케이블 소재의 수산화마그네슘(MDH)과 수산화알루미늄(ATH)의 성능 비교 및 용도 선택

2026-06-01 0 나에게 메시지를 남겨주세요

할로겐 프리 난연 케이블 소재 분야에서는,수산화마그네슘(MDH)그리고수산화알루미늄(ATH)두 가지 주류 충전 난연제는 난연제 등급, 가공 성능, 장기 신뢰성 및 케이블 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 논문은 열분해 메커니즘, 결정 형태 및 표면 특성을 기반으로 합니다. 분해 온도, 난연 효율, 기계적 효과, 전기 절연성, 환경 저항성 및 특정 적용 시나리오 측면에서 둘 사이의 핵심 차이점을 체계적으로 비교합니다. 과학적 선택 의사결정 프레임워크와 복합 최적화 전략을 제공합니다.

magnesium hydroxide (MDH)

I. 기본 특성 및 난연 메커니즘 비교

1.1 화학구조와 열분해 거동

·수산화알루미늄(ATH, Al(OH)₃):

·분해 온도: 약 180-220 ℃로 낮고 흡열 분해가 시작되며 약 205 ℃에서 최고조에 이릅니다.

·열흡수량 : 약 1050J/g으로 상대적으로 높습니다.

·반응식: 2Al(OH)₃ → Al2O₃ + 3H2O↑ (약 34.6wt%의 결합수 방출).

·영향: 열 흡수, 냉각 및 수증기 희석 방출의 중요한 효과로 인해 과산화물 가교와 같은 고온 처리 시스템에서의 적용이 제한됩니다.

·수산화마그네슘(MDH, Mg(OH)2):

·분해 온도: 상대적으로 높으며 약 300-340 ℃이며 흡열 분해가 시작되며 약 330 ℃에서 최고점에 이릅니다.

·열흡수량 : 약 1300 J/g.

·반응식 : Mg(OH)2 → MgO + H2O↑ (약 31.0wt%의 결합수 방출).

·영향: 열 안정성이 높기 때문에 가공 온도가 더 높은 케이블 소재 시스템에 적합합니다.

1.2 형태 및 표면 특성

·결정 형태: ATH는 일반적으로 불규칙한 판형 또는 다이아몬드 모양입니다. MDH는 대부분 육각형의 판형 결정체입니다. MDH는 결정 경도가 더 높고 가공 장비의 마모가 상대적으로 더 큽니다.

·표면 에너지: 둘 다 친수성이며 소수성 폴리머와의 상용성이 낮습니다. 표면 개질(스테아르산, 실란, 티타네이트 등으로 코팅)이 필요하며, 개질 효과가 충진량과 최종 성능을 결정하는 핵심입니다.

Ⅱ. 케이블 소재 주요 성능 비교 분석

성능 차원	수산화알루미늄(ATH)	수산화마그네슘(MDH)	케이블 애플리케이션에 대한 영감
처리 적응성	낮은 분해 온도는 실란 가교, 조사 가교 또는 부분 열가소성 외피 재료와 같이 처리 온도가 200 ℃ 이하인 시스템에만 적합합니다.	높은 열 안정성으로 과산화물 가교 폴리에틸렌(XLPE) 및 고온 압출 외장과 같이 가공 온도가 180~300℃인 시스템에 적합합니다.	1차 선택기준 : 케이블의 생산공정(온도, 전단력)을 미리 고려하여 선택합니다.
난연 효율	높은 열흡수율, 탁월한 연기 억제 효과. 그러나 동일한 난연제 수준(예: UL94 V-0)을 달성하려면 일반적으로 더 높은 충전량(60-65%)이 필요합니다.	단위 질량당 열 흡수율은 더 높고, 분해 잔류물 MgO는 고온에서 더 안정적이므로 형성된 탄소층의 보호 효과가 더 좋습니다. 일반적으로 충전량은 ATH보다 약간 낮습니다(55-65%는 동일한 효과를 얻을 수 있습니다).	MDH는 적하 방지 및 연소 후 억제에 약간의 이점이 있으며 특히 높은 난연성 요구 사항(예: IEC 60332-3 Cat A)에 적합합니다.
기계적 성질에 대한 영향	경도가 낮고 폴리머 매트릭스에 대한 강화 효과가 약하지만, 높은 충전재는 여전히 인성을 크게 손상시킵니다(파괴 신장률 감소).	결정의 경도가 높으면 매트릭스에 더 큰 강화 효과가 나타나며, 동일한 충진량에서 충격 강도와 연신율에 대한 부정적인 영향은 일반적으로 ATH보다 큽니다.	높은 유연성이 필요한 응용 분야(예: 드래그 체인 케이블 및 로봇 케이블)의 경우 고충진 MDH를 주의해서 사용하거나 탄성 기판 또는 복합재 변형으로 보상해야 합니다.
전기적 성능	분해산물인 Al₂O₃는 절연저항을 유지하는데 도움을 주는 우수한 절연체입니다. 그러나 충전량이 많으면 불순물 이온이 유입되어 체적 저항률에 영향을 줄 수 있습니다.	또한 분해산물인 MgO는 Al2O₃에 비해 절연성이 우수하고 흡습성이 낮아 습한 환경에서도 보다 안정된 유전특성을 유지하는데 도움을 줍니다.	물을 흡수한 후 중전압 및 고전압 절연재의 전기적 성능을 엄격하게 테스트하십시오. MDH는 일반적으로 더 나은 장기 전기적 안정성을 나타냅니다.
내산성 및 강수 저항성	Al₂O₃의 잔류물은 양쪽성이며 산성 또는 강알칼리성 환경에서 반응할 수 있습니다. 산성 토양에 장기간 적용하는 것을 고려해야 합니다.	MgO 잔류물은 알칼리성이며 내산성이 낮지만 연소로 인해 생성되는 산성 가스(예: HCl, SO2)를 중화할 수 있어 부식성 배가스 요건이 낮은 장소에 유리합니다.	케이블 사용 환경(화학, 터널, 해양)의 산도, 알칼리도, 습도 등을 평가하여 보다 안정적인 시스템을 선택합니다.
연기 억제 특성	훌륭한. ATH는 대부분의 난연제보다 연기 배출이 훨씬 낮은 가장 효율적인 연기 억제제 중 하나로 널리 알려져 있습니다.	우수하지만 동일한 충전량으로 연기 억제 효과는 일반적으로 ATH보다 약간 떨어집니다.	지하철, 고층 건물 등 연기 독성에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 장소의 경우 ATH 또는 ATH 기반 제제를 우선적으로 고려해야 합니다.
밀도	약 2.42g/cm³	약 2.38g/cm³	공식 케이블의 케이블 밀도는 약간 낮아 무게와 단위 길이 비용을 줄이는 데 유리합니다.