利用亞微米無機阻燃劑的阻燃劑在聚合物系統

固體無機粒子構成的無機阻燃劑一般對聚合物和合成纖維的物理和美學性能產生不利影響。  膠體大小的顆粒，然而，保持美觀和物理性質，并提供阻燃性能。  本文討論了銻的氧化火焰的優點其尺寸小于0.1微米。阻燃顆粒  特別注意將給予聚烯烴系統，選擇一個鹵素的重要性，并于銻的氧化物在聚合物處理系統的影響。

在細旦丙綸纖維加工的進步打開了地毯的臉和墻布市場，這種多功能的聚合物。  美觀的聚丙烯結構的產品，如垃圾筐等容器，也發現在市場上的利基。

同時，現在的消費者的要求很高阻燃產品。  制造商需要一種產品，火焰延緩聚合物，并且也保持其物理和美學性能。

目前有兩種系統，有效地火焰延緩聚合物：鹵代系統和非鹵化的系統。  主要是由于鹵化系統已經接收到負面宣傳，許多制造商寧愿非鹵化系統，如氫氧化鎂，三水合鋁，磷酸銨，等。 。  非鹵化的系統，但是，需要的阻燃劑的高達60％的負荷，并且基礎聚合物的物理和美學特性，結果造成不利影響。  在細旦纖維的情況下，可使用的纖維不能生產這些高阻燃負荷。

鹵代系統提供較低的負荷的優點來實現阻燃性的要求的水平。  事實上，一些光纖制造商已經決定了不超過8％的活性成份的FR可以在成品細旦纖維可以使用。  大部分鹵化阻燃化合物和所有非鹵化的系統，但是，不能滿足此條件。

氧化銻和鹵化有機化合物相結合，產生了協同作用是火焰延緩塑料的理想的負載水平。  可用氧化銻和鹵化添加劑體系的許多組合。

一個理想的阻燃體系也將很容易地處理，并且將保護的聚合物的物理和美學性能。  這將包括熔融摻合鹵代添加劑與氧化銻的亞微米顆粒。  這種組合應該產生一個可接受的阻燃產品具有良好的拉伸強度，耐沖擊性和斷裂伸長率。  成品也應該是未著色的/半透明的。

一個五氧化銻粉末分散于膠體尺寸（0.03微米）的顆粒是能夠滿足所有這些標準的唯一的FR添加劑。  的膠體尺寸的五氧化二銻與三氧化銻（最小粒徑市售）的詳細比較列于表1。 
 

表1 - 五氧化二銻與三氧化二銻的物理性能 
 

圖1顯示了在1.5旦尼爾聚丙烯纖維與三氧化銻亞微米五氧化二銻顆粒的視覺沖擊。  的五氧化二銻顆粒僅占0.2％的纖維比7％三氧化二銻的截面積的。

結果與討論

我們測試了對聚丙烯纖維和半透明的制品幾個潛在可接受氧化銻/鹵化添加劑體系的可取性。  在該篩選研究中使用的銻氧化物為：

1. NYACOL ^® ADP480 -的粉末分散到膠體尺寸（0.03微米）的非極性碳氫化合物顆粒;和
2. 三氧化銻粉末。

既銻氧化物被單獨配制成一種阻燃濃縮物與每5鹵化添加劑：

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. 氯化石蠟（74％Cl計）

我們生產的每種組合的濃縮物，以測試成分的產物時松懈下來到聚合物中的完全分散。  這是在細旦纖維的應用是至關重要的。

所述濃縮物中所含的聚丙烯的載體50％的活性成份的FR。  該載體被選擇，以維持物理性質細旦纖維的應用領域。

表2總結了FR化合物的這種初步篩選的火焰試驗的結果。  根據UL-94垂直燃燒試驗只有一個鹵/銻復合氧化物表現出阻燃性。  那一個系統是五氧化二銻或三氧化用的溴化芳香族化合物。

的五氧化銻化合物，分別根據UL-94的所有為V-2同余焰時間范圍從0到3.8秒，取決于FR濃度。  取決于FR濃度的三氧化硫化合物，分別為V-0通過FAIL。  該V-0等級由三氧化在高負載水平（8和12％）達到很可能是由于被改變為三氧化粒徑較大，從而減少了滴落的質量以及降低其燃燒特性的結果，該聚合物的流變性。 
  
 

表2 - 燃燒測試聚丙烯摘要 
 

表附注：

的UL-94上可接受的材料的物理性能測試結果的總結列于表3和表4。其結果與1/8“厚的試片顯示五氧化銻和三氧化是從伸長率和拉伸強度的觀點合理比較。  可以預期的更大的三氧化硫的顆粒將會對這些特性的厚度有負面影響試驗片下降。 

懸臂梁式沖擊數據，但是，顯示，與五氧化二磷的材料具有顯著優點在所有負載水平。事實上，對于聚丙烯懸臂梁式數據用五氧化二銻系阻燃劑處理相媲美的懸臂梁式結果為原始PP。 
 

表3 - 物理特性總結 
 

表附注：

表4 - 物理特性總結 
 

表附注：

圖2示出了更小的五氧化二銻顆粒的優勢。  懸臂梁式數據是更好的Nyacol的38至75％ ADP480化合物比為三氧化硫基的化合物。   與伸長率和拉伸強度數據，我們深信，作為試驗片厚度減小，五氧化二釩，三氧化和基化合物之間的差異將更加夸張成為贊成五氧化二磷基化合物。

的五氧化銻和三氧化為基礎的阻燃化合物處理同樣在所有負載水平除在12％，其中更容易處理的三氧化系阻燃劑化合物。 較大的三氧化顆粒可吸收的鹵素材料，從而防止了煉鐵或。滑移在擠出機的喉部  的易加工性可能是一個有爭議的問題，但是，因為用于FR負載水平的工業標準預計不高于8％。 

表5示出了聚合物的阻燃添加劑的色彩效果。  測量自美能達CR-200色度計用純聚合物作為基本標準該數據被報告為L'A'B'的總色差。  顏色報道，在標準CIE 1976 L'A'B'的符號。 圖3以圖形方式顯示的Nyacol ADP480系化合物和具有三氧化硫處理之間的顯著差異。  ADP480具有更少的著色或美白效果比三氧化硫的基礎聚合物上。 
 

表5 - 添加劑對聚合物的色彩效果 - 未染色 
 

五氧化二銻與三氧化硫的比較揭示了在34.2 4％負載量的色差與58.7，分別  在4％的加載利用五氧化二銻的阻燃添加劑體系表明，該試驗片在1/8英寸厚度開始呈現一些半透明（ L'A'B'的43.7三角洲）。  半透明的五氧化二銻化合物會隨著負載水平的水平下降到1％（L'A'B'的19.4三角洲）。  三氧化銻化合物是不透明的所有負載水平除在1％負載，其中該試驗片表現出僅有輕微的半透明性（L'A'B'35.7三角形），但材料失敗UL-94。

一物理，這是我們不打算解釋的好奇心，是非常小和非常大的顆粒具有低的遮蓋力，或不透明度。  所以，有在另一方面，為了達到最大的不透明度的最佳尺寸。  對于三氧化銻， 0.5 - 1微米的顆粒提供了最大的透明度  。圖4戲劇化的半透明的五氧化二銻與氧化銻4％負載時，與純聚丙烯復合  2.5％的復合阻燃五氧化二釩與三氧化硫的影響也顯示。