Неорганические частицы обладают целым рядом преимуществ, включая нетоксичность, превосходную стабильность размеров, термостойкость и большую удельную площадь поверхности. Эти свойства способствуют повышению термической стабильности, механических характеристик и электропроводности антипиренов, одновременно снижая водопоглощение. Карбонат кальция, широко используемый в качестве наполнителя при модификации полимеров, обладает множеством преимуществ. К ним относятся жесткость, твердость, износостойкость, термостойкость и стабильность размеров композитных материалов. Он может значительно снизить производственные затраты. Эпический порошокпродвинутый шаровые мельницы, вальцовые мельницы, и воздушные классификаторы Мы гарантируем, что порошки карбоната кальция имеют точное строение. Они способны удовлетворить высокие требования в области огнезащитных применений. С нашими машины для нанесения покрытия на штифтовые мельницы и турбомельничные машины для нанесения покрытийМы также предлагаем модифицированный поверхностно карбонат кальция. Он может улучшить совместимость и эксплуатационные характеристики полимерных систем.
01 Механизм огнезащиты и область применения карбоната кальция
Карбонат кальция в основном используется в огнестойких полимерных композитах, модификации древесины/волокон и в составах покрытий. Механизм его огнезащитного действия можно суммировать в три основных направления:
Эндотермический эффект:
При высоких температурах карбонат кальция разлагается и поглощает значительное количество тепла, снижая температуру поверхности материала и замедляя горение. Реакция разложения выглядит следующим образом:
CaCO₃ → CaO + CO₂↑
Эта реакция помогает подавить повышение температуры материала, что затрудняет достижение точки воспламенения.
Эффект разбавления:
Карбонат кальция равномерно распределяется по всему материалу, снижая концентрацию горючих веществ. При значительном снижении концентрации легковоспламеняющихся веществ поддерживать горение становится сложнее.
Барьерный эффект:
Оксид кальция (CaO), образующийся в процессе разложения, формирует плотный защитный слой на поверхности материала, препятствуя контакту кислорода с горючим веществом, тем самым прерывая один из трех основных процессов горения. В то же время выделяющийся CO₂ дополнительно разбавляет окружающий кислород, способствуя подавлению пламени.
Кроме того, модифицированный карбонат кальция демонстрирует улучшенную совместимость с полимерами по сравнению со многими традиционными антипиренами. Их можно перерабатывать с использованием порошков Epic Powder. покрытие для штифтовой мельницы или турбомельничное покрытие технологии. При использовании наноразмерного карбоната кальция можно наблюдать дополнительные характеристики наноматериалов, что открывает еще больший потенциал в системах огнезащиты.
Тем не менее, некоторые эксперты утверждают, что карбонат кальция в основном действует как наполнитель-удлинитель с умеренным армирующим и огнезащитным эффектом, но его эффективность и термостойкость могут быть ограничены по сравнению с другими добавками.
Итак, каковы же реальные характеристики карбоната кальция в огнестойких материалах?
02. Основные области применения карбоната кальция в огнестойких материалах
(1) Композитные огнестойкие добавки
Гидроксид магния (ГГ) — популярный неорганический антипирен благодаря высокой температуре разложения (340–450 °C) и нетоксичным продуктам разложения (MgO и H₂O). Однако его плохая совместимость с полимерами и ограниченная механическая прочность ограничивают его применение.
В исследовании Го Ясиня и др. изучалось влияние сочетания карбоната кальция с гидроксидом магния в сополимерах этилена и винилацетата (ЭВА). Результаты показали, что добавление соответствующего количества CaCO₃ улучшает механические, электрические и огнезащитные свойства. При общей загрузке наполнителя 120 phr, состав, содержащий 10 phr CaCO₃, достиг оптимальных механических и огнезащитных характеристик: прочность на разрыв 11 МПа, относительное удлинение при разрыве 370% и кислородное число при прокаливании 30,5%. При этом 20 phr CaCO₃ обеспечили наилучшую электрическую изоляцию с диэлектрической прочностью 32,7 кВ/мм и объемным сопротивлением 8×10¹² Ом·м.
В Эпический порошок, наш Воздушные классификаторы и вальцовые мельницы обеспечивают точное распределение частиц по размерам и высокую чистоту, что позволяет создавать такие высокоэффективные составы.
(2) Огнестойкая силиконовая резина
Огнестойкие герметики аэрокосмического класса должны выдерживать воздействие пламени температурой 1100°C в течение как минимум 15 минут без проникновения. В работе У На и др. сравнивалось влияние карбоната кальция и гидроксида магния на механические, термические, огнезащитные и огнестойкие свойства силиконовой резины, отверждаемой примесями.
Интересно, что силиконовая резина с содержанием карбоната кальция 150 частей на 100 частей каучука по-прежнему не обладала самозатухающими свойствами. Однако при содержании всего 50 частей на 100 частей карбоната кальция она демонстрировала превосходную огнестойкость и препятствовала проникновению пламени. В отличие от этого, даже 150 частей на 100 частей каучука гидроксида магния не смогли предотвратить прогорание в течение 5 минут.
Разница заключается в особенностях термического разложения наполнителей и их совместимости с профилем горения силиконовой резины. Сочетание обоих наполнителей позволило получить силиконовую резину со сбалансированными армирующими свойствами, термостойкостью, огнестойкостью и огнезащитными свойствами.
Фотография обратной стороны силиконовой резины после 15 минут воздействия пламени.
(3) Огнестойкие герметики
Улучшение огнестойкости силиконовых герметиков часто ухудшает их механические свойства. Добавление большего количества огнестойких наполнителей может снизить эластичность и удлинение при разрыве, но недостаточная дозировка может привести к несоответствию стандартам безопасности. Кроме того, многие огнестойкие наполнители увеличивают вязкость, не придавая тиксотропных свойств, что часто приводит к получению густых, жидких составов.
Наночастицы карбоната кальция стали перспективным решением. Чжан Дандан и др. разработали огнестойкие силиконовые герметики, используя наночастицы CaCO₃ и осажденный диоксид кремния в качестве армирующих наполнителей. Когда содержание наночастиц CaCO₃ достигло 50%, а азотсодержащий антипирен FS-480D был добавлен в количестве 18%, герметик достиг огнестойкости FV-0 с превосходными механическими свойствами и тиксотропным поведением. По сравнению с осажденным диоксидом кремния, наночастицы CaCO₃ продемонстрировали лучшую совместимость с антипиреном.
В Эпический порошок, наш турбомельничные машины для нанесения покрытий позволяют проводить точную модификацию поверхности наночастиц карбоната кальция, улучшая дисперсию и совместимость в таких передовых составах.
(4) Огнестойкие волокна
Технология мокрого нанесения покрытий с использованием переработанных полиамидных волокон является экономически эффективным и высокопроизводительным методом производства текстильных материалов с покрытием, таких как этикеточная лента. Чен Чжицзе и др. модифицировали карбонат кальция кремний-фосфорным связующим агентом для улучшения дисперсии и придания огнестойкости. Модифицированный CaCO₃ продемонстрировал превосходную липофильность и позволил сформировать гладкие, пористые, тонкие полиамидные покрытия на ткани с заметными огнезащитными свойствами.
(5) Огнезащитные покрытия
Огнезащитные покрытия играют решающую роль в замедлении распространения огня и предоставлении времени для тушения пожара. Лян Юнтянь и др. обнаружили, что сочетание 60 частей карбоната кальция и 60 частей порошка слюды обеспечивает оптимальный вспучивающийся и огнезащитный эффект в порошковых покрытиях.
Влияние различных соотношений наполнителя на характеристики покрытия
| Функциональные наполнители | |||||
| Элемент | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Карбонат кальция/части | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| Порошок/детали слюды | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 |
| Эффект теплоизоляции за счет расширения/°C | 500 | 450 | 400 | 400 | 400 |
| Огнезащитный эффект | В0 | В0 | В0 | В1 | В1 |
| Прочность расширительного слоя | Не подвержен обрушению | Не подвержен обрушению | Не подвержен обрушению | Склонен к обрушению | Склонен к обрушению |
Карбонат кальция и гидроксид алюминия выделяют газы при горении, создавая вспучивающийся барьер с превосходной теплоизоляцией. В то же время, силикатные наполнители, такие как диоксид кремния и слюда, обеспечивают превосходную термостойкость, а пластинчатая структура слюды повышает прочность и твердость углеродного слоя. С учетом как эксплуатационных характеристик, так и стоимости, комбинация порошка карбоната кальция и слюды оказалась наиболее эффективной.
(6) Огнестойкие клеи
Силан-модифицированные полиэфирные клеи широко используются в строительстве и промышленности благодаря своей высокой адгезии и сбалансированным характеристикам. Юань Иньлунь и др. исследовали влияние различных соотношений полифосфата аммония (APP), измельченного карбоната кальция и нанокарбоната кальция на огнестойкость, механические свойства и удобоукладываемость.
Оптимальная рецептура — 160 частей APP на 100 частей смолы, 80 частей молотого карбоната кальция на 100 частей смолы и 80 частей нанокарбоната кальция на 100 частей смолы — обеспечила огнестойкость V-0 и соответствовала требованиям по вытеснению 25LM, демонстрируя синергетический потенциал сочетания нескольких типов наполнителей.
Заключение
Карбонат кальция — это гораздо больше, чем просто наполнитель, позволяющий снизить затраты. При правильной обработке и модификации — с использованием таких технологий, как... Эпический порошок's шаровые мельницы, вальцовые мельницы, Воздушные классификаторыи системах поверхностных покрытий — она становится универсальной функциональной добавкой, повышающей огнестойкость, механическую прочность и эффективность обработки широкого спектра материалов.
Независимо от того, занимаетесь ли вы разработкой высокоэффективных кабелей, герметиков, покрытий или композитных материалов, Эпический порошок предоставляет передовые решения для переработки минералов, необходимые для сохранения лидирующих позиций на рынке огнестойких материалов.
Эпический порошок
В Эпический порошокМы предлагаем широкий выбор моделей оборудования и разрабатываем индивидуальные решения, отвечающие вашим конкретным потребностям. Наша команда имеет более чем 20-летний опыт в обработке различных порошков. Компания Epic Powder специализируется на технологиях обработки мелкодисперсных порошков для горнодобывающей, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслей промышленности.
Свяжитесь с нами сегодня для бесплатной консультации и получения индивидуальных решений!
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с онлайн-представителем EPIC Powder. Зельда для любых дальнейших запросов».
— Джейсон Ван, Инженер