Khung kẽm boratlà một hợp chất kẽm borat không có nước tinh thể, với công thức hóa học 2ZNO · 3B2O3. Không giống như kẽm ngậm nước thông thường (chẳng hạn như 3,5 nước kẽm borat ZB-2335), borat kẽm khan không có nước tinh thể trong cấu trúc của nó, do đó nó có độ ổn định nhiệt và hóa học cao hơn.
Các đặc tính chính của kẽm khan bao gồm:
Ngoại hình: Bột trắng hoặc vàng nhạt.
Mật độ: Khoảng 2,8 g/cm.
Điểm nóng chảy: Trên 980, với độ ổn định nhiệt cực cao.
Độ hòa tan: Không hòa tan trong nước và hầu hết các dung môi hữu cơ, ổn định về mặt hóa học.
Tính ổn định nhiệt: Do không có nước tinh thể, kẽm khan không giải phóng nước ở nhiệt độ cao, làm cho nó phù hợp với môi trường xử lý nhiệt độ cao.
Việc chuẩn bị borat kẽm khan thường được thực hiện bằng các phương pháp sau:
. Phương pháp nung nhiệt độ cao: kẽm kẽm ngậm nước (chẳng hạn như 3,5 nước kẽm borat) được nung ở nhiệt độ cao để loại bỏ nước tinh thể và thu được borat kẽm khan.
. Phương pháp tổng hợp trực tiếp: Kẽm khan borat được tổng hợp trực tiếp bằng cách phản ứng oxit kẽm (ZnO) và axit boric (H3BO3) ở nhiệt độ cao.
Cơ chế chống cháy ngọn lửa của borat kẽm khan tương tự như của borat kẽm ngậm nước, chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:
. Hiệu ứng bảo hiểm: dưới nhiệt độ cao, borat kẽm khan phân hủy để tạo thành màng thủy tinh B2O3, bao phủ bề mặt của vật liệu, phân lập oxy và nhiệt, và ngăn chặn sự lan truyền của ngọn lửa.
. Ức chế phản ứng chuỗi: Trong các vật liệu chứa halogen, borat kẽm khan phản ứng với các hợp chất halogen để tạo ra ZnX2 và HX, nắm bắt các gốc tự do được tạo ra trong quá trình đốt cháy và làm gián đoạn phản ứng chuỗi đốt.
. Độ ổn định nhiệt độ cao: Do không có nước tinh thể, kẽm khan có thể duy trì các đặc tính chống cháy ổn định trong môi trường nhiệt độ cao, làm cho nó phù hợp với vật liệu xử lý nhiệt độ cao.
Kẽm khan có thể được sử dụng rộng rãi trong các trường sau do độ ổn định nhiệt cao và đặc tính chống cháy ngọn lửa tuyệt vời:
. Nhựa kỹ thuật nhiệt độ cao: Trong các loại nhựa kỹ thuật đòi hỏi quá trình xử lý nhiệt độ cao (như polyamide, polyester, v.v.), borat kẽm khan có thể cung cấp các đặc tính chống cháy ổn định.
. Vật liệu gốm và thủy tinh: Trong các loại men gốm và vật liệu thủy tinh, kẽm khan phục vụ làm chất chống cháy và thông lượng, có thể cải thiện độ ổn định nhiệt và độ trễ ngọn lửa của vật liệu.
. Lớp phủ chống cháy: Borat kẽm khan được sử dụng trong lớp phủ chống cháy để cung cấp bảo vệ chống cháy lửa lâu dài trong môi trường nhiệt độ cao.
. Vật liệu điện tử và điện: Trong các vật liệu điện và điện nhiệt độ cao, borat kẽm khan có thể cải thiện độ trễ ngọn lửa và tính chất điện của vật liệu.
Thuận lợi:
Độ ổn định nhiệt cao: Không có nước tinh thể, thích hợp cho môi trường nhiệt độ cao.
Thân thiện với môi trường và không độc hại: Đáp ứng các yêu cầu của hóa học xanh và thân thiện với môi trường.
Đa chức năng: Nó kết hợp các chức năng như độ trễ ngọn lửa, ức chế khói và hiệu suất vật liệu nâng cao.
Hạn chế:
Chi phí cao: Quá trình chuẩn bị rất phức tạp và chi phí sản xuất cao.
Yêu cầu phân tán cao: Cần có sự phân tán đồng đều trong vật liệu, nếu không nó có thể ảnh hưởng đến hiệu ứng chống cháy.
Trong tương lai, nghiên cứu về kẽm khan sẽ tập trung vào các hướng sau:
. Công nghệ nano: Cải thiện khả năng phân tán và hiệu quả chống cháy thông qua công nghệ nano.
. Vật liệu composite đa chức năng: Phát triển các vật liệu composite mới kết hợp độ trễ ngọn lửa, củng cố, kháng khuẩn và các chức năng khác.
. Quy trình sản xuất xanh: Tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí và giảm thiểu tác động môi trường.
Khung kẽm boratlà chất chống cháy không có halogen hiệu suất cao với triển vọng ứng dụng rộng trong nhựa kỹ thuật nhiệt độ cao, gốm sứ, lớp phủ chống cháy và các trường khác do độ ổn định nhiệt cao, thân thiện với môi trường và đa chức năng. Thông qua đổi mới công nghệ và tối ưu hóa quá trình, borat kẽm khan sẽ đóng một vai trò quan trọng hơn trong lĩnh vực vật liệu chống cháy trong tương lai.
