利用亚微米无机阻燃剂的阻燃剂在聚合物系统

固体无机粒子构成的无机阻燃剂一般对聚合物和合成纤维的物理和美学性能产生不利影响。  胶体大小的颗粒，然而，保持美观和物理性质，并提供阻燃性能。  本文讨论了锑的氧化火焰的优点其尺寸小于0.1微米。阻燃颗粒  特别注意将给予聚烯烃系统，选择一个卤素的重要性，并于锑的氧化物在聚合物处理系统的影响。

在细旦丙纶纤维加工的进步打开了地毯的脸和墙布市场，这种多功能的聚合物。  美观的聚丙烯结构的产品，如垃圾筐等容器，也发现在市场上的利基。

同时，现在的消费者的要求很高阻燃产品。  制造商需要一种产品，火焰延缓聚合物，并且也保持其物理和美学性能。

目前有两种系统，有效地火焰延缓聚合物：卤代系统和非卤化的系统。  主要是由于卤化系统已经接收到负面宣传，许多制造商宁愿非卤化系统，如氢氧化镁，三水合铝，磷酸铵，等。 。  非卤化的系统，但是，需要的阻燃剂的高达60％的负荷，并且基础聚合物的物理和美学特性，结果造成不利影响。  在细旦纤维的情况下，可使用的纤维不能生产这些高阻燃负荷。

卤代系统提供较低的负荷的优点来实现阻燃性的要求的水平。  事实上，一些光纤制造商已经决定了不超过8％的活性成份的FR可以在成品细旦纤维可以使用。  大部分卤化阻燃化合物和所有非卤化的系统，但是，不能满足此条件。

氧化锑和卤化有机化合物相结合，产生了协同作用是火焰延缓塑料的理想的负载水平。  可用氧化锑和卤化添加剂体系的许多组合。

一个理想的阻燃体系也将很容易地处理，并且将保护的聚合物的物理和美学性能。  这将包括熔融掺合卤代添加剂与氧化锑的亚微米颗粒。  这种组合应该产生一个可接受的阻燃产品具有良好的拉伸强度，耐冲击性和断裂伸长率。  成品也应该是未着色的/半透明的。

一个五氧化锑粉末分散于胶体尺寸（0.03微米）的颗粒是能够满足所有这些标准的唯一的FR添加剂。  的胶体尺寸的五氧化二锑与三氧化锑（最小粒径市售）的详细比较列于表1。 
 

表1 - 五氧化二锑与三氧化二锑的物理性能 
 

图1显示了在1.5旦尼尔聚丙烯纤维与三氧化锑亚微米五氧化二锑颗粒的视觉冲击。  的五氧化二锑颗粒仅占0.2％的纤维比7％三氧化二锑的截面积的。

结果与讨论

我们测试了对聚丙烯纤维和半透明的制品几个潜在可接受氧化锑/卤化添加剂体系的可取性。  在该筛选研究中使用的锑氧化物为：

1. NYACOL ^® ADP480 -的粉末分散到胶体尺寸（0.03微米）的非极性碳氢化合物颗粒;和
2. 三氧化锑粉末。

既锑氧化物被单独配制成一种阻燃浓缩物与每5卤化添加剂：

1. 溴化芳香酯（63％溴）
2. 溴化聚苯乙烯（60％溴）
3. 溴化聚苯乙烯（66％溴）
4. 溴化的芳香族化合物（66％溴）
5. 氯化石蜡（74％Cl计）

我们生产的每种组合的浓缩物，以测试成分的产物时松懈下来到聚合物中的完全分散。  这是在细旦纤维的应用是至关重要的。

所述浓缩物中所含的聚丙烯的载体50％的活性成份的FR。  该载体被选择，以维持物理性质细旦纤维的应用领域。

表2总结了FR化合物的这种初步筛选的火焰试验的结果。  根据UL-94垂直燃烧试验只有一个卤/锑复合氧化物表现出阻燃性。  那一个系统是五氧化二锑或三氧化用的溴化芳香族化合物。

的五氧化锑化合物，分别根据UL-94的所有为V-2同余焰时间范围从0到3.8秒，取决于FR浓度。  取决于FR浓度的三氧化硫化合物，分别为V-0通过FAIL。  该V-0等级由三氧化在高负载水平（8和12％）达到很可能是由于被改变为三氧化粒径较大，从而减少了滴落的质量以及降低其燃烧特性的结果，该聚合物的流变性。 
  
 

表2 - 燃烧测试聚丙烯摘要 
 

表附注：

的UL-94上可接受的材料的物理性能测试结果的总结列于表3和表4。其结果与1/8“厚的试片显示五氧化锑和三氧化是从伸长率和拉伸强度的观点合理比较。  可以预期的更大的三氧化硫的颗粒将会对这些特性的厚度有负面影响试验片下降。 

悬臂梁式冲击数据，但是，显示，与五氧化二磷的材料具有显著优点在所有负载水平。事实上，对于聚丙烯悬臂梁式数据用五氧化二锑系阻燃剂处理相媲美的悬臂梁式结果为原始PP。 
 

表3 - 物理特性总结 
 

表附注：

表4 - 物理特性总结 
 

表附注：

图2示出了更小的五氧化二锑颗粒的优势。  悬臂梁式数据是更好的Nyacol的38至75％ ADP480化合物比为三氧化硫基的化合物。   与伸长率和拉伸强度数据，我们深信，作为试验片厚度减小，五氧化二钒，三氧化和基化合物之间的差异将更加夸张成为赞成五氧化二磷基化合物。

的五氧化锑和三氧化为基础的阻燃化合物处理同样在所有负载水平除在12％，其中更容易处理的三氧化系阻燃剂化合物。 较大的三氧化颗粒可吸收的卤素材料，从而防止了炼铁或。滑移在挤出机的喉部  的易加工性可能是一个有争议的问题，但是，因为用于FR负载水平的工业标准预计不高于8％。 

表5示出了聚合物的阻燃添加剂的色彩效果。  测量自美能达CR-200色度计用纯聚合物作为基本标准该数据被报告为L'A'B'的总色差。  颜色报道，在标准CIE 1976 L'A'B'的符号。 图3以图形方式显示的Nyacol ADP480系化合物和具有三氧化硫处理之间的显着差异。  ADP480具有更少的着色或美白效果比三氧化硫的基础聚合物上。 
 

表5 - 添加剂对聚合物的色彩效果 - 未染色 
 

五氧化二锑与三氧化硫的比较揭示了在34.2 4％负载量的色差与58.7，分别  在4％的加载利用五氧化二锑的阻燃添加剂体系表明，该试验片在1/8英寸厚度开始呈现一些半透明（ L'A'B'的43.7三角洲）。  半透明的五氧化二锑化合物会随着负载水平的水平下降到1％（L'A'B'的19.4三角洲）。  三氧化锑化合物是不透明的所有负载水平除在1％负载，其中该试验片表现出仅有轻微的半透明性（L'A'B'35.7三角形），但材料失败UL-94。

一物理，这是我们不打算解释的好奇心，是非常小和非常大的颗粒具有低的遮盖力，或不透明度。  所以，有在另一方面，为了达到最大的不透明度的最佳尺寸。  对于三氧化锑， 0.5 - 1微米的颗粒提供了最大的透明度  。图4戏剧化的半透明的五氧化二锑与氧化锑4％负载时，与纯聚丙烯复合  2.5％的复合阻燃五氧化二钒与三氧化硫的影响也显示。