تری اکسید آنتیموان (Sb2O3)پرکاربردترین و مقرون به صرفه ترین بازدارنده شعله هم افزایی معدنی در سیستم مواد بازدارنده شعله جهانی است. با تکیه بر مکانیزم ضد شعله هم افزایی هالوژن آنتیموان، در زمینه هایی مانند پلاستیک، لاستیک، الیاف، پوشش ها، تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی، سیم ها و کابل ها و مصالح ساختمانی ضروری است. این مقاله بر اساس منطق محاسبات کلی صنعت بین‌المللی بازدارنده شعله است و به طور سیستماتیک مقدار Sb2O3 اضافه شده را توضیح می‌دهد.
تری اکسید آنتیموان به خودی خود دارای تاخیر در شعله محدود است و ارزش اصلی آن در اثر هم افزایی قابل توجه با بازدارنده های شعله مبتنی بر هالوژن (بر پایه کلر، برمبنای برم) نهفته است. پیش فرض برای محاسبه مقدار اضافه، درک عمیق این مکانیسم است:
1. جذب رادیکال آزاد فاز گاز: در دماهای بالا،Sb2O3با هیدروژن هالید (HX) واکنش می دهد تا آنتیموان تری هالید (SbX3) تولید کند، رادیکال های آزاد احتراق (H ·، OH ·) را جذب کرده و واکنش زنجیره ای احتراق را قطع می کند.
2. عایق کربن فاز متراکم: تشکیل یک لایه کربن متراکم را بر روی سطح بستر ترویج می کند، اکسیژن و گرما را جدا می کند و از انتشار دود جلوگیری می کند.
3. هسته استوکیومتری شیمیایی: معادله واکنش Sb2O3 + 6HX → 2SbX3 + 3H2O نسبت مولی بهینه هالوژن به آنتیموان را 3:1~4:1 با نسبت جرمی تقریباً Br: Sb.5~2:5 تعیین می کند. این مبنای اصلی برای محاسبه مقدار اضافه است.
از نظر تئوری، با توجه به واکنش Sb2O3 + 6HX → 2SbX3 + 3H2O، نسبت مولی بهینه آنتیموان (Sb) به هالوژن (X) برای واکنش کامل 1:3 است.
1. تعیین هدف: مشخص کردن درجه بازدارنده شعله (V-0/V-1/V-2)، نوع بستر، فناوری پردازش و استانداردهای محیطی (RoHS/REACH).
2. بازدارنده شعله هالوژنه را انتخاب کنید: نوع (دکابرومودی فنیل اتان، پارافین کلردار و غیره) و محتوای هالوژن موثر را تعیین کنید.
3. در فرمول جایگزین کنید: مقدار اضافه اولیه Sb2O3 را بر اساس نسبت هالوژن به آنتیموان محاسبه کنید.
4. تصحیح و تنظیم: تنظیم دقیق با توجه به اندازه ذرات، دمای پردازش، پرکننده، و الزامات محیطی.
5. بهینه سازی اعتبارسنجی: مقدار اضافه نهایی را از طریق آزمایش احتراق و آزمایش مکانیکی تعیین کنید.
-ویژگی های بستر: خود حاوی کلر است، با راندمان هم افزایی بسیار بالا.
منطق محاسبه: نیازی به کلر اضافی نیست، به طور مستقیم با توجه به سطح بازدارنده شعله محاسبه کنید.
دوز توصیه شده: 3-6 phr (درجه V-0: 4-5 phr؛ بازدارنده معمولی شعله: 3phr)؛
یادآوری مطابقت: اتحادیه اروپا / آمریکای شمالی ناخالصی های آرسنیک سرب را محدود می کند و Sb2O3 با خلوص بالا را ترجیح می دهد (به عنوان ≤ 0.05٪، سرب ≤ 0.005٪).
ویژگی های بستر: کشش بالا، نیاز به تعادل بین بازدارندگی شعله و انعطاف پذیری.
دوز توصیه شده: 4-10 phr (غلاف مقاوم در برابر شعله بالا: 5-6 phr).
-پیشنهاد ترکیب: با بورات روی مخلوط کنید تا میزان Sb2O3 20-50% کاهش یابد و دود کاهش یابد.
پوشش: 2-5 درصد وزنی (پوشش نسوز: 4-5 درصد وزنی).
- منسوجات: 3-6 درصد وزنی (روکش پوشش)؛
-پلاستیک تقویت شده با فایبرگلاس: 3-5 phr (با رزین هالوژن).
- خلوص ≥ 99.8٪: مقدار اضافه شده 5-10٪ کاهش می یابد و پراکندگی بهتر است.
- مقیاس بسیار ریز/نانو (0.3 ~ 1 میکرو متر): با یک سطح ویژه بزرگتر، راندمان بازدارنده شعله 15-30٪ بهبود می یابد و مقدار افزودن بیشتر کاهش می یابد.
-EU RoHS/REACH، کالیفرنیا 65: محدودیت در ناخالصی های فلزات سنگین، نیاز به Sb2O3 با خلوص بالا.
-دود کم و سناریوی بدون هالوژن: تا حدی با بورات روی/هیدروکسید آلومینیوم جایگزین شده و Sb2O3 را 30-50 درصد کاهش می دهد.
دمای پردازش> 200 ℃: برای جلوگیری از تجزیه، Sb2O3 پایدار حرارتی را انتخاب کنید.
-نیازهای مکانیکی بالا: مقدار اضافه را تا ≤ 6 phr کنترل کنید تا از افت تنش/ضربه جلوگیری کنید.
-Sb2O3+زینک بورات: به طور هم افزایی کارایی را افزایش می دهد، مقدار اضافه را کاهش می دهد و دود را سرکوب می کند.
- بازدارنده شعله مبتنی بر Sb2O3 + فسفر: سیستم بدون هالوژن/کم هالوژن، مناسب برای ارتقاء محیطی.
اصلاح: مقدار سوبسترای هالوژنه (PVC) اضافه شده بسیار کمتر از بستر بدون هالوژن (PP/ABS) است.
تصحیح: مقدار اضافه شده با خلوص پایین/اندازه ذرات درشت باید افزایش یابد، که هزینه ها را افزایش می دهد و بر عملکرد تأثیر می گذارد.
محاسبه دقیق مقدارتری اکسید آنتیموانافزوده شده، پیوند فنی اصلی در طراحی فرمول های بازدارنده شعله مواد است که مستقیماً عملکرد محصول، هزینه و دسترسی به بازار جهانی را تعیین می کند.
