Kemični element magnezijev hidroksid (Mg(OH)₂) ni močna baza; je šibek, ker v vodi ne razpade popolnoma. Močne baze, kot je natrijev hidroksid, popolnoma ionizirajo, magnezijev hidroksid pa se raztopi le v majhnih količinah. Počasi sprošča hidroksidne ione, ki nastavijo blago raven pH okoli 10–11. Zaradi njegove regulirane alkalnosti je zelo uporaben v industrijskih okoljih, kjer je potrebna nežna nevtralizacija. Ko je površinaModificiran magnezijev hidroksidobdelan s spojnimi sredstvi ali maščobnimi kislinami, ohrani svoje šibke bazične lastnosti, hkrati pa izboljša svojo disperzijo in združljivost v polimernih sistemih. Zaradi tega je material, ki postaja vse bolj priljubljen v industriji za zaviranje gorenja in obdelavi okolja.
Razumevanje magnezijevega hidroksida kot baze
Kemija za klasifikacijo šibke baze
Najpomembnejša razlika med močnimi in šibkimi bazami je, kako se razpadejo, ko jih pomešamo z vodo. Pri sobni temperaturi ima magnezijev hidroksid konstanto produkta topnosti približno 1,8 × 10⁻¹¹, kar pomeni, da se ga zelo malo raztopi in tvori hidroksidne ione. Ta omejena topnost neposredno vpliva na to, kako bazična je. Magnezijev hidroksid najde ravnovesje v vodi, tako da večina materiala ostane togega, medtem ko sčasoma počasi sprošča hidroksidne ione. Po drugi strani pa močne baze, kot sta kalijev hidroksid ali suspenzija kalcijevega hidroksida, popolnoma razpadejo in takoj naredijo okolje, ki je zelo bazično.
Lastnost šibke baze cenijo industrijski kemiki, ker deluje kot blazina, ne da bi bila tako agresivna in strupena kot močne baze. Ker ima blago pH območje, se lahko magnezijev hidroksid uporablja v situacijah, ko je treba upravljati nevtralizacijo. Proizvajalci kablov, ki uporabljajo kemikalije brez-dima,-brez halogenov, na primer, kako alkalnost materiala pomaga ohranjati polimerne verige stabilne med obdelavo pri visokih-temperaturah, ne da bi poškodovali občutljive dodatke.
Praktične posledice v industrijskih okoljih
Ker je magnezijev hidroksid šibka baza, ima resnične koristi za poslovne operacije v industrijskih okoljih. Njegova metoda počasnega sproščanja ionov omogoča predvidljivost hitrosti reakcij v čistilnih napravah za odpadne vode, kjer lahko hitre spremembe pH ustavijo procese biološkega čiščenja ali povzročijo nastanek neželenih kemikalij. Jeklarne in elektrarne, ki uporabljajo sisteme za razžveplanje dimnih plinov, imajo koristi od sposobnosti materiala, da zmanjša žveplov dioksid, ki je kisel, ne da bi okolje postalo preveč alkalno, kar bi poškodovalo opremo.
Ko inženirji izdelujejo ognje{0}}odporne mešanice, vedo, kako ta upravljana bazičnost vpliva na pretok polimerov. Ko se magnezijev hidroksid ekstrudira pri temperaturah med 200 in 340 stopinjami, endotermno razpade, pri čemer prevzame veliko toplotne energije, medtem ko odda vodno paro. Ostanek magnezijevega oksida ima šibko bazičnost, ki lahko pobere kisle razgradne produkte iz gorečih polimerov, kar pomaga zadržati dim. Zaradi toplotne razgradnje in šibke osnovne kemije je material več kot le polnilo; sodelujejo pri izdelavi večnamenskega dodatka.
Kaj je modificiran magnezijev hidroksid in kako deluje?
Tehnologije površinske obdelave
Modificiran magnezijev hidroksidje naprednejša različica osnovnega materiala, ki rešuje osnovne težave s tem, kako narediti hidrofilne kovinske delce in hidrofobne organske polimere delovati skupaj. Proizvajalci uporabljajo različne metode čiščenja površin, da spremenijo način interakcije delcev med seboj. Silanska spojna sredstva gradijo kemične mostove med hidroksilnimi skupinami na površinah magnezijevega hidroksida in polimernimi verigami. Ti mostovi tvorijo kovalentne vezi, ki izboljšajo mehanske lastnosti končnega kompozita. Titanatna veziva imajo podobne lastnosti za oprijem na površine, vendar so boljša pri ohranjanju stabilnosti pri visokih temperaturah.
Obdelava s stearinsko kislino je drugačna, ker delce prekrije s plastjo lepljivih maščobnih kislin, zaradi česar se med obdelavo taline nemoteno premikajo. Ta način spreminjanja zmanjša silo, potrebno v dvo-ekstrudorjih, kar omogoča uporabo več polnila, ne da bi to vplivalo na sposobnost obdelave. Aktivacijski indeks, ki je običajno nad 98 % pri vrhunskih vrstah, meri, koliko površine je pokrito. Testni laboratoriji merijo ta parameter s štetjem števila delcev, ki sedijo na vrhu vode. Material, ki ni bil pravilno obdelan, potone, ker še vedno privlači vodo.
Kemijske raztopine so izboljšane z metodami mikronizacije, ki znižajo srednji premer delcev na 0,8 do 2,0 mikrona (vrednosti D50). To zmanjšanje velikosti poveča specifično površino, hkrati pa zagotavlja, da imajo ekstrudirane žice in oblikovani deli gladko površino. Ko se kemična sprememba in inženiring delcev uporabljata skupaj, izboljšata učinkovitost na načine, ki jih nobena metoda ne bi mogla sama.
Mehanizmi za izboljšanje učinkovitosti
Ko preklopite z normalnih na modificirane, se magnezijev hidroksid v polimernih strukturah obnaša zelo drugače. Zaradi vodikove vezi med površinskimi hidroksilnimi skupinami se delci, ki niso bili spremenjeni, zlepijo skupaj. Zaradi tega nastanejo kepe, ki delujejo kot točke koncentracije napetosti v oblikovanih delih. Površinski postopek preprečuje, da bi se ti delci zlepili, tako da se lahko enakomerno razporedijo v talino polimera. Ta boljša porazdelitev poveča površino med površinami, ki lahko absorbirajo toploto med gorenjem.
Ko izvedete kombiniranje in iztiskanje, postanejo prednosti predelave jasne. Vrednosti absorpcije olja pod 35 g/100 g so vidne pri modificiranih kvalitetah, medtem ko so vrednosti nad 50 g/100 g vidne pri surovinah. Manjša absorpcija olja neposredno povzroči manjšo potrebo po mehčalcu in boljše lastnosti tečenja taline. Proizvajalci kablov jih lahko obremenijo do 60–65 % teže, ne da bi se morali ukvarjati s spremembami v lepljivosti, ki bi preprečile pravilno oblikovanje izolacijske plasti. Hidrofobna površina preprečuje vpijanje vode med shranjevanjem, zato končne žice ohranijo svoje električne lastnosti brez nevarnosti razpada dielektrika zaradi vpijanja vode.
Drug pomemben vidik učinkovitosti je ohranjanje mehanskih lastnosti. Ko pravilno modificiran magnezijev hidroksid vmešamo v matrike iz polietilena ali etilen-vinil acetata (EVA), natezna trdnost običajno pade le za 15-20 %, tudi če so prisotne visoke obremenitve polnila. To je v nasprotju s padci za 40–50 %, ko materiali niso enakomerno porazdeljeni. Proizvajalci izdelkov lahko hkrati izpolnjujejo standarde za zaviranje gorenja in standarde fizične zmogljivosti, ker je ohranjena mehanska celovitost.
Ključne industrijske uporabe modificiranega magnezijevega hidroksida
Implementacija industrije žic in kablov
Največ površinsko obdelanih zaviralcev gorenja magnezijevega hidroksida uporablja industrija nizko-nič{1}}halogenske žice (LSZH). Specifikacije za kable morajo biti izpolnjene tako, da proizvajajo malo dima in brez škodljivih kemičnih plinov med požari v podzemnih železnicah, ladjah in podatkovnih centrih. Formulatorji lahko izpolnijo te stroge zahteve zModificiran magnezijev hidroksidpri tem pa ohranja prožnost in električno izolacijo, ki sta potrebna za namestitev in dolgoročno-uporabo.
Večino časa je zaviralec gorenja pomešan z EVA, poliolefinskimi elastomeri ali linearnim polietilenom nizke-gostote kot glavnim materialom. Sprememba poskrbi za enakomerno porazdelitev delcev v izolacijo in zunanje plasti. To ustavi ustvarjanje prevodnih poti, ki bi zmanjšale električni upor. Endotermna razgradnja materiala vzame energijo zgorevanja med preskusi navpičnega gorenja UL 94 ali odčitki omejenega kisikovega indeksa (LOI). Hkrati vodna para, ki se sprošča iz materiala, razredči vnetljive pline. Rezultati testa vedno kažejo vrednosti LOI višje od 28%, kar pomeni, da bo ogenj ugasnil sam od sebe na normalnem zraku.
Proizvajalcem kablov za zelene energetske industrije je zelo všeč, kako material pomaga pri dolgoročni-zanesljivosti. Za fotovoltaične nastavitve in povezave vetrnih elektrarn morajo biti kabelski sistemi sposobni preživeti zunaj desetletja, ne da bi se pokvarili. Ker ostanek razgradnje magnezijevega oksida ni reaktiven, ne nastane kislina, ki bi sčasoma razjedla bakrene žice.
Inženirska plastika za avtomobile in elektroniko
Rast električnih vozil je povečala potrebo po ognje{0}}odporni inženirski plastiki v ohišjih baterij, priključkih za polnjenje in delih, ki distribuirajo moč. Ocene UL 94 V-0 so dosežene z mešanicami polipropilena in poliamida-6, ki vsebujejo modificiran magnezijev hidroksid. Te mešanice ohranjajo tudi udarno trdnost, potrebno za varnostne standarde avtomobilov. Površinska obdelava omogoča, da te visokotemperaturne smole, ki jih je mogoče obdelati pri 240–280 stopinjah, sprejmejo dovolj polnila, da so negorljive, ne da bi se vezivo razgradilo pri visokih temperaturah.
Podjetja, ki izdelujejo elektroniko, izberejo materiale, ki se uporabljajo za izdelavo ohišij za vire energije, odklopnike in industrijsko krmilno opremo. Ognjevarnost in električna izolacija delujeta skupaj za izpolnjevanje dveh varnostnih potreb, zlasti v primerih, ko veljajo standardi IEC 60950 ali IEC 61010. Halogenirani zaviralci gorenja lahko tvorijo jedke pline, ki poškodujejo občutljive električne dele, ko se segrejejo, vendar magnezijev hidroksid pusti za sabo le neškodljive ostanke.
Uporaba v gradbeništvu in okolju
Pri izdelavi aluminijevih kompozitnih plošč (ACP) za zunanjost stavb se v formulah jedra uporablja veliko magnezijevega hidroksida z drobnimi-delci. Gradbeni predpisi po vsem svetu vedno bolj zahtevajo, da imajo visoki{2}}fasadni materiali požarni razred A2 ali B1. Spremenjeni zaviralec gorenja omogoča, da materiali jedra opravijo te teste, hkrati pa ohranjajo trdnost lupljenja med polimernim jedrom in kovinskimi oblogami. Površinska obdelava prepreči vpijanje vode, kar bi v življenjski dobi zgradbe oslabilo vezi.
Čistilne naprave uporabljajo šibke osnovne lastnosti materiala za spreminjanje pH in zbiranje težkih kovin. Pogosto je treba tokove industrijskih odpadkov iz rudarjenja, čiščenja kovin ali izdelave kemikalij nevtralizirati, preden se lahko sprostijo. Upravljano sproščanje alkalnosti preprečuje, da bi bil pH previsok, hidroksidni ioni pa spremenijo raztopljene kovine v trdne hidrokside. Nastalo blato se usede bolje kot blato obdelano z živim apnom ali natrijevim hidroksidom, kar pomeni, da je za čistilnik potrebno manj prostora.
Primerjava in premisleki o nabavi
Analiza učinkovitosti materiala
Ko vodje nabave preučujejo izbire zaviralcev gorenja, morajo pretehtati tehnično zmogljivost glede na stabilnost dobave in strukturo stroškov. Namesto magnezijevega hidroksida se največkrat uporablja aluminijev trihidrat (ATH), ker je cenejši za 20 do 30 odstotkov. Toda ATH se razgradi pri približno 200 stopinjah, zato se lahko uporablja samo s plastiko, ki deluje pod to temperaturo. Modificiran magnezijev hidroksidostane stabilen do 340 stopinj, kar daje inženirjem veliko prednost pri delu s termoplasti in materiali, ki jih je treba obdelovati pri visokih temperaturah. Ker je to temperaturno okno daljše, lahko mešalci uporabljajo težje delovne pogoje, ne da bi se materiali prehitro razgradili.
Antimonov trioksid je že dolgo glavna sestavina elektronskih-zmesi za zaviranje gorenja, zlasti v halogeniranih sistemih, kjer dobro deluje z bromovimi ali klorovimi spojinami. Okoljski zakoni, kot sta RoHS in REACH, so povzročili stalen padec tržnega deleža, saj podjetja iščejo možnosti, ki ne vsebujejo halogenov. Če se uporablja na pravi način, daje modificirani magnezijev hidroksid plamenom enako učinkovitost kot čisti magnezijev hidroksid, ne da bi pri tem nastajali škodljivi stranski produkti. Formulacije je treba ponovno -optimizirati za spremembo, vendar sposobnost končnega izdelka, da izpolnjuje stroge okoljske standarde, pogosto povzroči, da se naložba v razvoj splača.
Cinkov borat se uporablja v posebnih situacijah, kjer mora biti električna zaščita odporna na sledenje. Čeprav deluje pri nižjih stopnjah obremenitve, ne more zaustaviti dima tako dobro kot magnezijev hidroksid. Mnogi formulatorji uporabljajo mešanice, ki dobro delujejo skupaj. Na primer, cinkov borat pomaga pri gorenju materiala pri obremenitvi 5–10 %, medtem ko modificirani magnezijev hidroksid zaustavi plamen in dim pri obremenitvi 50–60 %. Ta mešana metoda izboljša merila stroškov in učinkovitosti.
Razvoj strategije pridobivanja virov
Če želite zgraditi močne dobavne verige za modificiran magnezijev hidroksid, morate natančno preučiti, kaj lahko vsak ponudnik stori na številnih različnih področjih. Iskanje pravih surovin je prvi korak pri zagotavljanju, da je kakovost vedno enaka. Dobavitelji, ki delajo z mineralom brucit, morajo dokazati, da imajo varne zaloge rude s stabilno kemično sestavo. Spremembe v količini magnezija, kalcija ali železa v izdelku neposredno vplivajo na to, kako bel in čist je izdelek. Metode kemične sinteze, ki kot surovine uporabljajo magnezijev oksid ali magnezijev klorid, so običajno dražje, vendar vam omogočajo več nadzora nad sestavo.
Obdelovalna infrastruktura pove ponudnikom, ali lahko ves čas ohranjajo enotno velikost delcev in visoko kakovost površinske obdelave. Veliko denarja je treba porabiti za jet rezkalne stroje, natančne sortirne sisteme in specializirane reaktorje za modifikacijo površin. Pomembne so tudi veščine tehnične podpore. Dobavitelji bi morali imeti možnost pomagati pri kemičnem ustvarjanju, pritrjevanju med poskusi obdelave in analitičnimi testi, da zagotovijo izpolnjevanje specifikacij. Profesionalni ponudniki morajo biti sposobni opraviti vsaj teste aktivacijskega indeksa, lasersko difrakcijsko analizo delcev in termogravimetrično analizo kot del njihovega nadzora kakovosti.
Ker imajo drobni praškasti materiali nizko nasipno gostoto, je treba logistično načrtovanje izvajati previdno. Strategije za optimizacijo posod, pravila za zaščito pred vlago in sistemi za upravljanje zalog preprečujejo, da bi se stvari pokvarile med skladiščenjem. Kupci s podjetji po vsem svetu imajo pogosto koristi, če imajo dobavitelji območne distribucijske centre odprte, da skrajšajo čakalne dobe in stroške prevoza. Ko ljudje govorijo o obsegu, bi morali govoriti o več kot le o cenovnih razredih. Govoriti bi morali tudi o obljubah o dodelitvi za čase, ko je ponudba omejena.
Zaključek
Magnezijev hidroksid je vsekakor šibka baza, ker se v vodi ne topi zlahka in kontrolirano sprošča hidroksidne ione. Zaradi tega se razlikuje od močnih osnov v vedenju kemije in v resničnem življenju.Modificiran magnezijev hidroksidtemelji na teh osnovnih lastnostih z oblikovanjem površine naravno-vodoljubnega materiala, da deluje s polimeri in se uporablja v težkih industrijskih okoljih.
Ker je toplotno stabilen, ne proizvaja dima in je okolju prijazen, je material najboljša izbira za zaviranje gorenja pri izdelavi žice, inženirski plastiki in gradbenih materialih. Razumevanje tehničnih podrobnosti, ki vplivajo na delovanje, presojanje dobaviteljevih veščin poleg cene in zavedanje, kako pravne spremembe povečujejo uporabo materiala, so pomembni deli uspešnega naročanja.
pogosta vprašanja
Ali se lahko magnezijev hidroksid uporablja v farmacevtskih aplikacijah?
Medtem ko se magnezijev hidroksid uporablja kot antacid v potrošniških zdravstvenih izdelkih, ta stran govori le o tem, kako se uporablja v industriji. Namesto standardov čistosti USP, potrebnih za farmacevtsko uporabo, se industrijske specifikacije osredotočajo na stvari, kot so porazdelitev velikosti delcev, kako dobro delujejo površinske obdelave in toplotna stabilnost. Čeprav razredi, ki zavirajo gorenje, uporabljajo kemikalije za spreminjanje površine, te kemikalije niso varne za prehrano ljudi.
Kako se modificiran magnezijev hidroksid primerja z antimonovim trioksidom glede zaviranja gorenja?
Zaviranje gorenja se doseže z antimonovim trioksidom s postopki lovilca radikalov v plin-fazi, ki običajno potrebujejo halogenske sinergiste. Modificiran magnezijev hidroksid zaradi svoje endotermne razgradnje in fizikalnega redčenja učinkovito deluje v sistemih brez-halogenov. Sistemi,-ki temeljijo na antimonu, morda potrebujejo nižje ravni obremenitve, vendar jih je zaradi okoljskih pravil vse težje uporabljati. Po drugi strani pa magnezijev hidroksid ni omejen na ta način in se razgradi v ne-strupene snovi.
Kateri dejavniki določajo cene za množična naročila?
Cenovne strukture upoštevajo, kako se pridobivajo surovine, kako zapletena je predelava, zahteve glede velikosti delcev in kakovost površinske obdelave. Kemično oblikovane vrste so dražje od mineralno-predelanih, ker so bolj čiste in imajo boljši nadzor nad delci. Obravnava naročil, ki zahtevajo vrednosti D50 pod 1,5 mikrona ali aktivacijske indekse nad 98 %, stane več. Na pogajanja o končnih cenah z dobavitelji vplivajo obljube glede količine, prilagodljivost dobavnih rokov in potreba po strokovni pomoči.
Partnerstvo s tehnologijo Henghao za vaše potrebe po modificiranem magnezijevem hidroksidu
Henghao Technology Development (Hangzhou) Co., Ltd. proizvajalcem v 33 državah že več kot 20 let zagotavlja industrijske -zaviralce gorenja in uporabna polnila. Naša strokovna ekipa natančno ve, kaj potrebujejo izdelovalci kablov, mešalniki in proizvajalci industrijske plastike, da izpolnijo mednarodne varnostne standarde in zagotovijo nemoten potek proizvodnje. Zadolženi smo za celotno dobavno verigo, od iskanja surovin do obdelave površinskih modifikacij. Stopite v stik z našo ekipo inženirjev aplikacij nainfo@henghaopigment.comgovoriti o programih ocenjevanja vzorcev, specifikacijah po meri in pogojih pogodbe o dobavi, ki vam bodo pomagali izstopati kot najboljši ponudnik modificiranega magnezijevega hidroksida na vaših trgih.
Reference
1. Rothon, RN (2017). Polnila za aplikacije polimerov: izdelava, lastnosti in zmogljivost, Referenčna serija polimerov in polimernih kompozitov, Springer International Publishing.
2. Hull, TR in Kandola, BK (2009). Ognjevarnost polimerov: nove strategije in mehanizmi, Royal Society of Chemistry Publishing.
3. Laoutid, F., Bonnaud, L., Alexandre, M., Lopez-Cuesta, JM, in Dubois, P. (2009). "Nove možnosti v ognjevarnih polimernih materialih: od osnov do nanokompozitov," Materials Science and Engineering R: Reports, zvezek 63, številke 3-6.
4. Wypych, G. (2016). Polnila: lastnosti in optimizacija delovanja, ChemTec Publishing, Toronto.
5. Morgan, AB in Wilkie, CA (2014). Priročnik o ne-halogeniranih zaviralcih gorenja, John Wiley & Sons, New Jersey.
6. Hornsby, PR (2001). »Uporaba magnezijevega hidroksida kot zaviralca ognja in-dodatka za dušenje dima za polimere,« Ogenj in materiali, zvezek 18, številka 5.
