Các hạt vô cơ mang lại nhiều lợi ích, bao gồm không độc hại, độ ổn định kích thước tuyệt vời, khả năng chịu nhiệt cao và diện tích bề mặt riêng lớn. Những đặc tính này giúp tăng cường độ ổn định nhiệt, hiệu suất cơ học và độ dẫn điện của chất chống cháy, đồng thời giảm khả năng hấp thụ nước. Là một chất độn thường được sử dụng trong việc cải tiến polymer, canxi cacbonat có rất nhiều ưu điểm. Chúng bao gồm độ cứng, độ bền, khả năng chống mài mòn, khả năng chịu nhiệt và độ ổn định kích thước của vật liệu composite. Nó có thể làm giảm đáng kể chi phí sản xuất. Bột Epicnâng cao của máy nghiền bi, máy nghiền trục lăn, Và máy phân loại không khí Đảm bảo bột canxi cacbonat được chế tạo chính xác. Chúng có thể đáp ứng các yêu cầu khắt khe của các ứng dụng chống cháy. Với sản phẩm của chúng tôi, máy phủ kim Và máy phủ nghiền turboNgoài ra, chúng tôi cũng cung cấp canxi cacbonat biến tính bề mặt. Sản phẩm này có thể tăng cường khả năng tương thích và hiệu suất trong các hệ thống polymer.
01 Cơ chế chống cháy và giá trị ứng dụng của canxi cacbonat
Canxi cacbonat chủ yếu được sử dụng trong các vật liệu composite polyme chống cháy, cải tiến gỗ/sợi và công thức sơn phủ. Cơ chế chống cháy của nó có thể được tóm tắt trong ba tác động chính:
Hiệu ứng thu nhiệt:
Ở nhiệt độ cao, canxi cacbonat phân hủy và hấp thụ một lượng nhiệt đáng kể, làm giảm nhiệt độ bề mặt của vật liệu và làm chậm quá trình cháy. Phản ứng phân hủy là:
CaCO₃ → CaO + CO₂↑
Phản ứng này giúp ngăn chặn sự tăng nhiệt độ của vật liệu, khiến cho việc đạt đến điểm bắt lửa trở nên khó khăn hơn.
Hiệu ứng pha loãng:
Canxi cacbonat phân tán đều khắp vật liệu, làm loãng nồng độ các chất dễ cháy. Khi hàm lượng chất dễ cháy giảm đáng kể, quá trình cháy sẽ khó duy trì hơn.
Hiệu ứng rào cản:
Canxi oxit (CaO) được tạo ra trong quá trình phân hủy tạo thành một lớp bảo vệ dày đặc trên bề mặt vật liệu, ngăn oxy tiếp xúc với vật liệu dễ cháy—cắt đứt một trong ba yếu tố thiết yếu của quá trình cháy. Đồng thời, CO₂ được giải phóng làm loãng thêm lượng oxy xung quanh, góp phần dập tắt ngọn lửa.
Hơn nữa, canxi cacbonat biến tính cho thấy khả năng tương thích với polyme tốt hơn so với nhiều chất chống cháy truyền thống. Chúng có thể được xử lý bằng máy của Epic Powder. lớp phủ máy nghiền chốt hoặc lớp phủ máy nghiền turbo công nghệ. Khi sử dụng canxi cacbonat kích thước nano, có thể quan sát thấy các đặc tính vật liệu nano bổ sung, mang lại tiềm năng lớn hơn nữa trong các hệ thống chống cháy.
Tuy nhiên, một số chuyên gia cho rằng canxi cacbonat chủ yếu hoạt động như một chất độn bổ sung với tác dụng gia cường và chống cháy vừa phải, nhưng hiệu quả và khả năng chịu nhiệt độ cao của nó có thể bị hạn chế so với các chất phụ gia khác.
Vậy, canxi cacbonat thực sự có tác dụng như thế nào trong các vật liệu chống cháy?
02 Ứng dụng chính của Canxi Cacbonat trong Vật liệu Chống cháy
(1) Chất chống cháy hỗn hợp
Magie hydroxit (MH) là một chất chống cháy vô cơ phổ biến nhờ nhiệt độ phân hủy cao (340°C–450°C) và các sản phẩm phân hủy không độc hại (MgO và H₂O). Tuy nhiên, khả năng tương thích kém với polyme và khả năng gia cường cơ học hạn chế đã cản trở việc sử dụng nó.
Một nghiên cứu của Guo Yaxin và cộng sự đã khảo sát tác động của việc kết hợp canxi cacbonat với magie hydroxit trong copolyme etylen-vinyl axetat (EVA). Kết quả cho thấy việc thêm một lượng CaCO₃ thích hợp đã cải thiện các tính chất cơ học, điện và chống cháy. Với tổng lượng chất độn là 120 phr, công thức chứa 10 phr CaCO₃ đạt hiệu suất cơ học và chống cháy tối ưu—độ bền kéo là 11 MPa, độ giãn dài khi đứt là 370 × 1 TP³T và LOI là 30,5 × 1 TP³T. Trong khi đó, 20 phr CaCO₃ mang lại khả năng cách điện tốt nhất, với cường độ điện môi là 32,7 kV/mm và điện trở suất thể tích là 8 × 10¹² Ω·m.
Tại Bột Epic, của chúng tôi Máy phân loại không khí Và máy nghiền trục lăn Đảm bảo phân bố kích thước hạt chính xác và độ tinh khiết cao, cho phép tạo ra các công thức hiệu suất cao như vậy.
(2) Cao su silicon chống cháy
Các chất trám kín chống cháy đạt tiêu chuẩn hàng không vũ trụ phải chịu được ngọn lửa 1100°C trong ít nhất 15 phút mà không bị xuyên thủng. Wu Na và cộng sự đã so sánh tác động của canxi cacbonat và magie hydroxit lên các tính chất cơ học, nhiệt, chống cháy và chịu lửa của cao su silicon được xử lý bằng phản ứng cộng.
Điều thú vị là, cao su silicon với 150 phr canxi cacbonat vẫn thiếu khả năng tự dập lửa. Tuy nhiên, chỉ với 50 phr CaCO₃, nó lại thể hiện khả năng chống cháy tuyệt vời và chống lại sự xuyên thủng của ngọn lửa. Ngược lại, ngay cả 150 phr magie hydroxit cũng không thể ngăn chặn sự cháy xuyên thủng trong vòng 5 phút.
Sự khác biệt nằm ở hành vi phân hủy nhiệt của các chất độn và khả năng tương thích của chúng với đặc tính cháy của cao su silicon. Việc kết hợp cả hai loại chất độn tạo ra cao su silicon có sự cân bằng giữa khả năng gia cường, chịu nhiệt, chống cháy và bảo vệ chống cháy.
Ảnh chụp mặt sau của cao su silicon sau 15 phút tiếp xúc với ngọn lửa.
(3) Chất bịt kín chống cháy
Việc cải thiện khả năng chống cháy của chất trám kín silicone thường làm ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của chúng. Thêm nhiều chất độn chống cháy có thể làm giảm độ đàn hồi và độ giãn dài khi đứt, nhưng nếu thêm quá ít có thể không đáp ứng được các tiêu chuẩn an toàn. Ngoài ra, nhiều chất độn chống cháy làm tăng độ nhớt mà không tạo ra tính chất thixotropy, thường dẫn đến các công thức đặc và loãng.
Canxi cacbonat nano đã nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn. Zhang Dandan và cộng sự đã phát triển chất trám kín silicone chống cháy bằng cách sử dụng nano-CaCO₃ và silica nung làm chất độn gia cường. Khi hàm lượng nano-CaCO₃ đạt 50% và chất chống cháy gốc nitơ FS-480D được thêm vào ở mức 18%, chất trám kín đạt được khả năng chống cháy FV-0 với các đặc tính cơ học tuyệt vời và tính chất thixotropic. So với silica nung, nano-CaCO₃ thể hiện khả năng tương thích tốt hơn với chất chống cháy.
Tại Bột Epic, của chúng tôi máy phủ nghiền turbo Cho phép điều chỉnh bề mặt chính xác của nano-canxi cacbonat, cải thiện khả năng phân tán và tương thích trong các công thức tiên tiến như vậy.
(4) Sợi chống cháy
Công nghệ phủ ướt sử dụng sợi polyamide tái chế là một phương pháp tiết kiệm chi phí và hiệu quả cao để sản xuất các loại vải phủ như dây đai nhãn mác. Chen Zhijie và cộng sự đã cải tiến canxi cacbonat bằng chất liên kết silic-phốt pho để tăng cường khả năng phân tán và tạo khả năng chống cháy. CaCO₃ được cải tiến cho thấy khả năng ưa dầu tuyệt vời và cho phép hình thành các lớp phủ polyamide mỏng, mịn, xốp trên vải với các đặc tính chống cháy đáng kể.
(5) Lớp phủ chống cháy
Lớp phủ chống cháy đóng vai trò quan trọng trong việc làm chậm sự lan truyền của đám cháy và tạo thời gian cho công tác chữa cháy. Liang Yongtian và cộng sự đã phát hiện ra rằng việc kết hợp 60 phần canxi cacbonat và 60 phần bột mica mang lại hiệu quả trương nở và chống cháy tối ưu trong lớp phủ dạng bột.
Ảnh hưởng của tỷ lệ chất độn khác nhau đến hiệu suất lớp phủ
| Chất độn chức năng | |||||
| Mục | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Canxi cacbonat/các thành phần | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| Bột/mảnh mica | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 |
| Hiệu quả cách nhiệt giãn nở/℃ | 500 | 450 | 400 | 400 | 400 |
| Hiệu quả chống cháy | V0 | V0 | V0 | V1 | V1 |
| Độ bền lớp giãn nở | Không dễ bị sụp đổ | Không dễ bị sụp đổ | Không dễ bị sụp đổ | Dễ bị sụp đổ | Dễ bị sụp đổ |
Canxi cacbonat và nhôm hydroxit giải phóng khí trong quá trình cháy, tạo ra một lớp màng trương nở với khả năng cách nhiệt tuyệt vời. Trong khi đó, các chất độn gốc silicat như silica và mica mang lại khả năng chịu nhiệt vượt trội, với cấu trúc dạng tấm của mica giúp tăng cường độ bền và độ cứng của lớp carbon. Xét cả về hiệu suất và chi phí, sự kết hợp giữa canxi cacbonat và bột mica tỏ ra hiệu quả nhất.
(6) Chất kết dính chống cháy
Keo polyete biến tính silan được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và các ứng dụng công nghiệp nhờ độ bám dính cao và hiệu suất cân bằng. Yuan Yinlun và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ khác nhau giữa amoni polyphosphat (APP), canxi cacbonat nghiền và nano canxi cacbonat đến khả năng chống cháy, tính chất cơ học và khả năng thi công.
Công thức tối ưu—160 phr APP, 80 phr canxi cacbonat nghiền và 80 phr nano canxi cacbonat—đạt được khả năng chống cháy V-0 và đáp ứng yêu cầu thay thế 25LM, chứng minh tiềm năng hiệp đồng của việc kết hợp nhiều loại chất độn.
Phần kết luận
Canxi cacbonat không chỉ đơn thuần là chất độn giúp giảm chi phí. Khi được xử lý và cải tiến đúng cách—sử dụng các công nghệ như Bột Epic'S máy nghiền bi, máy nghiền trục lăn, Máy phân loại không khívà các hệ thống phủ bề mặt—nó trở thành một chất phụ gia chức năng đa năng giúp tăng cường khả năng chống cháy, độ bền cơ học và hiệu quả xử lý trên nhiều loại vật liệu.
Cho dù bạn đang sản xuất cáp hiệu suất cao, chất bịt kín, lớp phủ hay vật liệu composite, Bột Epic Cung cấp các giải pháp xử lý khoáng sản tiên tiến mà bạn cần để luôn dẫn đầu thị trường vật liệu chống cháy.
Bột Epic
Tại Bột EpicChúng tôi cung cấp nhiều loại thiết bị và giải pháp tùy chỉnh để đáp ứng nhu cầu cụ thể của bạn. Đội ngũ của chúng tôi có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực chế biến các loại bột khác nhau. Epic Powder chuyên về công nghệ chế biến bột mịn cho ngành công nghiệp khoáng sản, hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, v.v.
Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn miễn phí và nhận giải pháp phù hợp với nhu cầu của bạn!
Cảm ơn bạn đã đọc. Tôi hy vọng bài viết của tôi có ích. Vui lòng để lại bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể liên hệ với đại diện khách hàng trực tuyến của EPIC Powder Zelda để biết thêm bất kỳ thông tin nào khác.”
— Jason Wang, Kỹ sư