În domeniul materialelor pentru cabluri ignifuge fără halogeni,hidroxid de magneziu (MDH)şihidroxid de aluminiu (ATH)sunt cele două substanțe ignifuge de umplere, iar selecția lor afectează în mod direct gradul de ignifugare, performanța de procesare, fiabilitatea pe termen lung și costul cablului. Acest articol se bazează pe mecanismul de descompunere termică, morfologia cristalului și caracteristicile suprafeței. Compară sistematic diferențele de bază dintre cele două în ceea ce privește temperatura de descompunere, eficiența ignifugului, efectele mecanice, izolația electrică și rezistența mediului, precum și scenarii specifice de aplicare. Acesta oferă un cadru științific de luare a deciziilor de selecție și strategii de optimizare compusă.
· Hidroxid de aluminiu (ATH, Al(OH)₃):
·Temperatura de descompunere: scăzută, în jur de 180-220 ℃, începe descompunerea endotermă, cu un vârf la aproximativ 205 ℃.
·Valoare de absorbție a căldurii: relativ mare, aproximativ 1050 J/g.
·Ecuația reacției: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O↑ (eliberând aproximativ 34,6% în greutate apă legată).
·Impact: Efectele semnificative ale absorbției de căldură, răcirii și eliberării diluției vaporilor de apă limitează aplicarea acesteia în sistemele de procesare la temperatură înaltă, cum ar fi reticularea peroxidului.
· Hidroxid de magneziu (MDH, Mg (OH) ₂):
·Temperatura de descompunere: relativ ridicată, în jur de 300-340 ℃, începe descompunerea endotermă, cu un vârf la aproximativ 330 ℃.
·Valoare de absorbție a căldurii: aproximativ 1300 J/g.
·Formula de reacție: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O↑ (eliberând aproximativ 31,0% în greutate apă legată).
·Impact: Stabilitatea termică mai mare îl face potrivit pentru sistemele de materiale de cablu cu temperaturi de procesare mai ridicate.
·Morfologia cristalului: ATH este de obicei neregulat ca o placă sau în formă de diamant; MDH este în mare parte cristale hexagonale asemănătoare plăcilor. MDH are o duritate mai mare a cristalului și o uzură relativ mai mare a echipamentelor de procesare.
·Energie de suprafață: Ambele sunt hidrofile și au o compatibilitate slabă cu polimerii hidrofobi. Modificarea suprafeței (acoperire cu acid stearic, silan, titanat etc.) este necesară, iar efectul de modificare este cheia pentru determinarea cantității de umplere și a performanței finale.
|
Dimensiunea performanței |
Hidroxid de aluminiu (ATH) |
Hidroxid de magneziu (MDH) |
Inspirație pentru aplicații prin cablu |
|
Adaptabilitate la procesare |
Temperatură scăzută de descompunere, potrivită numai pentru sisteme cu temperatură de procesare ≤ 200 ℃, cum ar fi reticulare cu silan, reticulare prin iradiere sau materiale de înveliș parțial termoplastic. |
Stabilitate termică ridicată, potrivită pentru sisteme cu temperaturi de procesare de 180-300 ℃, cum ar fi polietilena reticulata cu peroxid (XLPE) și teaca extrudată la temperatură înaltă. |
Criterii primare de selecție: Selectați în funcție de procesul de producție al cablului (temperatură, forță de forfecare) în avans. |
|
Eficiență ignifugă |
Valoare mare de absorbție a căldurii, efect excelent de suprimare a fumului. Dar atingerea aceluiași nivel de ignifug (cum ar fi UL94 V-0) necesită de obicei o cantitate mai mare de umplere (60-65%). |
Absorbția de căldură pe unitatea de masă este mai mare, iar reziduul de descompunere MgO este mai stabil la temperaturi ridicate, rezultând un efect protector mai bun al stratului de carbon format. De obicei, cantitatea de umplere este puțin mai mică decât ATH (55-65% pot obține același efect). |
MDH are avantaje ușoare în ceea ce privește anti-picurarea și suprimarea post-combustie, potrivite în special pentru cerințele ridicate de ignifugare (cum ar fi IEC 60332-3 Cat A). |
|
Influența asupra proprietăților mecanice |
Duritatea este scăzută, iar efectul de rigidizare asupra matricei polimerice este slab, dar umplerea ridicată încă dăunează semnificativ tenacității (cu o scădere a alungirii fracturii). |
Duritatea mare a cristalului are ca rezultat un efect de rigidizare mai semnificativ asupra matricei, iar impactul negativ asupra rezistenței la impact și alungirii la aceeași cantitate de umplere este de obicei mai mare decât cel al ATH. |
Pentru aplicațiile care necesită o flexibilitate ridicată (cum ar fi cablurile pentru lanțuri portabile și cablurile pentru robot), MDH cu umplere ridicată trebuie utilizat cu precauție sau compensat cu substraturi elastice sau modificări compozite. |
|
Performanta electrica |
Produsul de descompunere Al₂O₃ este un izolator excelent care ajută la menținerea rezistenței de izolație. Dar umplerea ridicată poate introduce ioni de impurități, afectând rezistivitatea volumului. |
Produsul de descompunere MgO are, de asemenea, o izolație bună și o absorbție de umiditate mai mică decât Al₂O₃, ceea ce ajută la menținerea proprietăților dielectrice mai stabile în medii umede. |
Testați cu strictețe performanța electrică a materialelor de izolare de medie și înaltă tensiune după absorbția apei. MDH prezintă de obicei o mai bună stabilitate electrică pe termen lung. |
|
Rezistenta la acizi si rezistenta la precipitatii |
Reziduul de Al₂O₃ este amfoter și poate reacționa în medii acide sau puternic alcaline. Trebuie luată în considerare aplicarea pe termen lung în sol acid. |
Reziduul de MgO este alcalin și are o rezistență slabă la acizi, dar poate neutraliza gazele acide produse prin ardere (cum ar fi HCl, SO₂), ceea ce este avantajos pentru locurile cu cerințe scăzute de gaze de ardere corozive. |
Evaluați aciditatea, alcalinitatea și umiditatea mediului de utilizare a cablului (chimic, tunel, ocean) și selectați un sistem mai stabil. |
|
Proprietate de suprimare a fumului |
Excelent. ATH este recunoscut pe scară largă ca fiind unul dintre cei mai eficienți supresoare de fum, cu o ieșire de fum mult mai mică decât majoritatea substanțelor ignifuge. |
Excelent, dar cu aceeași cantitate de umplere, efectul de suprimare a fumului este de obicei ușor inferior celui de ATH. |
Pentru locurile cu cerințe stricte privind toxicitatea fumului, cum ar fi metrourile și clădirile înalte, trebuie să se acorde prioritate formulărilor pe bază de ATH sau ATH. |
|
Densitate |
aproximativ 2,42 g/cm³ |
aproximativ 2,38 g/cm³ |
Densitatea cablului de formulă este puțin mai mică, ceea ce este benefic pentru reducerea greutății și a costului unitar al lungimii. |
- Cabluri de procesare la temperaturi joase: PVC, EVA moale, manta cu fum redus si fara halogen pentru temperatura medie joasa, cabluri de control
-Cablare generală a clădirii, cabluri pentru decorarea casei, cabluri de curent slab de interior
-Sensibilă la costuri, cantități mari, cerințe de ignifugare V-1/V-2, ignifug Clasa C/B
-Scenarii slab ignifuge, cu umplere scăzută, alungire mare și flexibilitate ridicată
-Sistem de procesare la temperatură înaltă: PP, XLPE, reticulare prin iradiere, reticulare silan TPE/TPU
-Scenarii de securitate superioară: metrou, feroviar de mare viteză, nave, energie nucleară, tuneluri, spitale, centre de date
-Cabluri de energie noi: fotovoltaice, stocare energie, energie eoliană, pile de încărcare, cablaje de baterii de alimentare
- Cabluri de înaltă tensiune/comunicații: necesită izolație ridicată, dielectric scăzut, fum scăzut și toxicitate scăzută
- Cabluri rezistente la intemperii/caldura pe termen lung: grade 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃
Raport recomandat: ATH: MDH=3:1~1:1
-Echilibrarea fereastra de procesare si cost
-Îmbunătățirea sinergică a ignifugei și suprimarea fumului
- Stabilitate mecanică și de extrudare mai bună
-Poate îndeplini standarde stricte, cum ar fi clasa A ignifugă, clasa B1, UL VW-1, IEC 60332 etc.
Nu există „superioritate sau inferioritate” absolută între hidroxidul de magneziu și hidroxidul de aluminiu din materialele cablurilor, ci doar „adaptare” pe baza unor scenarii de aplicare specifice. Selecția trece de la empirism la luarea deciziilor precise bazate pe date și mecanisme.
