АТХ, Ал(ОХ)₃):
· Температура разлагања: Ниска, око 180-220 ℃, почиње ендотермно разлагање, са врхунцем на око 205 ℃.
· Вредност апсорпције топлоте: релативно висока, око 1050 Ј/г.
· Једначина реакције: 2Ал(ОХ)₃ → Ал₂О₃ + 3Х2О↑ (ослобађање приближно 34,6 теж.% везане воде).
·Утицај: Значајни ефекти апсорпције топлоте, хлађења и ослобађања разблажене водене паре ограничавају његову примену у системима за обраду на високим температурама, као што је умрежавање пероксида.
· Магнезијум хидроксид (МДХ, Мг (ОХ) ₂):
· Температура разлагања: релативно висока, око 300-340 ℃, почиње ендотермно разлагање, са врхунцем на око 330 ℃.
· Вредност апсорпције топлоте: око 1300 Ј/г.
·Реакциона формула: Мг(ОХ)₂ → МгО + Х₂О↑ (ослобађање приближно 31,0 теж% везане воде).
·Утицај: Већа термичка стабилност чини га погодним за системе кабловских материјала са вишим температурама обраде.
· Морфологија кристала: АТХ је обично неправилне плоче или дијаманта; МДХ су углавном хексагонални кристали налик плочи. МДХ има већу кристалну тврдоћу и релативно веће хабање опреме за обраду.
·Површинска енергија: Оба су хидрофилна и имају лошу компатибилност са хидрофобним полимерима. Модификација површине (премазивање стеаринском киселином, силаном, титанатом итд.) је неопходна, а ефекат модификације је кључан за одређивање количине пуњења и коначних перформанси.
|
Димензија перформанси |
Алуминијум хидроксид (АТХ) |
Магнезијум хидроксид (МДХ) |
Инспирација за кабловске апликације |
|
Прилагодљивост обраде |
Ниска температура распадања, погодна само за системе са температуром обраде ≤ 200 ℃, као што су силанско умрежавање, умрежавање зрачењем или делимично термопластични материјали омотача. |
Висока термичка стабилност, погодна за системе са температуром обраде од 180-300 ℃, као што су пероксидни умрежени полиетилен (КСЛПЕ) и екструдирани омоти на високим температурама. |
Примарни критеријуми избора: Изаберите на основу процеса производње кабла (температура, сила смицања) унапред. |
|
Ефикасност успоравања пламена |
Висока вредност апсорпције топлоте, одличан ефекат сузбијања дима. Али постизање истог нивоа успоривача пламена (као што је УЛ94 В-0) обично захтева већу количину пуњења (60-65%). |
Апсорпција топлоте по јединици масе је већа, а остатак распадања МгО је стабилнији на високим температурама, што резултира бољим заштитним ефектом формираног слоја угљеника. Обично је количина пуњења нешто нижа од АТХ (55-65% може постићи исти ефекат). |
МДХ има мале предности у спречавању капања и сузбијању накнадног сагоревања, посебно погодан за високе захтеве успорења пламена (као што је ИЕЦ 60332-3 Цат А). |
|
Утицај на механичка својства |
Тврдоћа је мала, а ефекат укрућења на полимерну матрицу је слаб, али високо пуњење и даље значајно оштећује жилавост (са смањењем издужења лома). |
Висока тврдоћа кристала резултира значајнијим ефектом укрућења матрикса, а негативан утицај на ударну чврстоћу и издужење при истој количини пуњења је обично већи од АТХ. |
За апликације које захтевају високу флексибилност (као што су каблови за вучу ланца и каблови робота), МДХ са високим пуњењем треба користити са опрезом или га компензовати еластичним подлогама или композитним модификацијама. |
|
Електричне перформансе |
Производ распадања Ал₂О₃ је одличан изолатор који помаже у одржавању отпорности изолације. Али високо пуњење може да уведе јоне нечистоћа, утичући на запремински отпор. |
Производ распадања МгО такође има добру изолацију и нижу апсорпцију влаге од Ал₂О₃, што помаже у одржавању стабилнијих диелектричних својстава у влажним срединама. |
Строго тестирајте електричне перформансе изолационих материјала средњег и високог напона након упијања воде. МДХ обично показује бољу дугорочну електричну стабилност. |
|
Отпорност на киселине и падавине |
Остатак Ал₂О₃ је амфотеричан и може да реагује у киселим или јако алкалним срединама. Треба размотрити дуготрајну примену у киселом тлу. |
Остатак МгО је алкални и има слабу отпорност на киселине, али може да неутралише киселе гасове настале сагоревањем (као што су ХЦл, СО₂), што је повољно за места са ниским захтевима за корозивним димним гасовима. |
Процените киселост, алкалност и влажност окружења за коришћење каблова (хемијске, тунелске, океанске) и изаберите стабилнији систем. |
|
Својство за сузбијање дима |
Одлично. АТХ је широко признат као један од најефикаснијих средстава за сузбијање дима, са много нижим излазом дима од већине успоривача пламена. |
Одличан, али са истом количином пуњења, ефекат сузбијања дима је обично мало инфериоран у односу на АТХ. |
За места са строгим захтевима за токсичност дима, као што су подземне железнице и високе зграде, формулацијама на бази АТХ или АТХ треба дати приоритет. |
|
Густина |
око 2,42 г/цм³ |
око 2,38 г/цм³ |
Густина кабла формуле је нешто нижа, што је корисно за смањење тежине и трошкова јединичне дужине. |
-Каблови за обраду на ниским температурама: ПВЦ, меки ЕВА, омотач средње ниске температуре без халогена, контролни каблови
-Опште ожичење зграда, каблови за уређење дома, каблови слабе струје у затвореном простору
-Осетљиве на трошкове, велике количине, захтеви за успоравање пламена В-1/В-2, класа успоривача пламена Ц/Б
-Слаби сценарији успоравања пламена са малим пуњењем, великим издужењем и високом флексибилношћу
- Систем за обраду високе температуре: ПП, КСЛПЕ, зрачење умрежавање, силан унакрсно повезивање ТПЕ / ТПУ
- Врхунски безбедносни сценарији: метро, брза железница, бродови, нуклеарна енергија, тунели, болнице, центри података
-Нови енергетски каблови: фотонапонски, складиште енергије, енергија ветра, гомиле за пуњење, каблови за напајање
-Високонапонски/комуникациони каблови: захтевају високу изолацију, низак диелектрик, мало дима и ниску токсичност
- Дуготрајни каблови отпорни на временске услове / топлоту: 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃
Препоручени однос: АТХ: МДХ=3:1~1:1
- Балансирање прозора обраде и трошкова
-Синергијско побољшање отпорности на пламен и сузбијање дима
-Боља механичка и екструзијска стабилност
-Може испунити строге стандарде као што су класа А успоривача пламена, класа Б1, УЛ ВВ-1, ИЕЦ 60332, итд
Не постоји апсолутна "супериорност или инфериорност" између магнезијум хидроксида и алуминијум хидроксида у кабловским материјалима, само "прилагођавање" засновано на специфичним сценаријима примене. Селекција се креће од емпиризма ка прецизном доношењу одлука на основу података и механизама.
