Aluminijev hidroksid(ATH, Al(OH)₃), kot najbolj razširjen in okolju prijazen anorganski zaviralec gorenja brez halogenov na svetu, ima pet glavnih prednosti zaviranja gorenja, dušenja dima, polnjenja, netoksičnosti in nizkih stroškov. Široko se uporablja na področjih, kot so epoksidna smola, nenasičena smola, PVC elastomer, kabelski material EVA, gumijasti kompozitni material, elektronski tesnilni material in material za dekoracijo stavb. V ozadju vse strožjih svetovnih okoljskih predpisov in glavnega trenda zaviralcev gorenja brez halogenov je aluminijev hidroksid zaradi svojih nehlapnih, nekorozivnih in nestrupenih lastnosti plina postal prednostna rešitev za visokokakovostne sisteme za zaviranje gorenja.
Najbolj osrednji in temeljni učinek zaviranja gorenja aluminijevega hidroksida je endotermni učinek toplotne razgradnje.
Ko se napolnjeni polimerni material segreje na temperaturo od 200 °C do 320 °C, pride do popolne dehidracije aluminijevega hidroksida, pri čemer se sprosti kristalna voda in pretvori v aktivirani aluminijev oksid. Enačba reakcije je naslednja:
2Al(OH)₃ → Al₂O3 + 3H₂O↑
Ta postopek ima dve ključni značilnosti zaviranja gorenja:
1. Močna sposobnost absorpcije toplote: vsak gram razgradnje aluminijevega hidroksida lahko absorbira 1050-1200 J toplote, ki lahko hitro absorbira toploto izgorevanja na površini in v notranjosti materiala, prisili temperaturo podlage, da je nižja od kritične temperature termične razgradnje, s čimer prekine ali zakasni zgorevanje.
2. Natančen temperaturni prag: Temperatura razgradnje se močno ujema s temperaturo toplotne razgradnje večine termoplastičnih materialov in termoreaktivnih smol, mehanizem za zaviranje gorenja pa se lahko aktivira takoj, ko material vstopi v nevarno temperaturno območje, s čimer se doseže zgodnja zaščita.
Preprosto razumevanje: Aluminijev hidroksid je kot "hladilni sistem" znotraj materiala, ki v trenutku vžiga absorbira veliko količino toplote, zaradi česar material ne more vzdrževati temperature zgorevanja in zavira nadaljevanje zgorevanja iz korena.
Med procesom dehidracije in razgradnje,aluminijev hidroksidsprošča veliko količino visokotemperaturne vodne pare, kar je njegova druga ključna funkcija zaviranja gorenja.
Vodna para tvori plinsko pregrado visoke gostote na površini materiala in tako doseže trojni učinek zaviranja gorenja:
1. Redčenje gorljivih plinov: Gorljivi plini, kot so ogljikov monoksid, alkani in alkeni, ki nastanejo s termično razgradnjo materialov, se močno razredčijo z vodno paro, kar zmanjša njihovo koncentracijo pod mejo gorenja.
2. Izolacija kisika: vodna para zasede prostor na meji zgorevanja, zmanjša difuzijo zunanjega kisika v material in ustvari šibko oksidacijsko okolje.
3. Znižajte temperaturo plinske faze: uplinjanje vodne pare dodatno absorbira toploto, zniža temperaturo plamena in oslabi trajno toplotno sevanje plamena na podlago.
Za razliko od halogeniranih zaviralcev gorenja je vodna para, ki jo sprošča aluminijev hidroksid, nestrupena, nejedka in ni rakotvorna ter je v celoti v skladu z globalnimi okoljskimi standardi, kot so EU REACH, RoHS in US UL, zaradi česar je glavni predstavnik zelenih sistemov za zaviranje gorenja.
Po dehidraciji aluminijevega hidroksida bo na površini materiala in situ nastala plast belega, gostega, z visokim tališčem in nevnetljivega aktiviranega aluminijevega oksida (Al₂O₃).
Aluminijev oksid ima tališče do 2050 ℃ in ima močno toplotno stabilnost in strukturno trdnost ter služi kot trojna fizična ovira:
1. Izolirajte prenos toplote: preprečite oddajanje toplote zunanjim plamenom na notranji substrat in preprečite nadaljnjo toplotno razgradnjo materiala.
2. Blokirajte kapljanje kapljic: Fiksirajte talino polimera, da preprečite sekundarno zgorevanje ali širjenje ognja, ki ga povzroči kapljanje kapljic.
3. Zaprete gorljive pline: preprečite uhajanje notranjih gorljivih plinov in prekinete dovod gorljivih snovi.
Ta plast lupine iz aluminijevega oksida ne bo gorela, se kadila ali zlomila in je pomembna fizikalna osnova za doseganje dolgotrajne odpornosti proti gorenju aluminijevega hidroksida.
V dejanskih požarnih nesrečah so gost dim in strupeni plini glavni dejavniki, ki povzročajo škodo. Glavna prednost aluminijevega hidroksida v primerjavi z drugimi zaviralci gorenja je sinhrono zaviranje gorenja in močno dušenje dima.
Njegov mehanizem za dušenje dima se odraža v treh vidikih:
1. Nizkotemperaturno zatiranje nastajanja dima in prahu: vnaprejšnje absorbiranje toplote in hlajenje za zmanjšanje črnega dima, katrana in strupenih delcev, ki nastanejo pri visokotemperaturnem razpokanju materialov.
2. Fizična adsorpcija delcev dima s plastjo aluminijevega oksida: porozna površinska struktura lahko zajame delce dima in zmanjša koncentracijo dima.
3. Brez sekundarnega onesnaženja: ne proizvaja zelo strupenega dima, kot so vodikovi halogenidi in dioksini, in izpolnjuje stroge zahteve glede gostote dima na področjih, kot so gradbeništvo, transport, materiali v zaprtih prostorih in železniški tranzit.
V aplikacijah, kot so epoksidna smola, kompozitni materiali SMC/BMC, žice in kabli, lahko dodajanje aluminijevega hidroksida zmanjša gostoto dima (DS) materiala za več kot 60 %, kar bistveno izboljša požarno varnost.
Aluminijev hidroksidne deluje sam in lahko ustvari sinergistični učinek karbonizacije z matriko smole v sistemih z visokim polnjenjem
1. Plast aluminijevega oksida spodbuja hitro tvorbo stabilne ogljikove plasti na površini substrata;
2. Absorpcija toplote in dehidracija pospešita zgostitev ogljikove plasti, kar poveča njeno antioksidativno sposobnost;
3. Zmanjšajte čas gorenja, zagotovite, da se material sam ugasne, in takoj prenehajte z gorenjem, ko zapustite plamen.
Ta sinergijski učinek omogoča, da aluminijev hidroksid izkazuje učinkovitost zaviranja gorenja, ki daleč presega učinkovitost običajnih anorganskih polnil v epoksi smolah z visokim polnilom, nenasičenih poliestrih in elastomerih.
Ob upoštevanju zgornjih učinkov aluminijev hidroksid ne doseže zaviranja gorenja z enim samim mehanizmom, temveč s hkratnim nastopom štirih funkcij: absorpcija toplote in hlajenje, redčenje plinske faze, izolacija trdne faze, zatiranje dima in trdna fiksacija ogljika, ki tvori popolno tridimenzionalno mrežo zaviralca gorenja:
1. Absorpcija toplote: prisilno hlajenje za preprečevanje neprekinjene pirolize materialov;
2. Sproščanje vode: razredčeni kisik in gorljivi plini;
3. Oblikovanje lupine: oblikovanje izolacijske plasti iz aluminijevega oksida;
4. Zatiranje dima: Zmanjšajte strupeni dim in povečajte varnost.
To je tudi temeljni razlog, zakaj lahko aluminijev hidroksid postane glavni material na svetovnem področju zaviralcev gorenja brez halogenov.
![[Vitko upravljanje] Taixing Co., Ltd.: Vitko upravljanje dosega nove višine z močno konkurenco](https://sl.taixingfrchem.com/upload/8514/20251211195514886782.jpg "[Vitko upravljanje] Taixing Co., Ltd.: Vitko upravljanje dosega nove višine z močno konkurenco")