झिंक बोरेट, एक कार्यक्षम आणि पर्यावरणास अनुकूल अजैविक ज्वालारोधक आणि मल्टीफंक्शनल ऍडिटीव्ह म्हणून, प्लास्टिक, रबर, कोटिंग्ज, कापड आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे. तथापि, उद्योगात सामान्यतः नमूद केलेल्या "झिंक बोरेट" मध्ये वास्तविकपणे वेगवेगळ्या क्रिस्टल पाण्याच्या सामुग्रीसह विविध प्रकारांचा समावेश होतो, त्यापैकी सर्वात जास्त प्रतिनिधी झिंक बोरेट मोनोहायड्रेट (ZnO·B₂O₃·H₂O) आणि झिंक बोरेट 3.5हायड्रेट (2ZnO·3B₂O₃·3.O5H) आहेत. हा लेख व्यावसायिक शैक्षणिक दृष्टीकोनातून दोघांमधील फरकांचा अभ्यास करेल.
झिंक बोरेट मोनोहायड्रेटचे रासायनिक सूत्र ZnO·B₂O₃·H₂O आहे, जेथे ZnO ते B₂O₃ चे दाढ गुणोत्तर 1:1 आहे आणि क्रिस्टल पाण्याचे प्रमाण 1 रेणूवर स्थिर आहे. तिची स्फटिक रचना सामान्यत: एक स्तरित किंवा साखळीसारखी मांडणी करते, बोरॉन अणू तीन समन्वय किंवा चार समन्वय स्वरूपात अस्तित्वात असतात, स्थिर बोरॉन ऑक्सिजन नेटवर्क तयार करतात. या संरचनेत उच्च थर्मल स्थिरता आहे आणि निर्जलीकरण तापमान सामान्यतः 250-300 ℃ दरम्यान असते.
3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटचे रासायनिक सूत्र 2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O आहे, ZnO आणि B₂O₃ मधील मोलर रेशो 2:3 आहे, ज्यामध्ये 3.5 क्रिस्टलीय पाण्याचे रेणू आहेत.
मुख्य संरचनात्मक फरकांची तुलना:
· पाण्यातील फरक: 3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटचे क्रिस्टल पाण्याचे प्रमाण मोनोहायड्रेटच्या 3.5 पट आहे.
· भिन्न बोरॉन झिंक गुणोत्तर: मोनोहायड्रेटसाठी 1:1 आणि 3.5-हायड्रेटसाठी 3:2
· क्रिस्टल सममिती: मोनोहायड्रेट सामान्यतः मोनोक्लिनिक क्रिस्टल सिस्टममध्ये असते, तर 3.5 हायड्रेट बहुतेक ट्रायक्लिनिक किंवा मोनोक्लिनिक क्रिस्टल सिस्टममध्ये असते
झिंक बोरेट मोनोहायड्रेटची निर्जलीकरण प्रक्रिया तुलनेने सोपी आहे, निर्जल झिंक बोरेट तयार करण्यासाठी 250-300 ℃ च्या मर्यादेतील एकमेव संरचनात्मक पाण्याचे रेणू काढून टाकते. ही प्रक्रिया उष्णता लक्षणीयरीत्या शोषून घेते, ज्यामुळे सामग्री गरम झाल्यावर मोठ्या प्रमाणात उष्णता शोषण्यास मदत करते.
3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटचे निर्जलीकरण वर्तन अधिक क्लिष्ट आहे, बहु-स्टेज डिहायड्रेशन वैशिष्ट्ये प्रदर्शित करते:
फेज 1 (100-150℃): काही शोषलेले पाणी आणि थोड्या प्रमाणात स्फटिकासारखे पाणी काढून टाकणे
दुसरा टप्पा (200-250℃): बहुतेक स्फटिकासारखे पाणी काढून टाका
· स्टेज 3 (300-350℃): अनाकार झिंक बोरेट तयार करण्यासाठी पूर्ण निर्जलीकरण
ही मल्टि-स्टेज डिहायड्रेशन प्रक्रिया ती एका विस्तृत तापमान श्रेणीवर उष्णता शोषून घेण्यास अनुमती देते आणि दीर्घ ज्वालारोधक कार्यक्षमता असते.
पाण्यात झिंक बोरेट मोनोहायड्रेटची विद्राव्यता अत्यंत कमी आहे (<0.1%), आणि ते सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये जवळजवळ अघुलनशील आहे, ज्यामुळे ते पॉलिमर प्रणालींमध्ये चांगले फैलाव स्थिरता देते.
3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटमध्ये स्फटिकासारखे पाण्याचे प्रमाण जास्त असल्यामुळे पृष्ठभागाची ध्रुवता अधिक मजबूत असते, परिणामी ध्रुवीय प्रणालीमध्ये चांगले पसरते. तथापि, नॉन-पोलर पॉलिमरमध्ये पृष्ठभाग बदल उपचार आवश्यक असू शकतात.
झिंक बोरेट मोनोहायड्रेटच्या कणांचा आकार लहान असतो (सामान्यतः 1-5 μm) आणि विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ मोठे असते (5-15 m²/g), जे मॅट्रिक्समध्ये त्याच्या एकसमान फैलावसाठी फायदेशीर असते.
च्या कणाचा आकार3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटतुलनेने मोठे आहे (सामान्यत: 5-20μm), परंतु अल्ट्राफाइन उत्पादने विशेष प्रक्रियेद्वारे देखील तयार केली जाऊ शकतात.
दोन्ही प्रकारचे झिंक बोरेट अनेक यंत्रणांद्वारे ज्वालारोधक प्रभाव टाकतात, परंतु भिन्न फोकससह:
झिंक बोरेट मोनोहायड्रेट:
· उष्मा शोषण निर्जलीकरण: निर्जलीकरण तापमान उच्च आहे, ज्या अनुप्रयोगांसाठी नंतरच्या टप्प्यात ज्वाला मंदता आवश्यक आहे
· काचेच्या संरक्षणात्मक थराची निर्मिती: निर्जलीकरणानंतर, ऑक्सिजन आणि उष्णता विलग करण्यासाठी B₂O₃ काचेचा थर तयार होतो.
कार्बनायझेशनला प्रोत्साहन द्या: ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड सारख्या ज्वालारोधकांसह लक्षणीय समन्वयात्मक प्रभाव आहे
3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेट:
· मल्टी स्टेज उष्णता शोषण: विस्तृत तापमान श्रेणीमध्ये उष्णता शोषून घेणे
· ज्वलनशील वायू पातळ करण्यासाठी क्रिस्टल पाणी सोडा
· व्युत्पन्न झिंक ऑक्साईडचा धुरावर प्रतिबंधात्मक प्रभाव पडतो
हॅलोजनेटेड फ्लेम retardants सह synergistic प्रभाव विशेषतः प्रमुख आहे
3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटउच्च बोरॉन सामग्री आणि अनन्य डीहायड्रेशन वैशिष्ट्यांमुळे धुराची निर्मिती रोखण्यासाठी मोनोहायड्रेट उत्पादनांपेक्षा हे सामान्यतः श्रेष्ठ आहे, ज्यामुळे ते विशेषतः धुराच्या घनतेसाठी कठोर आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनते.
उच्च तापमान प्रक्रिया पॉलिमर, जसे की अभियांत्रिकी प्लास्टिक (PA, PBT, इ.), त्यांच्या उच्च निर्जलीकरण तापमानामुळे.
· हलक्या रंगाची उत्पादने: सामान्यत: जास्त गोरेपणा (≥ 95%) असतो, कठोर रंग आवश्यकता असलेल्या उत्पादनांसाठी योग्य
· केबल सामग्री: ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड/मॅग्नेशियमसह उत्कृष्ट सहक्रियात्मक प्रभाव
· पारदर्शक किंवा अर्धपारदर्शक उत्पादने: उत्तम अपवर्तक निर्देशांक जुळणारे
पीव्हीसी आणि हॅलोजन असलेली प्रणाली: हॅलोजनसह लक्षणीय सिनर्जिस्टिक फ्लेम रिटार्डंट प्रभाव
· रबर उत्पादने: रबर व्हल्कनायझेशन प्रक्रियेसाठी मल्टी-स्टेज डिहायड्रेशन वैशिष्ट्ये अधिक योग्य आहेत
· अग्निरोधक कोटिंग: उच्च बोरॉन सामग्री आग प्रतिरोधक कामगिरी प्रदान करते
टेक्सटाइल फ्लेम रिटार्डंट उपचार: कमी तापमानाचा फ्लेम रिटार्डंट इफेक्ट अधिक चांगला असतो
उच्च धूर दाबण्याची आवश्यकता असलेली ठिकाणे: जसे की भुयारी मार्ग, जहाजे आणि इतर अंतर्गत साहित्य
प्रक्रिया तापमान <220℃: 3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटला प्राधान्य दिले पाहिजे
· प्रक्रिया तापमान 220-280℃: दोन्ही पर्याय उपलब्ध आहेत, इतर आवश्यकतांनुसार निवडा
प्रक्रिया तापमान>280℃: झिंक बोरेट मोनोहायड्रेट निवडले पाहिजे
अजैविक ज्वालारोधक (ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड/मॅग्नेशियम) सह एकत्रित: झिंक बोरेट मोनोहायड्रेटचे सहसा चांगले परिणाम होतात
हॅलोजनेटेड फ्लेम रिटार्डंट्ससह एकत्रित केल्यावर, 3.5 हायड्रेटेड झिंक बोरेटचा समन्वयात्मक प्रभाव अधिक लक्षणीय असतो
त्याच्या लहान कणांच्या आकारामुळे, झिंक बोरेट मोनोहायड्रेटचा सामान्यतः सामग्रीच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर कमी प्रभाव पडतो, तर 3.5 हायड्रेट उत्पादनास बारीक फैलाव उपचार आवश्यक असू शकतात.
मोनोहायड्रेट आणि 3.5-हायड्रेट झिंक बोरेट हे रसायनशास्त्रातील दोन भिन्न संयुगे आहेत, "पाणी सामग्री" मध्ये साध्या फरकापेक्षा.
