В областта на безхалогенните огнезащитни кабелни материали,магнезиев хидроксид (MDH)иалуминиев хидроксид (ATH)са двата основни забавителя на горенето за пълнене и техният избор пряко влияе върху степента на забавяне на горенето, производителността на обработката, дългосрочната надеждност и цената на кабела. Тази статия се основава на механизма на термично разлагане, кристалната морфология и повърхностните характеристики. Той систематично сравнява основните разлики между двете по отношение на температура на разлагане, ефективност на забавяне на горенето, механични ефекти, електрическа изолация и устойчивост на околната среда, както и специфични сценарии на приложение. Той предоставя научна рамка за вземане на решения за подбор и комбинирани стратегии за оптимизация.
· Алуминиев хидроксид (ATH, Al(OH)3):
·Температура на разлагане: Ниска, около 180-220 ℃, започва ендотермично разлагане, с пик при около 205 ℃.
· Стойност на поглъщане на топлина: относително висока, около 1050 J/g.
· Уравнение на реакцията: 2Al(OH)₃ → Al2O3 + 3H₂O↑ (освобождавайки приблизително 34,6 тегл.% от свързаната вода).
·Въздействие: Значителните ефекти от поглъщането на топлина, охлаждането и отделянето на разреждане на водни пари ограничават приложението му в системи за високотемпературна обработка, като пероксидно омрежване.
· Магнезиев хидроксид (MDH, Mg (OH) ₂):
·Температура на разлагане: относително висока, около 300-340 ℃, започва ендотермично разлагане, с пик около 330 ℃.
·Стойност на топлинна абсорбция: около 1300 J/g.
·Реакционна формула: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O↑ (освобождаване на приблизително 31,0 тегл.% свързана вода).
· Въздействие: По-високата термична стабилност го прави подходящ за системи от кабелни материали с по-високи температури на обработка.
· Кристална морфология: ATH обикновено е с неправилна плоча или с форма на диамант; MDH е предимно шестоъгълни кристали, подобни на пластини. MDH има по-висока кристална твърдост и относително по-голямо износване на оборудването за обработка.
· Повърхностна енергия: И двата са хидрофилни и имат лоша съвместимост с хидрофобни полимери. Необходима е модификация на повърхността (покритие със стеаринова киселина, силан, титанат и др.) и ефектът на модификация е ключът към определяне на количеството на пълнене и крайната производителност.
|
Измерение на производителността |
Алуминиев хидроксид（ATH） |
Магнезиев хидроксид（MDH） |
Вдъхновение за кабелни приложения |
|
Адаптивност на обработката |
Ниска температура на разпадане, подходяща само за системи с температура на обработка ≤ 200 ℃, като силаново омрежване, омрежване чрез облъчване или частично термопластични материали за обвивка. |
Висока термична стабилност, подходяща за системи с температури на обработка от 180-300 ℃, като пероксидно омрежен полиетилен (XLPE) и високотемпературни екструдирани обвивки. |
Основни критерии за избор: Изберете предварително въз основа на производствения процес на кабела (температура, сила на срязване). |
|
Ефективност на забавяне на горенето |
Висока стойност на абсорбция на топлина, отличен ефект на потискане на дим. Но постигането на същото ниво на забавяне на горенето (като UL94 V-0) обикновено изисква по-високо количество за пълнене (60-65%). |
Топлинната абсорбция на единица маса е по-висока, а остатъкът от разлагане MgO е по-стабилен при високи температури, което води до по-добър защитен ефект на образувания въглероден слой. Обикновено количеството на пълнене е малко по-ниско от ATH (55-65% могат да постигнат същия ефект). |
MDH има леки предимства в защитата от капене и потискане на последващото горене, особено подходящ за високи изисквания за забавяне на горенето (като IEC 60332-3 Cat A). |
|
Влияние върху механичните свойства |
Твърдостта е ниска и ефектът на втвърдяване върху полимерната матрица е слаб, но високият пълнеж все още значително уврежда якостта (с намаляване на удължението при счупване). |
Високата твърдост на кристала води до по-значителен втвърдяващ ефект върху матрицата и отрицателното въздействие върху якостта на удар и удължението при същото количество на пълнене обикновено е по-голямо от това на ATH. |
За приложения, които изискват висока гъвкавост (като кабели за влачещи вериги и кабели за роботи), MDH с високо запълване трябва да се използва с повишено внимание или да се компенсира с еластични субстрати или композитни модификации. |
|
Електрически характеристики |
Продуктът от разлагането Al₂O₃ е отличен изолатор, който спомага за поддържане на устойчивостта на изолацията. Но високото запълване може да въведе йони на примеси, което да повлияе на обемното съпротивление. |
Продуктът на разлагане MgO също има добра изолация и по-ниска абсорбция на влага от Al2O3, което спомага за поддържането на по-стабилни диелектрични свойства във влажна среда. |
Тествайте стриктно електрическите характеристики на изолационните материали със средно и високо напрежение след абсорбиране на вода. MDH обикновено показва по-добра дългосрочна електрическа стабилност. |
|
Киселинна устойчивост и устойчивост на валежи |
Остатъкът от Al2O3 е амфотерен и може да реагира в кисела или силно алкална среда. Трябва да се има предвид дългосрочно приложение в кисела почва. |
Остатъкът от MgO е алкален и има слаба киселинна устойчивост, но може да неутрализира киселинните газове, получени при горене (като HCl, SO₂), което е изгодно за места с ниски изисквания за корозивни димни газове. |
Оценете киселинността, алкалността и влажността на средата, в която се използва кабелът (химикал, тунел, океан) и изберете по-стабилна система. |
|
Свойство за потискане на дима |
Отлично. ATH е широко признат като един от най-ефективните средства за потискане на дим, с много по-ниско отделяне на дим от повечето забавители на горенето. |
Отличен, но със същото количество на пълнене, ефектът на потискане на дима обикновено е малко по-нисък от ATH. |
За места със строги изисквания за токсичност на дима, като метрото и високи сгради, ATH или базираните на ATH формули трябва да бъдат приоритетно разглеждани. |
|
Плътност |
около 2,42 g/cm³ |
около 2,38 g/cm³ |
Плътността на кабела на кабела с формула е малко по-ниска, което е от полза за намаляване на теглото и разходите за единица дължина. |
-Кабели за нискотемпературна обработка: PVC, мека EVA, нискодимна и безхалогенна обвивка със средна ниска температура, контролни кабели
-Общо сградно окабеляване, кабели за декорация на дома, вътрешни слаботокови кабели
-Чувствителни към разходите, големи количества, изисквания за забавяне на горенето V-1/V-2, забавяне на горенето клас C/B
-Слаби сценарии за забавяне на горенето с ниско запълване, голямо удължение и висока гъвкавост
-Високотемпературна система за обработка: PP, XLPE, омрежване чрез облъчване, омрежване чрез силан TPE/TPU
- Сценарии за сигурност от висок клас: метро, високоскоростна железница, кораби, ядрена енергия, тунели, болници, центрове за данни
-Нови енергийни кабели: фотоволтаични, съхранение на енергия, вятърна енергия, купчини за зареждане, кабели за захранващи батерии
-Кабели за високо напрежение/комуникационни кабели: изискват висока изолация, нисък диелектрик, нисък дим и ниска токсичност
-Дългосрочни кабели, устойчиви на атмосферни влияния/топлоустойчивост: 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ степени
Препоръчително съотношение: ATH: MDH=3:1~1:1
-Балансиране на прозореца за обработка и разходите
- Синергично подобряване на забавянето на пламъка и потискането на дима
-По-добра механична и екструзионна стабилност
-Може да отговаря на строги стандарти като клас А за забавяне на горенето, клас B1, UL VW-1, IEC 60332 и др.
Няма абсолютно „превъзходство или по-ниско качество“ между магнезиевия хидроксид и алуминиевия хидроксид в кабелните материали, а само „адаптиране“ въз основа на конкретни сценарии на приложение. Селекцията се движи от емпиризъм към прецизно вземане на решения въз основа на данни и механизми.
