پی وی سی کیبلز میں 3.5 ہائیڈریٹڈ زنک بوریٹ کو عام طور پر شعلہ ریٹارڈنٹ کے طور پر کیوں استعمال کیا جاتا ہے؟

پولی وینیل کلورائد (PVC) کیبل کی موصلیت اور میان کے مواد کے لیے غالب انتخاب ہے، اور اس کی شعلہ retardant خصوصیات کا براہ راست تعلق پاور سسٹم کے محفوظ آپریشن سے ہے۔ متعدد شعلہ retardants کے درمیان،3.5 ہائیڈریٹڈ زنک بوریٹ (2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O)پیویسی کیبل فارمولیشنز میں ایک اہم جزو بن گیا ہے۔ یہ مضمون منظم طریقے سے اس انتخاب کے پیچھے سائنسی بنیادوں کا تجزیہ کرے گا۔

I. شعلہ retardant طریقہ کار کی کیمیائی بنیاد: کثیر موڈ synergistic اثر

1.1 تھرمل سڑن کے مرحلے میں پانی کی کمی اور حرارت جذب کرنے کا عمل

3.5% ہائیڈریٹڈ زنک بوریٹ (تقریبا 14.5%) کے کرسٹل پانی کے مواد کو اس کے تھرمل سڑنے والے درجہ حرارت اور PVC کے ابتدائی سڑنے والے درجہ حرارت (تقریبا 200-300 ° C) کے درمیان ایک مثالی میچ حاصل کرنے کے لئے بالکل ٹھیک ڈیزائن کیا گیا ہے۔ جب کیبل آگ کے ذریعہ کا سامنا کرتی ہے، زنک بوریٹ 210-320 ° C کے درجہ حرارت کی حد میں کرسٹل پانی جاری کرتا ہے

Zn₂B₆O₁₁·3.5H₂O → Zn₂B₆O₁₁ + 3.5H₂O↑

یہ عمل بڑی مقدار میں حرارت جذب کرتا ہے (تقریبا 280 J/g کی پانی کی کمی کا انتھالپی)، مؤثر طریقے سے مواد کی سطح کے درجہ حرارت کو کم کرتا ہے اور PVC رال میٹرکس کے تھرمل انحطاط کی شرح میں تاخیر کرتا ہے۔ ہائیڈریشن کی اعلی شکلوں جیسے کہ 5-ہائیڈریٹ اور 7-ہائیڈریٹ کے مقابلے میں، 3.5 ہائیڈریٹ کی ڈی ہائیڈریشن ٹمپریچر ونڈو زیادہ درست ہے، جو قبل از وقت ڈی ہائیڈریشن یا ڈی ہائیڈریشن میں تاخیر کی وجہ سے ہونے والے تحفظ کے اندھے دھبوں سے بچتا ہے۔

1.2 شیشے والی حفاظتی پرت کی تشکیل کا طریقہ کار

ڈی ہائیڈریٹڈ اینہائیڈروس زنک بوریٹ (Zn₂B₆O₁₁) 400-500 °C پر پگھلتا ہے اور PVC کے گلنے سے پیدا ہونے والے ہائیڈروجن کلورائڈ (HCl) کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے:

Zn₂B₆O₁₁ + 12HCl → 2ZnCl₂ + 6BCl₃ + 6H₂O

تیار کردہ ZnCl₂ اور BCl₃ PVC کے کراس لنکنگ ری ایکشن کو فروغ دینے کے لیے لیوس ایسڈ کیٹالسٹ کے طور پر کام کرتے ہیں، جس سے کاربن کی توسیع شدہ تہہ بنتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، بوران آکسائیڈ 700 ڈگری سینٹی گریڈ سے زیادہ درجہ حرارت پر چپکنے والے B₂O₃ گلاس میں تبدیل ہو جاتا ہے۔

2BCl₃ + 3H₂O → B₂O₃ + 6HCl

شیشے کا جسم کاربن کی تہہ کی سطح کو ڈھانپتا ہے، جس سے ایک گھنے حفاظتی رکاوٹ بنتی ہے۔ اس کی متحرک واسکاسیٹی (10³-10⁴ Pa·s) شعلے کے درجہ حرارت پر آکسیجن کے داخل ہونے اور حرارت کی منتقلی کو مؤثر طریقے سے روک سکتی ہے۔

Ⅱ پیویسی سسٹم کے ساتھ منفرد مطابقت اور ہم آہنگی کا اثر

2.1 ایسڈ کیپچر ایجنٹ فنکشن کی اصلاح

PVC pyrolysis سے خارج ہونے والا HCl نہ صرف مواد کے انحطاط کو تیز کرتا ہے بلکہ سنکنرن اور زہریلا دھواں بھی پیدا کرتا ہے۔زنک بوریٹمؤثر طریقے سے HCl کو دو قدمی رد عمل کے ذریعے پکڑتا ہے:

1. پرائمری کیپچر: سطح کے ہائیڈروکسیل گروپ HCl کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں تاکہ ZnCl ₂ اور بورک ایسڈ پیدا کریں۔

2. ثانوی کیپچر: پیدا ہونے والا بورک ایسڈ HCl کے ساتھ مزید رد عمل ظاہر کرتا ہے اور BCl₃ بناتا ہے۔

3.5 ہائیڈریٹڈ زنک بوریٹ کا ہر تل نظریاتی طور پر 43.7% کی گرفت کی صلاحیت کے ساتھ 12 مول HCl استعمال کر سکتا ہے۔ روایتی شعلہ مزاحمت جیسے ایلومینیم ہائیڈرو آکسائیڈ (صرف 33%) کے مقابلے میں، اس کی یونٹ ماس ایسڈ نیوٹرلائزیشن کی کارکردگی میں 32% اضافہ ہوا ہے۔

2.2 اینٹیمونی ٹرائی آکسائیڈ کے ساتھ ہم آہنگی میں اضافہ

PVC کیبلز کی تشکیل میں، زنک بوریٹ Sb₂O₃ کے ساتھ ایک اہم ہم آہنگی کا اثر ظاہر کرتا ہے:

Zn₂B₆O₁₁ + Sb₂O₃ + HCl → ZnSb₂O₅+ بوروسیلیکیٹ گلاس مرحلہ

پیدا شدہ زنک اینٹیمونی اسپنل (ZnSb₂O₅) اعلی تھرمل استحکام (>1000°C) اور مضبوط کیٹلیٹک کاربنائزیشن کی صلاحیت کی خصوصیات رکھتا ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ جب زنک بوریٹ کو Sb ₂ O3 کے ساتھ 3:2 بڑے تناسب میں ملایا جاتا ہے، تو حد آکسیجن انڈیکس (LOI) کو 28% سے بڑھا کر 34% کیا جا سکتا ہے، اور دھوئیں کی کثافت کو 40% تک کم کیا جا سکتا ہے۔

2.3 مادی میکانی خصوصیات پر کم سے کم اثر

اسی طرح کے ذرہ سائز کے ساتھ شعلہ retardants کے مقابلے میں، 3.5 ہائیڈریٹڈ زنک بوریٹ کی Mohs سختی صرف 2.5 ہے، جو کہ سلیکا (7.0) جیسے فلرز سے بہت کم ہے۔ اس کی شیٹ نما کرسٹل شکل (اوسط ذرہ سائز 1-3 μm، پہلو کا تناسب 8-15) PVC میٹرکس میں "کارڈ جیسا" اسٹیک بنا سکتا ہے۔ جب 15-20 پی ایچ آر کی خوراک میں شامل کیا جاتا ہے:

تناؤ کی طاقت برقرار رکھنے کی شرح>85%

وقفے پر لمبا ہونا صرف 12-18% تک کم ہوتا ہے

· اخراج کے عمل کی صلاحیت پر اثر شعلہ retardants جیسے میگنیشیم ہائیڈرو آکسائیڈ کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم ہے

Ⅲ 3.5 ہائیڈریشن فارم کے انجینئرنگ فوائد

3.1 تھرمل استحکام اور پروسیسنگ ونڈو کے درمیان توازن

ہائیڈریشن کی مختلف ڈگریوں کے ساتھ زنک بوریٹ کی کارکردگی کا موازنہ:

3.5 پروسیسنگ کے دوران پانی کی کمی کی وجہ سے سوراخوں اور سطح کے نقائص سے بچنے کے لیے PVC (170-190°C) کے روایتی اخراج درجہ حرارت پر ہائیڈریٹس مستحکم رہتے ہیں۔

3.2 برقی کارکردگی کی گارنٹی

جب زنک بوریٹ (ε _r=4.2-4.8) کا ڈائی الیکٹرک مستقل PVC میٹرکس (ε _r=4.0-4.5) کے قریب ہوتا ہے، اور اس کی تہہ دار ساخت کو برقی میدان کی سمت کے متوازی ترتیب دیا جاتا ہے:

· 10 ¹⁴Ω· سینٹی میٹر سے زیادہ حجم کی مزاحمت کو برقرار رکھیں

· ڈائی الیکٹرک نقصان ٹینجنٹ ویلیو میں اضافہ 0.002 سے کم ہے۔

· کیبل کیپیسیٹینس کی یکسانیت پر کم سے کم اثر پڑتا ہے۔

3.3 ماحولیاتی اور حفاظتی خصوصیات کے دوہری فوائد

ماحول دوستی:

شدید زبانی زہریلا ایل ڈی50>5000 ملی گرام/کلوگرام (اصل غیر زہریلا سطح)

ہالوجنز، بھاری دھاتیں (سیسا، کیڈمیم، کرومیم وغیرہ) پر مشتمل نہیں ہے

· دہن کی مصنوعات میں CO کی پیداوار میں 35 فیصد کمی (روایتی شعلہ retardant نظام کے مقابلے)

دھواں دبانے کا طریقہ کار:

زنک بوریٹ PVC میں الیفاٹک ٹکڑوں کی بجائے خوشبو دار کاربن ڈھانچے کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے، دھوئیں کے ذرات کے نیوکلیشن تھریشولڈ درجہ حرارت کو 350°C سے 480°C تک بڑھاتا ہے اور دھوئیں کی کثافت (NBS طریقہ) کو 50-60% تک کم کرتا ہے۔

Ⅳ خصوصی درخواست کے منظرنامے۔

· کم دھواں اور ہالوجن سے پاک ضروریات: زنک بوریٹ کی خوراک کو 25 فی گھنٹہ تک بڑھانا، میگنیشیم ہائیڈرو آکسائیڈ (40 پی ایچ آر) کے ساتھ مل کر، IEC 61034 دھوئیں کی کثافت حاصل کر سکتا ہے<200

· اعلی گرمی کی مزاحمت کی سطح (105 ° C): ٹرائیمیلیٹک ایسڈ ایسٹر پلاسٹائزر کا استعمال کرتے ہوئے، زنک بوریٹ کی سطح کو سائلین کپلنگ ایجنٹ کے ساتھ علاج کیا جاتا ہے، اور تھرمل عمر بڑھنے کے بعد لمبائی برقرار رکھنے کی شرح> 70٪ پر برقرار رہتی ہے۔

نتیجہ:

کی درخواست3.5 ہائیڈریٹڈ زنک بوریٹPVC کیبلز میں شعلہ retardant سائنس میں "ملٹی میکانزم سینرجی" اور "کارکردگی کے توازن" کے بنیادی خیالات کی عکاسی ہوتی ہے۔ اس کا درست کرسٹل پانی کا مواد، تیزاب کو پکڑنے کی بہترین صلاحیت، اینٹیمونی پر مبنی شعلہ retardants کے ساتھ موثر ہم آہنگی، اور مواد کی برقی اور مکینیکل خصوصیات پر کم سے کم اثر اسے جدید کیبل شعلہ ریٹارڈنسی، کم دھواں، غیر زہریلے پن، اور اعلیٰ ریٹیلیبلٹی کی جامع ضروریات کو پورا کرنے کے لیے ایک مثالی انتخاب بناتا ہے۔