CN110691812A - 阻燃聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

包含聚合物、阻燃剂、高径厚比粒状矿物和任选的增强材料的阻燃聚合物组合物、由所述阻燃聚合物组合物制成和包含所述组合物的制品以及制备所述阻燃聚合物组合物的方法。

Description

阻燃聚合物组合物
优先权要求
本PCT国际申请要求2017年4月7日提交的美国临时专利申请号62/482,876的优先权权益，其主题通过引用整体结合到本文中。
技术领域
本发明主要涉及包含聚合物、阻燃剂、高径厚比(aspect ratio)粒状矿物和任选的增强材料的阻燃聚合物组合物。本发明进一步涉及包含所述阻燃聚合物组合物或由所述组合物制成的制品以及制备所述阻燃聚合物组合物和所述制品的方法。
背景
在本领域熟知生产各种功能的阻燃聚合物组合物。聚合物组合物的各种阻燃性能要求可根据聚合物组合物的预期最终用途而变化。例如，与放热、烟雾产生、垂直火焰传播、烟雾密度、烟雾酸度和熔体粘度相关的要求可根据聚合物组合物的预期最终用途而变化。对其它性能(例如机械性能，例如刚度和拉伸强度)的要求也可根据聚合物组合物的预期最终用途而变化。这些性能可能受包含在聚合物组合物中以获得所需阻燃性能的添加剂影响。因此，期望提供替代和/或改进的阻燃聚合物组合物。
概述
根据本发明的第一个方面，提供一种阻燃聚合物组合物，该组合物包含聚合物、阻燃剂、高径厚比粒状矿物和任选的增强材料。在某些实施方案中，阻燃聚合物组合物包含聚合物、阻燃剂、高径厚比粒状矿物和增强材料。
根据本发明的第二个方面，提供一种制品，该制品由本发明的任何方面或实施方案的阻燃聚合物组合物制成或包含所述组合物。在某些实施方案中，制品为汽车部件。在某些实施方案中，制品为涂覆有本发明任何方面或实施方案的阻燃聚合物组合物的线缆。
根据本发明的第三个方面，提供一种制备本发明的任何方面或实施方案的阻燃聚合物组合物的方法，所述方法包括混合聚合物、阻燃剂、高径厚比粒状矿物和增强材料(存在时)。
在某些实施方案中，聚合物为聚酰胺。
在某些实施方案中，阻燃剂为有机磷酸酯、次膦酸酯/盐、卤代有机磷酸酯或它们中一种或多种的组合。在某些实施方案中，阻燃剂为有机次膦酸酯/盐。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为滑石、云母、硅灰石(wollastonite)、埃洛石(halloysite)或它们中一种或多种的组合。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为硅灰石。
在某些实施方案中，阻燃聚合物组合物包含增强材料。在某些实施方案中，增强材料为玻璃纤维。
本发明的任何方面的某些实施方案可提供一个或多个以下优点：
• 良好(例如，改善)的阻燃性能(例如，良好或改善的放热、烟雾产生、火焰蔓延、垂直火焰传播、烟雾密度、烟雾酸度和熔体粘度)；
• 良好(例如，改善)的机械性能(例如，刚度(例如，弯曲和拉伸模量)、热变形温度、螺旋流动长度
• 使用减少量的聚合物；
• 使用减少量的阻燃剂
• 使用减少量的增强材料。
关于本发明一个或多个所述方面的任何颗粒提供的细节、实例和优选方案将在本文中进一步描述，并且同等应用于本发明的所有方面。本文所述的实施方案、实例和优选方案在其所有可能变体中的任何组合都由本发明涵盖，除非本文另外指明或上下文另外清楚地否认。
附图简述
现在将参考以下附图描述本发明的实施方案，其中：
图1显示表1中指定的组合物在1/8”厚度的UL94阻燃等级；
图2显示表1中指定的组合物在1/16”厚度的UL94阻燃等级；
图3显示表1中指定的组合物在1/32”厚度的UL94阻燃等级；
图4显示表1中指定的组合物的弯曲模量；
图5显示表1中指定的组合物的拉伸模量；
图6显示表1中指定的组合物的弯曲强度；
图7显示表1中指定的组合物的拉伸强度；
图8显示表1中指定的组合物的热变形温度；
图9显示表1中指定的组合物的ISO切口悬臂梁式冲击强度；
图10显示表1中指定的组合物的断裂伸长率；
图11显示表1中指定的组合物的螺旋流动长度。
详述
本文公开一种阻燃聚合物组合物，该组合物包含聚合物、阻燃剂、高径厚比粒状矿物和任选的增强材料。阻燃聚合物组合物可例如由或基本由阻燃剂、高径厚比粒状矿物和任选的增强材料组成。术语“基本由……组成”可例如排除未明确列举的另外的要素、步骤或成分，除非这种另外的要素、步骤或成分不实质影响本发明的基本和新颖性质。在该一种或多种另外的要素、步骤或成分为组合物的一种或多种另外的组分的情况下，则组合物中另外的组分的总量可例如限于10%重量。例如，组合物中另外的组分的总量可限于9%重量或8%重量或7%重量或6%重量或5%重量或4%重量或3%重量或2%重量或1%重量。
聚合物可例如为热塑性聚合物。聚合物可例如以聚合物基质的形式存在。阻燃聚合物组合物(例如阻燃剂、高径厚比粒状矿物、任选的增强材料)的其它组分分散在聚合物基质中。聚合物可例如为聚烯(例如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯)、聚乙烯酯(通式–[RCOOCHCH2]-)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺、聚乳酸、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯酯(例如乙烯-乙酸乙烯酯或聚(甲基丙烯酸甲酯))或它们中两种或多种的组合。在某些实施方案中，聚合物为一种或多种聚酰胺。在下文中，可能倾向于就聚酰胺来讨论本发明。然而，本发明不应解释为限于这样的实施方案。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，聚合物可例如以至少约40%的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，聚合物可例如以至少约45%重量或至少约50%重量或至少约55%重量或至少约60%重量或至少约65%重量或至少约70%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，聚合物可例如以至多约80%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中，例如至多约75%重量，例如至多约70%重量，例如至多约65%重量。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，聚合物可例如以在约40%重量至约80%重量或约40%重量至约70%重量或约40%重量至约60%重量或约50%重量至约80%重量或约50%重量至约70%重量或约50%重量至约60%重量范围的量存在于阻燃聚合物组合物中。
术语“阻燃剂”是指当添加到聚合物时可防止着火、抑制或延迟火的蔓延和/或限制火引起的破坏的任何化学物质。
阻燃剂可例如通过吸热降解、热屏蔽、气相的稀释和气相自由基猝灭中的一种或多种起作用。通过吸热降解起作用的阻燃剂从基底去除热，从而冷却该材料。通过热屏蔽起作用的阻燃剂，例如通过形成炭，在材料的燃烧和未燃烧部分之间形成隔热屏障，炭使火焰与材料分隔，并减慢向未燃烧材料的传热。通过气相的稀释起作用的阻燃剂通过热降解产生惰性气体(例如二氧化碳和/或水)，并因此稀释可燃气体，从而降低可燃气体和氧气的分压，并减慢反应速率。通过气相自由基猝灭起作用的阻燃剂释放诸如氯化氢和溴化氢之类的物质，它们与火焰中的H和OH自由基反应，形成较小反应性的自由基(例如Cl和Br自由基)，这些自由基具有低得多的传播自由基氧化反应的潜力。在某些实施方案中，本文公开的阻燃聚合物组合物中使用的阻燃剂通过吸热降解和/或气相的稀释来起作用。
在某些实施方案中，阻燃剂为膨胀型阻燃剂。这指任何可因热暴露而膨胀，从而增加其体积并减小其密度的阻燃剂。膨胀型阻燃剂可在燃烧时产生炭，炭可充当燃烧的材料和未燃烧的材料之间的隔热屏障。
阻燃剂可例如为粒状矿物阻燃剂、有机卤素和/或含磷和/或含氮的化合物。
粒状矿物阻燃剂可例如为氢氧化铝(ATH – Al(OH)3)、氢氧化镁(MDH – Mg(OH)2)、碳酸钙镁石与水菱镁矿的组合、粒状矿物水合物、红磷、硼酸盐或它们中一种或多种的组合。在某些实施方案中，粒状矿物阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、或碳酸钙镁石与水菱镁矿的组合。
氢氧化铝可例如为三水铝石、三羟铝石、诺三水铝石(nordstrandite)、督三水铝石(doyleite)或它们中一种或多种的组合。氢氧化镁可例如为水镁石、绿泥石(chlorite)或它们中一种或多种的组合。
粒状矿物阻燃剂可例如由诸如脂肪酸(例如硬脂酸)、脂肪酸酯(例如硬脂酸酯)或硅烷的表面处理剂涂覆。这可例如帮助与聚合物基质混配(compounding)。
有机卤素化合物可例如为有机氯化物(例如氯菌酸衍生物、氯化石蜡)、有机溴化物(例如十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化碳酸酯低聚物、溴化环氧低聚物、四溴邻苯二甲酸酐、四溴双酚A 、六溴环十二烷)、卤代有机磷酸酯(例如磷酸三(1,3-二氯-2-丙酯)、四(2-氯乙基)二氯异戊基(isoentyl)二磷酸酯)或它们中一种或多种的组合。
有机卤素化合物可例如与增效剂组合使用，以提高其效力。增效剂包括含锑化合物，例如三氧化二锑、五氧化二锑和亚锑酸钠。
含磷和/或含氮的化合物可例如为红磷、磷酸盐、多聚磷酸盐(例如三聚氰胺多聚磷酸盐)、有机磷酸酯(例如磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)、双酚A二苯基磷酸酯(BADP)、磷酸三甲苯酯(TCP))、膦酸酯/盐(例如甲基膦酸二甲酯(DMMP))、次膦酸酯/盐(例如二乙基次膦酸铝)、卤代有机磷酸酯(例如磷酸三(1,3-二氯-2-丙酯)、四(2-氯乙基)二氯异戊基二磷酸酯)、磷腈、聚磷腈、三嗪(例如三聚氰胺氰尿酸酯)或它们中一种或多种的组合。在某些实施方案中，含磷的化合物为有机磷酸酯、次膦酸酯/盐、卤代有机磷酸酯或它们中一种或多种的组合。
在某些实施方案中，阻燃剂为含磷的化合物。在下文中，可能倾向于就有机次膦酸酯/盐来讨论本发明。然而，本发明不应解释为限于这样的实施方案。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃剂可例如以至少约5%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃剂可以至少约6%重量或至少约8%重量或至少约10%重量或至少约12%重量或至少约14%重量或至少约15%重量或至少约16%重量或至少约18%重量或至少约20%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃剂可以至多约40%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃剂可以至多约35%重量或至多约30%重量或至多约28%重量或至多约26%重量或至多约25%重量或至多约24%重量或至多约22%重量或至多约20%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
术语“高径厚比粒状矿物”是指具有针状或层状颗粒的矿物。层状颗粒通常具有小的、扁平且片状或板状的外观。针状颗粒通常具有长、细的纤维或针状外观。
高径厚比粒状矿物可例如选自滑石、云母、硅灰石、埃洛石、高岭土、膨润土、珍珠岩及它们中一种或多种的组合。在某些实施方案中，高径厚比选自滑石、云母、硅灰石及它们中一种或多种的组合。在下文中，可能倾向于就硅灰石来讨论本发明。然而，本发明不应解释为限于这样的实施方案。
粒状滑石矿物是指由具有化学式H2Mg3(SiO3)4或Mg3Si4O10(OH)2的水合硅酸镁或矿物绿泥石(水合硅酸铝镁)、其组合或由其衍生并具有相似性质的矿物制成的层状粒状材料。
可例如从天然源通过研磨获得粒状滑石矿物。例如，粒状滑石矿物可通过在液体中悬浮的滑石的分层获得或可获得。
天然滑石颗粒通常通过如下获得：压碎然后研磨滑石矿物源，随后可进行粒径分级步骤，以获得具有所需粒径分布的产物。可使粒状固体材料自生研磨，即，通过在固体材料颗粒本身之间磨耗，或者，在包含与要研磨的滑石颗粒不同的材料的颗粒的粒状研磨介质存在下磨耗。这些过程可在分散剂和杀生物剂存在或不存在下进行，可在过程的任何阶段添加它们。
在某些实施方案中，滑石颗粒通过根据US-A-6348536中所述的过程获得和/或可获得，该文献的全部内容通过引用结合到本文中。
更具体地讲，滑石颗粒可通过以下过程制备，包括：
(a)使具有预定初始粒径的滑石悬浮于液体中，
(b)使悬浮液经过分层操作，分层操作经改变以致产生颗粒的页的分离，并以致得到小于初始粒径的粒径，
(c)任选使悬浮液经过分选，以去除尺寸大于预定尺寸的颗粒，
(d)干燥悬浮液，并且
(e)任选处理颗粒，以限制它们之间强键的产生。
通常选择具有大于所需粒径的初始粒径的起始滑石。在某些实施方案中，使起始滑石在分散剂存在下悬浮于水，使得基于悬浮液总重量的干物质重量为约10%至约60%。悬浮液通常是均质的。在某些实施方案中，在分层期间进行研磨操作，以得到约10μm至约50μm的d50激光。分选步骤可包括水力分选，这可在涡轮分选机或在旋液分离器或在具有环形提取螺杆的离心机中进行。有利地以使残留液体水平低于1%的方式干燥悬浮液。
在某些实施方案中，滑石颗粒通过以下过程制备，包括：
(a)使具有大于所需d50激光(例如，大于约10μm至约50um或约10μm至约35μm的所需d50激光)的d50激光的初始粒径的相对粗滑石颗粒的液体悬浮液分层，以获得具有小于初始粒径的粒径的滑石颗粒；
(b)至少部分干燥悬浮液，从而获得具有所需d50激光和任选所需片层指数(lamellarityindex)的滑石颗粒。
在某些实施方案中，在加工期间不化学处理无机颗粒(例如滑石颗粒)以获得所需的粒径和/或片层。
粒状云母矿物是指一类具有通式X2Y4-6Z8O20(OH,F)4的层状页硅酸盐矿物，其中X为K、Na、Ca、Ba、Rb或Cs(通常为K、Na或Ca)，Y为Al、Mg、Fe、Mn、Cr、Ti、Li(通常为Al、Mg或Fe)，Z为Si、Al、Fe3+或Ti(通常为Si或Al)。云母可以为二八面体(Y = 4)或三八面体(Y = 6)。普通云母有K或Na作为X，脆性云母有Ca作为X。云母矿物具有近乎完美的底面解理，并且是单斜的，且具有趋向于准六方晶体的趋势。
粒状硅灰石矿物是指可包含少量铁、镁和/或锰替代钙的链硅酸钙矿物(CaSiO3)。硅灰石包含[SiO4]四面体的链，这些链共享相同的顶点，平行于b轴延伸。链基序(motif)在三个四面体后重复。硅灰石晶体通常形状为针状。
粒状埃洛石矿物是指具有经验式Al2Si2O5(OH)4的层状或针状单斜铝硅酸盐粘土矿物。埃洛石可经水合或未水合。基于埃洛石矿物的总重量，埃洛石可例如具有等于或小于约5%重量或等于或小于约4%重量或等于或小于约3%重量的水分含量。
粒状高岭土矿物是指矿物高岭石、地开石、珍珠陶土和埃洛石。高岭土可例如经部分或完全煅烧。高岭土可例如未煅烧。高岭土可以为板状高岭土或超板状高岭土。“板状”高岭土是指具有高形状因数的高岭土。板状高岭土具有约20至小于约60的形状因数。超板状高岭土具有约60至100或大于100的形状因数。本文所用的“形状因数”为不同尺寸和形状的颗粒群的粒径与颗粒厚度之比的量度，用美国专利号5,576,617中所述的电导率方法、仪器和公式测定，所述专利全文通过引用结合到本文中。如‘617专利中所述，当组合物流过容器时，测量被测取向颗粒的水性悬浮液组合物的电导率。沿着容器的一个方向和沿着横过第一方向的容器的另一个方向进行电导率的测量。利用两个电导率测量值之间的差，测定被测粒状材料的形状因数。
高岭土可以为从天然源(即未加工的天然高岭土矿物)得到的经加工材料。经加工的高岭土通常可包含至少约50%重量的高岭石。例如，大多数工业加工的高岭土包含大于约75%重量的高岭石，并且可包含大于约90%重量、在某些情况下大于约95%重量的高岭石。
高岭土可通过本领域的技术人员熟知的一种或多种其它过程从未加工的天然高岭土矿物制备，例如通过已知的精制或选矿步骤。例如，可用还原性漂白剂，例如连二亚硫酸钠(sodium hydrosulfite)，来漂白粘土矿物。如果使用连二亚硫酸钠，则可在连二亚硫酸钠漂白步骤之后使经漂白粘土矿物任选脱水，任选洗涤，并再次任选脱水。可处理粘土矿物，以去除杂质，例如，通过在本领域熟知的絮凝、浮选或磁分离技术。
制备粒状高岭土的过程还可包括一个或多个粉碎步骤，例如研磨或碾磨。粗高岭土的轻粉碎用于使其适当分层。粉碎可通过使用塑料(例如，尼龙)珠料或颗粒、砂或陶瓷研磨或碾磨助剂来进行。可用熟知的程序精制粗高岭土，以去除杂质并改善物理性能。高岭土可通过已知的粒径分级程序处理，例如，筛选和离心(或两者)，以得到具有所需d50值或粒径分布的颗粒。
粒状膨润土矿物是指主要由蒙脱石组成的吸收性页硅酸铝粘土。膨润土可例如为钠膨润土、钙膨润土、钾膨润土或它们中一种或多种的组合。通常发现膨润土伴有矿物伊利石和/或高岭石。
粒状珍珠岩矿物是指一种水合天然玻璃，其可包含例如约72%重量至约75%重量SiO2、约12%重量至约14%重量Al2O3、约0.5%重量至约2%重量Fe2O3、约3%重量至约5%重量Na2O、约4%重量至约5%重量K2O、约0.4%重量至约1.5%重量CaO和少量其它金属元素。珍珠岩可通过较高含量(如约2至约5%重量)的化学键合水，玻璃质、珍珠光泽且特征性同心或弓形洋葱皮状(即，珍珠状)断口的存在，与其它天然玻璃相区分。珍珠岩可经膨胀或未膨胀。珍珠岩产品可通过碾磨和热膨胀来制备，并且可具有独特的物理性质，例如高孔隙率、低堆积密度和化学惰性。经碾磨的膨胀珍珠岩的平均粒径为5至200微米，孔体积为2至10L/mg，中值孔径为5至20微米。在加工前，珍珠岩可能为灰色至绿色，并带有大量球形裂纹，这些裂纹导致其破碎成小的珍珠状块体。
当从天然产生源获得粒状矿物(例如粒状矿物阻燃剂，高径厚比粒状矿物)时，可能一些矿物杂质会不可避免地污染经研磨材料。例如，天然产生的滑石可能与其它矿物例如白云石一起出现。另外，在某些情况下，可包括其它矿物的少量添加物，例如，也可存在白云石、高岭土、煅烧高岭土、硅灰石、铝土矿或云母中的一种或多种。然而，通常在本发明中使用的粒状矿物将各自包含小于5%重量的其它矿物，例如小于2%重量，例如小于1%重量。
在一些实施方案中，粒状矿物(例如粒状矿物阻燃剂，高径厚比粒状矿物)各自独立地在开采或提取后经历最少的加工。在另一个实施方案中，使粒状矿物经过至少一种物理改性过程。本领域的技术人员将容易知道适合使用的物理改性过程，这可能现在已知或以后发现；适合的物理改性方法包括但不限于粉碎(例如压碎、研磨、碾磨)、干燥和分级(例如风力分级、水力分选、筛选和/或筛分)。在其它实施方式中，粒状矿物各自独立经过至少一种化学改性过程。本领域的技术人员将容易知道适合在本发明中使用的化学改性过程，这可能现在已知或以后发现；适合的化学改性过程包括但不限于硅烷化和煅烧。粒状滑石材料可例如经表面处理或未经表面处理。表面处理可例如用于改变滑石颗粒和/或混入有滑石颗粒的液体组合物的性质。在某些实施方案中，基于粒状矿物的总重量，表面处理以至多约5%重量的量存在，例如约0.001%重量至约5%重量或约0.01%重量至约2%重量或约0.1%重量至约2%重量或约0.5%重量至约1.5%重量。在某些实施方案中，粒状矿物未经表面处理。
高径厚比粒状矿物(例如埃洛石)可例如具有基于高径厚比粒状矿物的总重量等于或小于约5%的水分含量。例如，基于高径厚比粒状矿物的总重量，高径厚比粒状矿物(例如埃洛石)可具有等于或小于约4.5%重量或等于或小于约4%重量或等于或小于约3.5%重量或等于或小于约3%重量的水分含量。例如，基于高径厚比粒状矿物的总重量，高径厚比粒状矿物可具有至少约0.5%重量或至少约1%重量的水分含量。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约2至约150范围的径厚比。例如，高径厚比粒状矿物的径厚比可在约2至约145或约2至约140或约2至约135或约2至约130或约2至约125或约2至约120或约2至约115或约2至约110或约2至约105或约2至约100的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的径厚比可在约5至约150或约5至约145或约5至约140或约5至约135或约5至约130或约5至约125或约5至约120或约5至约115或约5至约110或约5至约105或约5至约100的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的径厚比可在约3至约95或约4至约90或约5至约85或约6至约80或约7至约75或约8至约70或约9至约65或约10至约60的范围内。
本文所用表述“径厚比”是指与颗粒面相等面积的圆的直径除以该颗粒的平均厚度。径厚比可用电子显微镜法测定。例如，对于给定的颗粒，对于面积与颗粒面相等的叠加圆，其中那个圆的直径为d，颗粒的厚度为t，则颗粒的径厚比为d除以t。
作为替代或补充，板状矿物，例如滑石和云母，其径厚比也可例如通过粒径分析用Parslow/Jennings或Pabst公式来计算。
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高径厚比粒状矿物可例如具有在约0.1µm至约40µm范围的d50(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d50(沉降图)可在约0.2μm至约35μm或约0.5μm至约30μm或约0.5μm至约25μm或约0.5μm至约20μm或约1μm至约40μm或约1μm至约35μm或约1μm至约30μm或约1μm至约25μm或约1μm至约20μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约1µm至约20µm范围的d50(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d50(沉降图)可在约2μm至约19μm或约3μm至约18μm或约4μm至约17μm或约5μm至约16μm或约6μm至约15μm或约7μm至约14μm或约8μm至约13μm或约9μm至约12μm或约10μm至约11μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约0.05µm至约10µm范围的d10(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d10(沉降图)可在约0.1μm至约8μm或约0.1μm至约6μm或约0.2μm至约5μm或约0.2μm至约4μm或约0.2μm至约3μm或约0.2μm至约2μm或约0.5μm至约10μm或约0.5μm至约5μm或约0.5μm至约2μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约0.05µm至约2µm范围的d10(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d10(沉降图)可在约0.1μm至约1.9μm或约0.2μm至约1.8μm或约0.3μm至约1.7μm或约0.4μm至约1.6μm或约0.5μm至约1.5μm或约0.6μm至约1.4μm或约0.7μm至约1.3μm或约0.8μm至约1.2μm或约0.9μm至约1.1μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约1µm至约150µm范围的d90(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d90(沉降图)可在约1μm至约140μm或约1μm至约130μm或约1μm至约120μm或约1μm至约110μm或约1μm至约100μm或约1μm至约90μm或约1μm至约80μm或约1μm至约70μm或约1μm至约60μm或约1μm至约50μm或约1μm至约40μm或约1μm至约30μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d90(沉降图)可在约5μm至约140μm或约5μm至约130μm或约5μm至约120μm或约5μm至约110μm或约5μm至约100μm或约5μm至约90μm或约5μm至约80μm或约5μm至约70μm或约5μm至约60μm或约5μm至约50μm或约5μm至约40μm或约5μm至约30μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d90(沉降图)可在约10μm至约140μm或约10μm至约130μm或约10μm至约120μm或约10μm至约110μm或约10μm至约100μm或约10μm至约90μm或约10μm至约80μm或约10μm至约70μm或约10μm至约60μm或约10μm至约50μm或约10μm至约40μm或约10μm至约30μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约5µm至约40µm范围的d90(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d90(沉降图)可在约6μm至约39μm或约7μm至约38μm或约8μm至约37μm或约9μm至约36μm或约10μm至约35μm或约11μm至约34μm或约12μm至约33μm或约13μm至约32μm或约14μm至约31μm或约15μm至约30μm或约16μm至约29μm或约17μm至约28μm或约18μm至约27μm或约19μm至约26μm或约20μm至约25μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约2µm至约180µm范围的d95(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d95(沉降图)可在约2μm至约170μm或约2μm至约160μm或约2μm至约150μm或约2μm至约140μm或约2μm至约130μm或约2μm至约120μm或约2μm至约110μm或约2μm至约100μm或约2μm至约90μm或约2μm至约80μm或约2μm至约70μm或约2μm至约60μm或约2μm至约50μm或约2μm至约40μm或约2μm至约30μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d95(沉降图)可在约5μm至约170μm或约5μm至约160μm或约5μm至约150μm或约5μm至约140μm或约5μm至约130μm或约5μm至约120μm或约5μm至约110μm或约5μm至约100μm或约5μm至约90μm或约5μm至约80μm或约5μm至约70μm或约5μm至约60μm或约5μm至约50μm或约5μm至约40μm或约5μm至约30μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d95(沉降图)可在约10μm至约170μm或约10μm至约160μm或约10μm至约150μm或约10μm至约140μm或约10μm至约130μm或约10μm至约120μm或约10μm至约110μm或约10μm至约100μm或约10μm至约90μm或约10μm至约80μm或约10μm至约70μm或约10μm至约60μm或约10μm至约50μm或约10μm至约40μm或约10μm至约30μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约5µm至约40µm范围的d95(沉降图)。例如，高径厚比粒状矿物的d95(沉降图)可在约6μm至约39μm或约7μm至约38μm或约8μm至约37μm或约9μm至约36μm或约10μm至约35μm或约11μm至约34μm或约12μm至约33μm或约13μm至约32μm或约14μm至约31μm或约15μm至约30μm或约16μm至约29μm或约17μm至约28μm或约18μm至约27μm或约19μm至约26μm或约20μm至约25μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约2µm至约250µm范围的d50(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d50(激光)可在约2μm至约240μm或约2μm至约230μm或约2μm至约220μm或约2μm至约210μm或约2μm至约200μm或约2μm至约190μm或约2μm至约180μm或约2μm至约170μm或约2μm至约160μm或约2μm至约150μm或约2μm至约140μm或约2μm至约130μm或约2μm至约120μm或约2μm至约110μm或约2μm至约100µm或约2µm至约90µm或约2µm至约80µm或约2µm至约70µm或约2µm至约60µm或约2µm至约50µm或约2μm至约40μm或约2μm至约30μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d50(激光)可在约5μm至约240μm或约5μm至约230μm或约5μm至约220μm或约5μm至约210μm或约5μm至约200μm或约5μm至约190μm或约5μm至约180μm或约5μm至约170μm或约5μm至约160μm或约5μm至约150μm或约5μm至约140μm或约5μm至约130μm或约5μm至约120μm或约5μm至约110μm或约5μm至约100µm或约5µm至约90µm或约5µm至约80µm或约5µm至约70µm或约5µm至约60µm或约5µm至约50µm或约5μm至约40μm或约5μm至约30μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d50(激光)可在约10μm至约240μm或约10μm至约230μm或约10μm至约220μm或约10μm至约210μm或约10μm至约200μm或约10μm至约190μm或约10μm至约180μm或约10μm至约170μm或约10μm至约160μm或约10μm至约150μm或约10μm至约140μm或约10μm至约130μm或约10μm至约120μm或约10μm至约110μm或约10μm至约100µm或约10µm至约90µm或约10µm至约80µm或约10µm至约70µm或约10µm至约60µm或约10µm至约50µm或约10μm至约40μm或约10μm至约30μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d50(激光)可在约20μm至约240μm或约20μm至约230μm或约20μm至约220μm或约20μm至约210μm或约20μm至约200μm或约20μm至约190μm或约20μm至约180μm或约20μm至约170μm或约20μm至约160μm或约20μm至约150μm或约20μm至约140μm或约20μm至约130μm或约20μm至约120μm或约20μm至约110μm或约20μm至约100µm或约20µm至约90µm或约20µm至约80µm或约20µm至约70µm或约20µm至约60µm或约20µm至约50µm或约20μm至约40μm或约20μm至约30μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约5µm至约40µm范围的d50(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d50(激光)可在约6μm至约39μm或约7μm至约38μm或约8μm至约37μm或约9μm至约36μm或约10μm至约35μm或约11μm至约34μm或约12μm至约33μm或约13μm至约32μm或约14μm至约31μm或约15μm至约30μm或约16μm至约29μm或约17μm至约28μm或约18μm至约27μm或约19μm至约26μm或约20μm至约25μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约2µm至约50µm范围的d10(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d10(激光)可在约2μm至约40μm或约2μm至约30μm或约2μm至约20μm或约2μm至约10μm或约2μm至约5μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d10(激光)可在约3μm至约40μm或约3μm至约30μm或约3μm至约20μm或约3μm至约10μm或约3μm至约5μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约2µm至约10µm范围的d10(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d10(激光)可在约3μm至约9μm或约4μm至约8μm或约5μm至约7μm或约6μm至约7μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约5µm至约400µm范围的d90(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d90(激光)可在约5μm至约380μm或约5μm至约360μm或约5μm至约350μm或约5μm至约340μm或约5μm至约320μm或约5μm至约300μm或约5μm至约280μm或约5μm至约260μm或约5μm至约250μm或约5μm至约240μm或约5μm至约220μm或约5μm至约200μm或约5μm至约180μm或约5μm至约160μm或约5μm至约150µm或约5µm至约140µm或约5µm至约120µm或约5µm至约100µm或约5µm至约80µm或约5µm至约60µm或约5µm至约50µm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d90(激光)可在约10μm至约380μm或约10μm至约360μm或约10μm至约350μm或约10μm至约340μm或约10μm至约320μm或约10μm至约300μm或约10μm至约280μm或约10μm至约260μm或约10μm至约250μm或约10μm至约240μm或约10μm至约220μm或约10μm至约200μm或约10μm至约180μm或约10μm至约160μm或约10μm至约150µm或约10µm至约140µm或约10µm至约120µm或约10µm至约100µm或约10µm至约80µm或约10µm至约60µm或约10µm至约50µm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d90(激光)可在约20μm至约380μm或约20μm至约360μm或约20μm至约350μm或约20μm至约340μm或约20μm至约320μm或约20μm至约300μm或约20μm至约280μm或约20μm至约260μm或约20μm至约250μm或约20μm至约240μm或约20μm至约220μm或约20μm至约200μm或约20μm至约180μm或约20μm至约160μm或约20μm至约150µm或约20µm至约140µm或约20µm至约120µm或约20µm至约100µm或约20µm至约80µm或约20µm至约60µm或约20µm至约50µm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约20µm至约70µm范围的d90(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d90(激光)可在约25μm至约65μm或约30μm至约60μm或约35μm至约55μm或约40μm至约50µm或约45µm至约50µm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约5µm至约450µm范围的d95(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d95(激光)可在约5μm至约440μm或约5μm至约420μm或约5μm至约400μm或约5μm至约380μm或约5μm至约360μm或约5μm至约350μm或约5μm至约340μm或约5μm至约320μm或约5μm至约300μm或约5μm至约280μm或约5μm至约260μm或约5μm至约250μm或约5μm至约240μm或约5μm至约220μm或约5μm至约200μm或约5μm至约180μm或约5μm至约160μm或约5μm至约150μm或约5μm至约140μm或约5μm至约120μm或约5μm至约100μm或约5μm至约80μm或约 μm至约60μm或约5μm至约50μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d95(激光)可在约10μm至约440μm或约10μm至约420μm或约10μm至约400μm或约10μm至约380μm或约10μm至约360μm或约10μm至约350μm或约10μm至约340μm或约10μm至约320μm或约10μm至约300μm或约10μm至约280μm或约10μm至约260μm或约10μm至约250μm或约10μm至约240μm或约10μm至约220μm或约10μm至约200μm或约10μm至约180μm或约10μm至约160μm或约10μm至约150μm或约10μm至约140μm或约10μm至约120μm或约10μm至约100μm或约10μm至约80μm或约10μm至约60μm或约10μm至约50μm的范围内。例如，高径厚比粒状矿物的d95(激光)可在约20μm至约440μm或约20μm至约420μm或约20μm至约400μm或约20μm至约380μm或约20μm至约360μm或约20μm至约350μm或约20μm至约340μm或约20μm至约320μm或约20μm至约300μm或约20μm至约280μm或约20μm至约260μm或约20μm至约250μm或约20μm至约240μm或约20μm至约220μm或约20μm至约200μm或约20μm至约180μm或约20μm至约160μm或约20μm至约150μm或约20μm至约140μm或约20μm至约120μm或约20μm至约100μm或约20μm至约80μm或约20μm至约60μm或约20μm至约50μm的范围内。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约20µm至约80µm范围的d95(激光)。例如，高径厚比粒状矿物的d95(激光)可在约25μm至约75μm或约30μm至约70μm或约35μm至约65μm或约40μm至约60μm或约45μm至约55μm或约50μm至约55μm的范围内。
高径厚比粒状矿物(例如层状矿物，例如滑石)可具有例如等于或大于约2.8的片层指数。例如，高径厚比粒状矿物(例如层状矿物，例如滑石)的片层指数可等于或大于约2.9或等于或大于约3.0或等于或大于约3.1或等于或大于约3.2或等于或大于约3.3或等于或大于约3.4或等于或大于约3.5或等于或大于约3.6或等于或大于约3.7或等于或大于约3.8或等于或大于约3.9或等于或大于约4或等于或大于约4.1等于或大于约4.2或等于或大于约4.3或等于或大于约4.4或等于或大于约4.5或等于或大于约4.6或等于或大于约4.7或等于或大于约4.8或等于或大于约4.9或等于或大于约5或等于或大于约5.1或等于或大于约5.2或等于或大于约5.3或等于或大于约5.4或等于或大于约5.5或等于或大于约5.6或等于或大于约5.7或等于或大于约5.8或等于或大于约5.9或等于或大于约6或等于或大于约6.1或等于或大于约6.2或等于或大于约6.3或等于或大于约6.4或等于或大于约6.5或等于或大于约6.6或等于或大于约6.7或等于或大于约6.8或等于或大于约6.9或等于或大于约7。
高径厚比粒状矿物(例如层状矿物，例如滑石)可具有例如等于或小于约20的片层指数。例如，高径厚比粒状矿物(例如滑石)的片层指数可等于或小于约15或等于或小于约10或等于或小于约9.5或等于或小于约9或等于或小于约8.5或等于或小于约8或等于或小于7.5。
片层指数表征颗粒的形状和平坦度(大尺寸/厚度)。术语“片层指数”由以下比率限定：
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其中“d50激光”为用本文所述的激光粒径分析仪获得的平均粒径(d50)的值，“d50sedi”为用本文所述的沉降图(标准ISO 13317-3)通过沉降获得的中值粒径值。可参考G. Baudet和J.P. Rona, Ind. Min. Mines et Carr. Les techn. 1990年6月7月，第55-61页的文章，文章表明，这个指数与颗粒的最大尺寸与最小尺寸的平均比率相关。
在以上提到的沉降技术中，在本文中关于滑石粒状材料提到的粒径性质使用Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, USA(www.micromeritics.com)提供的Sedigraph 5100机器(在本文中称为“MicromeriticsSedigraph 5100装置”)，并基于斯托克斯定律应用，通过在水性介质中在完全分散条件下粒状材料的沉降，以熟知的方式测定。这种机器提供具有小于给定e.s.d值的尺寸(在本领域称为“当量球直径”(e.s.d))的颗粒的累积重量百分数的测量值和绘图。平均粒径d50sedi为以这样的方式测定的颗粒e.s.d的值，此时，有50%重量的颗粒具有小于该d50值的当量球直径。d95sedi值为95%重量的颗粒具有小于该d95sedi值的esd时的值。可根据ISO 13317-3或与其等效的任何方法测定粒径性质。通过沉降图测定的粒径范围可例如与层状粒状矿物相关。通过沉降图测定的粒径范围可例如与滑石相关。
在以上提到的激光技术中，本文关于粒状滑石材料提到的粒径性质通过湿式Malvern激光散射(标准ISO 13320-1)测定。在这项技术中，可基于Mie理论的应用使用激光束衍射测定粉末、悬浮液和乳液中颗粒的尺寸。这样的机器，例如Malvern Mastersizer S(由Malvern instruments提供)，提供具有小于给定e.s.d值的尺寸(在本领域称为“当量球直径”(e.s.d))的颗粒的累积体积百分数的测量值和绘图。平均粒径d50为以这样的方式测定的颗粒e.s.d的值，此时，有50%重量的颗粒具有小于该d50值的当量球直径。为避免疑虑，使用激光散射测定粒径不是以上提到的沉降方法的等效方法。通过激光技术测定的粒径范围可例如与针状矿物相关。通过激光技术测定的粒径范围可例如与硅灰石和/或埃洛石相关。
本文所用d50(沉降图)和d50(激光)是指分别根据上述沉降图或激光技术测定的d50值。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约0.5μm至约20μm范围的d50(沉降图)的滑石。在某些实施方案中，滑石还具有在约3μm至约150μm范围的d95(沉降图)，例如约3μm至约100μm或约3μm至约50μm或约3μm至约25µm。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约0.2μm至约0.8μm范围的d10(沉降图)和在约2μm至约3.5μm范围的d50(沉降图)的滑石。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)还具有在约5μm至约25μm范围的d95 (沉降图)。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)还具有在约5μm至约15μm范围的d95 (沉降图)和在约3至约4范围的片层指数。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)还具有在约15μm至约25μm范围的d95 (沉降图)和在约5至约9范围的片层指数。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约2μm至约8μm范围的d10(激光)和在约8μm至约25μm范围的d50(激光)的滑石。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)还具有在约25μm至约65μm范围的d95 (激光)。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)具有在约8μm至约15μm范围的d50(激光)和在约20μm至约30μm范围的d95(激光)。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)具有在约8μm至约15μm范围的d50(激光)和在约20μm至约30μm范围的d95(激光)及在约3至约5范围的片层指数。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)具有在约8μm至约15μm范围的d50(激光)和在约25μm至约35μm范围的d95(激光)和/或在约3至约4范围的片层指数。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物(滑石)具有在约15μm至约30μm(例如约15μm至约25μm)范围的d50(激光)和在约50μm至约70μm(例如约55μm至约65μm)范围的d95(激光)和/或在约5至约9范围的片层指数。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约1μm至约8μm(例如，约2μm至约8μm)范围的d50(沉降图)和至少约10m2/g的BET表面积的滑石。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约8μm至约15μm范围的d50(沉降图)和至少约5m2/g的BET表面积的滑石。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约1μm至约8μm(例如，约2μm至约8μm)范围的d50(沉降图)和至少约3的片层指数的滑石。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约5μm至约100μm范围的d50(激光)的硅灰石。在某些实施方案中，硅灰石还具有在约10μm至约150μm或约10μm至约100μm或约10μm至约50μm范围的d95 (激光)。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约4μm至约10μm范围的d50(激光)的硅灰石。在某些实施方案中，硅灰石还具有在约30μm至约40μm范围的d95(激光)。在某些实施方案中，硅灰石还具有在约0.5μm至约3μm范围的d10(激光)。在某些实施方案中，硅灰石还具有在约4至约10范围的径厚比。在某些实施方案中，硅灰石还具有在约30μm至约40μm范围的d95 (激光)和在约0.5μm至约3μm范围的d10(激光)及在约4至约10范围的径厚比。在某些实施方案中，硅灰石还具有在约0.5至约5m2/g范围的BET表面积。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约5μm至约200μm范围的d50(激光)的云母，例如约5μm至约150μm或约5μm至约100μm或约5μm至约50μm。在某些实施方案中，云母还具有在约10μm至约400μm范围的d95(激光)，例如约10μm至约350μm或约10μm至约300μm或约10μm至约250μm或约10μm至约200μm或约10μm至约150μm或约10μm至约100μm或约10μm至约50μm。在某些实施方案中，云母具有在约5μm至约200μm范围的d50(激光)和在约10μm至约400μm范围的d95(激光)。在某些实施方案中，云母具有在约5μm至约50μm范围的d50(激光)和在约10μm至约50μm范围的d95(激光)。在某些实施方案中，云母还具有在约0.5m2/g至约5m2/g范围的BET表面积。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约1μm至约9μm或约2μm至约8μm或约3μm至约7μm范围的d50(沉降图)的云母。在某些实施方案中，云母还具有在约20μm至约35μm范围的d90(沉降图)。在某些实施方案中，云母还具有在约0.05μm至约2μm范围的d10(沉降图)。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约0.1μm至约2μm或约0.1μm至约1μm范围的d50(沉降图)的埃洛石。在某些实施方案中，埃洛石还具有在约3μm至约10μm或约3μm至约8μm范围的d90(沉降图)。在某些实施方案中，埃洛石还具有在约50m2/g至约80m2/g范围的BET表面积。在某些实施方案中，埃洛石还具有在约5至约25或约10至约20范围的径厚比。
在某些实施方案中，埃洛石的粒径可通过扫描电子显微镜法测定。SEM可例如提供埃洛石颗粒的长度、内径和外径的测量值。在某些实施方案中，埃洛石具有在约0.1μm至约3μm或约0.1μm至约2.5μm或约0.5μm至约2μm范围的颗粒长度。在某些实施方案中，埃洛石具有在约30nm至约90nm或约40nm至约60nm或约50nm至约70nm范围的外径。在某些实施方案中，埃洛石具有在约5nm至约55nm或约10nm至约50nm或约15nm至约45nm范围的内径。在某些实施方案中，埃洛石还具有在约5至约25或约10至约20范围的径厚比。
在某些实施方案中，埃洛石具有在约0.5μm至约2μm范围的颗粒长度、在约50nm至约70nm范围的外径和在约15nm至约45nm范围的内径。在某些实施方案中，埃洛石还具有在约10至约20范围的径厚比。
高径厚比粒状矿物可例如具有等于或大于约0.5m2/g的BET表面积。例如，高径厚比粒状矿物的BET表面积可等于或大于约1m2/g或等于或大于约2m2/g或等于或大于约3m2/g或等于或大于约4m2/g或等于或大于约5m2/g或等于或大于约6m2/g或等于或大于约7m2/g或等于或大于约8m2/g或等于或大于约9m2/g或等于或大于约10m2/g。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物的BET表面积等于或大于约10m2/g或等于或大于约11m2/g或等于或大于约12m2/g或等于或大于约13m2/g或等于或大于约14m2/g或等于或大于约15m2/g。
高径厚比粒状矿物可例如具有等于或小于约100m2/g的BET表面积。例如，高径厚比粒状矿物的BET表面积可等于或小于约90m2/g或等于或小于约80m2/g或等于或小于约70m2/g或等于或小于约60m2/g或等于或小于约50m2/g或等于或小于约40m2/g。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物具有等于或小于约30m2/g的BET表面积。例如，高径厚比粒状矿物的BET表面积可等于或小于约25m2/g或等于或小于约24m2/g或等于或小于约23m2/g或等于或小于约22m2/g或等于或小于约21m2/g或等于或小于约20m2/g。
高径厚比粒状矿物可例如具有在约1m2/g至约100m2/g或约1m2/g至约80m2/g或约1m2/g至约70m2/g或约1m2/g至约30m2/g或约1m2/g至约25m2/g或约10m2/g至约25m2/g或约10m2/g至约20m2/g范围的BET表面积。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约2m2/g至约22m2/g范围的BET表面积的滑石。例如，高径厚比粒状矿物可以为具有在约4m2/g至约20m2/g或约6m2/g至约18m2/g或约8m2/g至约16m2/g或约10m2/g至约15m2/g范围的BET表面积的滑石。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约8m2/g至约22m2/g范围的BET表面积的微晶滑石。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约10m2/g至约20m2/g或约12m2/g至约18m2/g或约14m2/g至约16m2/g范围的BET表面积的微晶滑石。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约2m2/g至约18m2/g范围的BET表面积的粗晶滑石。例如，粗晶滑石可具有在约4m2/g至约17m2/g或约6m2/g至约16m2/g或约8m2/g至约15m2/g或约10m2/g至约14m2/g范围的BET表面积。例如，粗晶滑石的BET表面积可在约10m2/g至约18m2/g或约12m2/g至约18m2/g或约14m2/g至约16m2/g的范围内。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约10m2/g至约30m2/g或约10m2/g至约25m2/g或约10m2/g至约20m2/g范围的BET表面积的滑石。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约5m2/g至约20m2/g或约5m2/g至约15m2/g或约5m2/g至约10m2/g范围的BET表面积的云母。在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约1m2/g至约10m2/g或约1m2/g至约5m2/g或约1m2/g至约3m2/g范围的BET表面积的硅灰石。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约0.5m2/g至约5m2/g范围的BET表面积的云母。例如，云母的BET表面积可在约1m2/g至约4m2/g或约1.5m2/g至约3.5m2/g或约2m2/g至约2.5m2/g的范围内。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约0.5m2/g至约5m2/g范围的BET表面积的硅灰石。例如，硅灰石的BET表面积可在约1m2/g至约4m2/g或约1.5m2/g至约3.5m2/g或约2m2/g至约2.5m2/g的范围内。
在某些实施方案中，高径厚比粒状矿物为具有在约10m2/g至约30m2/g或约15m2/g至约25m2/g或约18m2/g至约22m2/g范围的BET表面积的埃洛石。
本文所用“BET表面积”是指相对于单位质量的粒状滑石材料颗粒的表面积，根据BET方法由吸附在所述颗粒表面上以形成完全覆盖所述表面的单分子层的氮的量来测定(根据BET方法、AFNOR标准X11-621和622或ISO 9277的测定)。在某些实施方案中，根据ISO9277或与其等效的任何方法测定BET表面积。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，高径厚比粒状矿物可例如以至少约5%的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，高径厚比粒状矿物可以至少约5.5%重量或至少约6%重量或至少约6.5%重量或至少约7%重量或至少约7.5%重量或至少约8%重量或至少约8.5%重量或至少约9%重量或至少约9.5%重量或至少约10%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，高径厚比粒状矿物可例如以至多约25%的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，高径厚比粒状矿物可以至多约24%重量或至多约23%重量或至多约22%重量或至多约21%重量或至多约20%重量或至多约19%重量或至多约18%重量或至多约17%重量或至多约16%重量或至多约15%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，高径厚比粒状矿物可以在约5%重量至约25%重量或约10%重量至约20%重量或约12%重量至约18%重量或约13%重量至约16%重量范围的量存在于阻燃聚合物组合物中。
在某些实施方案中，阻燃聚合物组合物还包含增强材料。在某些实施方案中，阻燃聚合物组合物不包含增强材料。
术语“增强材料”是指可增强聚合物组合物(例如，改善拉伸和弯曲模量和/或拉伸和弯曲强度)的任何材料。
增强材料可例如为增强纤维。增强材料可例如为玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维(例如Kevlar®、Nomex®、Technora®)、木纤维、玄武岩纤维或它们中一种或多种的组合。在某些实施方案中，增强材料为玻璃纤维、碳纤维或其组合。在下文中，可能倾向于就玻璃纤维来讨论本发明。然而，本发明不应解释为限于这样的实施方案。
例如，增强纤维可在掺入阻燃聚合物组合物之前缠绕成具有比纤维更大直径的线。
增强纤维(例如，玻璃纤维或碳纤维长丝)的直径可例如在约6μm至约20μm的范围内。例如，增强纤维(例如玻璃纤维)的直径可在约6μm至约19μm或约6μm至约18μm或约6μm至约17μm或约6μm至约16μm或约6μm至约15μm或约6μm至约14μm的范围内。例如，增强纤维(例如玻璃纤维)的直径可在约6.5μm至约13.5μm或约7μm至约13μm或约7.5μm至约12.5μm或约8μm至约12μm或约8.5μm至约11.5μm或约9μm至约11μm的范围内。
增强纤维(例如，玻璃纤维或碳纤维长丝)可例如具有在约3mm至约8mm范围的长度。例如，增强纤维(例如玻璃纤维)的长度可在约3mm至约5mm或约3.5mm至约7.5mm或约4mm至约7mm或约4.5mm至约6.5mm或约5mm至约6mm的范围内。
可使碳纤维例如成束，使得每束包含约1000至约100,000根碳纤维长丝。例如，每束可包含约2000至约80,000或约3000至约50,000或约4000至约25,000或约5000至约20,000根碳纤维长丝。
存在时，基于阻燃聚合物组合物的总重量，增强材料可例如以至少约1%的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，增强材料可以至少约2%重量或至少约3%重量或至少约4%重量或至少约5%重量或至少约6%重量或至少约8%重量或至少约10%重量或至少约12%重量或至少约14%重量或至少约15%重量或至少约16%重量或至少约18%重量或至少约20%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
存在时，基于阻燃聚合物组合物的总重量，增强材料可例如以至多约50%的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，增强材料可以至多约45%重量或至多约40%重量或至多约38%重量或至多约36%重量或至多约35%重量或至多约34%重量或至多约32%重量或至多约30%重量或至多约28%重量或至多约26%重量或至多约25%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，增强材料可以在约1%重量至约50%重量或约5%重量至约45%重量或约10%重量至约40%重量或约15%重量至约35%重量或约15%重量至约30%重量或约15%重量至约25%重量范围的量存在于阻燃聚合物组合物中。
阻燃聚合物组合物可例如包含其它添加剂。例如，阻燃聚合物组合物可进一步包含以下的一种或多种：偶联剂(例如马来酸酐接枝的聚烯烃)、增容剂(例如马来酸酐接枝的聚烯烃)、遮光剂、颜料、着色剂、增滑剂(例如芥酸酰胺)、抗氧化剂、防雾剂、抗静电剂、防粘连剂、防潮添加剂、阻气添加剂、分散剂、烃蜡、稳定剂、助稳定剂、润滑剂、韧性改良剂、热和形状稳定性改良剂、加工性能改良剂、加工助剂(例如Polybatch® AMF-705)、脱模剂(例如脂肪酸，脂肪酸的锌、钙、镁、锂盐，有机磷酸酯，硬脂酸，硬脂酸锌，硬脂酸钙，硬脂酸镁，硬脂酸锂，油酸钙，棕榈酸锌)、抗氧化剂和增塑剂。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，其它添加剂各自可独立地以在约0%至约2%范围的量存在于阻燃聚合物组合物中。例如，其它添加剂各自可以在约0%至约1.5%或约0%至约1%或约0%至约0.5%范围的量存在于阻燃聚合物组合物中。基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃聚合物组合物可例如包含不大于约10%重量或不大于约5%重量或不大于约4%重量或不大于约3%重量或不大于约2%重量的其它添加剂。
本文公开的阻燃聚合物组合物的各组分可以本文指定范围内的任何量存在，其条件为阻燃聚合物组合物的总重量百分数为100%重量。
在用UL94标准测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有等于或大于V-2的阻燃等级。例如，在用UL94标准测定时，阻燃聚合物组合物可具有等于或大于V-1的阻燃等级。例如，在用UL94标准测定时，阻燃聚合物组合物可具有V-0的阻燃等级。例如，在用UL94标准测定时，阻燃聚合物组合物可具有V-0的最大阻燃等级。阻燃等级可例如用具有1/8英寸(约3mm)、1/16英寸(约1.5mm)和/或1/32英寸(约0.8mm)的厚度的组合物来测定。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约15%重量的阻燃剂时，且用UL94标准以1/8英寸(约3mm)和/或1/16英寸(约1.5mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-0的阻燃等级。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约10%重量的阻燃剂和等于或大于约10%重量的高径厚比滑石时，且用UL94标准以1/8英寸(约3mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-0的阻燃等级。阻燃聚合物组合物可例如包含约10%重量至约14.5%重量的阻燃剂。阻燃聚合物组合物可例如包含等于或大于约20%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约10%重量的阻燃剂和等于或大于约10%重量的高径厚比云母时，且用UL94标准以1/8英寸(约3mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-1的阻燃等级。阻燃聚合物组合物可例如包含约10%重量至约14.5%重量的阻燃剂。该聚合物组合物可例如包含等于或大于约20%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约12.5%重量的阻燃剂和等于或大于约10%重量的高径厚比云母或10%重量的高径厚比滑石时，且用UL94标准以1/16英寸(约1.5mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-1的阻燃等级。该聚合物组合物可例如包含等于或大于约20%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约17.5%重量的阻燃剂时，且用UL94标准以1/32英寸(约0.8mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-0的阻燃等级。该聚合物组合物可例如包含等于或大于约10%重量的高径厚比硅灰石。除了10%重量的高径厚比硅灰石外，该聚合物组合物还可例如包含等于或大于约20%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。或者，该聚合物组合物可例如包含等于或大于约30%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约12.5%重量的阻燃剂和10%重量的高径厚比滑石时，且用UL94标准以1/32英寸(约0.8mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-1的阻燃等级。该聚合物组合物可例如进一步包含等于或大于约20%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约12.5%重量的阻燃剂和10%重量的高径厚比云母时，且用UL94标准以1/32英寸(约0.8mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-2的阻燃等级。该聚合物组合物可例如进一步包含等于或大于约20%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
在阻燃聚合物组合物包含等于或大于约15%重量的阻燃剂和10%重量的高径厚比硅灰石或10%重量的高径厚比云母时，且用UL94标准以1/32英寸(约0.8mm)的厚度测定时，阻燃聚合物组合物可例如具有V-1的阻燃等级。该聚合物组合物可例如进一步包含等于或大于约20%重量的增强材料(例如玻璃纤维)。阻燃剂可例如为ATH和/或MDH。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约22%至约35%范围的极限氧指数(LOI)。例如，阻燃聚合物组合物的LOI可在约23%至约34%或约24%至约33%或约25%至约32%或约26%至约31%或约27%至约30%或约28%至约29%的范围内。极限氧指数(LOI)可例如通过ISO 4589和/或ASTM D2863测试来测定。
阻燃聚合物组合物的阻燃等级可例如等于或大于除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的阻燃等级。这可例如通过UL94标准来测定。
阻燃聚合物组合物的阻燃等级可例如等于或大于除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的阻燃等级。除了用相同量的增强材料代替高径厚比粒状矿物，使得增强材料和高径厚比粒状矿物的总载量保持不变外，比较性组合物在每种意义上都是相同的。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃聚合物组合物可例如包含等于或小于约15%的阻燃剂。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃聚合物组合物可包含等于或小于约14%重量或等于或小于约13%重量或等于或小于约12%重量或等于或小于约11%重量或等于或小于约10%重量的阻燃剂。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约2000MPa至约16,000MPa范围的弯曲模量。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲模量可在约2500MPa至约15,500MPa或约3000MPa至约15,000MPa或约3500MPa至约14,500MPa或约4000MPa至约14,000MPa或约4500MPa至约13,500MPa或约5000MPa至约13,000MPa或约5500MPa至约12,500MPa或约6000MPa至约12,000MPa或约6500MPa至约11,500MPa或约7000MPa至约11,000MPa或约7500MPa至约10,500MPa或约8000MPa至约10,000MPa或约8500MPa至约9500MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲模量可在约7000MPa至约11,000MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲模量可在约7000MPa至约8000MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲模量可在约9000MPa至约11,000MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲模量可在约7000MPa至约11,000MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲模量可等于或大于约5000MPa或等于或大于约5500MPa或等于或大于约6000MPa或等于或大于约6500MPa或等于或大于约7000MPa。弯曲模量可例如通过ISO 178(在64mm跨距和2mm/min速度下)测定。
阻燃聚合物组合物的弯曲模量可例如在除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的弯曲模量的约20%内(即+或–)。在某些实施方案中，弯曲模量在除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的弯曲模量的约18%内或约16%内或约15%内或约14%内或约12%内或约10%内或约8%内或约6%内或约5%内。
阻燃聚合物组合物的弯曲模量可例如在除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的弯曲模量的约20%内(即+或–)。除了用相同量的增强材料代替高径厚比粒状矿物，使得增强材料和高径厚比粒状矿物的总载量保持不变外，比较性组合物在每种意义上都是相同的。在某些实施方案中，弯曲模量在除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的弯曲模量的约18%内或约16%内或约15%内或约14%内或约12%内或约10%内或约8%内或约6%内或约5%内。
基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃聚合物组合物可例如包含等于或小于约50%的增强材料。例如，基于阻燃聚合物组合物的总重量，阻燃聚合物组合物可包含等于或小于约45%或等于或小于约40%或等于或小于约35%或等于或小于约30%或等于或小于25%的增强材料。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约2000MPa至约18,000MPa范围的拉伸模量。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸模量可在约2000MPa至约17,000MPa或约2000MPa至约16,000MPa或约2000MPa至约15,000MPa或约2000MPa至约14,000MPa或约2000MPa至约13,000MPa或约2000MPa至约12,000MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸模量可在约2500MPa至约11,500MPa或约3000MPa至约11,000MPa或约3500MPa至约10,500MPa或约4000MPa至约10,000MPa或约4500MPa至约9500MPa或约5000MPa至约9000MPa或约5500MPa至约8500MPa或约6000MPa至约8000MPa或约6500MPa至约7500MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸模量可在约8000MPa至约13,000MPa或约8000MPa至约12,000MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸模量可在约8000MPa至约9000MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸强度可在约11,000MPa至约13,000MPa的范围内。拉伸模量可例如通过ISO527(1A型)(以5mm/min的速度)测定。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约80MPa至约350MPa范围的弯曲强度。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲强度可在约90MPa至约340MPa或约100MPa至约330MPa或约110MPa至约320MPa或约120MPa至约310MPa或约130MPa至约300MPa或约140MPa至约290MPa或约150MPa至约280MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲强度可在约100MPa至约200MPa或约120MPa至约180MPa或约140MPa至约160MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的弯曲强度可在约200MPa至约300MPa或约220MPa至约280MPa或约240MPa至约280MPa的范围内。弯曲强度可例如通过ISO 178(在64mm跨距和2mm/min速度)测定。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约80MPa至约200MPa范围的拉伸强度。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸强度可在约90MPa至约190MPa或约100MPa至约180MPa或约110MPa至约170MPa或约120MPa至约160MPa或约130MPa至约150MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸强度可在约80MPa至约100MPa的范围内。例如，阻燃聚合物组合物的拉伸强度可在约150MPa至约190MPa的范围内。拉伸强度可例如通过ISO 527(1A型)(以5mm/min的速度)测定。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约1%至约15%范围的拉伸伸长率。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约2%至约14%或约3%至约13%或约4%至约12%或约5%至约11%或约6%至约10%或约7%至约9%范围的拉伸伸长率。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约1%至约5%或约1%至约4%范围的拉伸伸长率。拉伸伸长率可例如通过ISO 527(1A型)(以5mm/min的速度)测定。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约3kJ/m2至约20kJ/m2范围的ISO切口悬臂梁式冲击。例如，阻燃聚合物组合物的ISO切口悬臂梁式冲击可在约4kJ/m2至约19kJ/m2或约5kJ/m2至约18kJ/m2或约6kJ/m2至约17kJ/m2或约7kJ/m2至约16kJ/m2或约8kJ/m2至约15kJ/m2或约9kJ/m2至约14kJ/m2或约10kJ/m2至约13kJ/m2的范围内。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约3kJ/m2至约7kJ/m2范围的ISO切口悬臂梁式冲击。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约11kJ/m2至约15kJ/m2范围的ISO切口悬臂梁式冲击。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约3kJ/m2至约15kJ/m2范围的ISO切口悬臂梁式冲击。ISO切口悬臂梁式冲击通过ISO 180在23℃测定。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约30J/m2至约200J/m2范围的ASTM切口悬臂梁式冲击。例如，阻燃聚合物组合物的ASTM切口悬臂梁式冲击可在约40J/m2至约190J/m2或约50J/m2至约180J/m2或约60J/m2至约170J/m2或约70J/m2至约160J/m2或约80J/m2至约150J/m2或约90J/m2至约140J/m2或约100J/m2至约130J/m2或约110J/m2至约120J/m2的范围内。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约40J/m2至约60J/m2范围的ASTM切口悬臂梁式冲击。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约120J/m2至约140J/m2范围的ASTM切口悬臂梁式冲击。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约40J/m2至约140J/m2范围的ASTM切口悬臂梁式冲击。ASTM切口悬臂梁式冲击通过ASTM D256在23℃测定。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约160℃至约260℃范围的热变形温度(HDT)。例如，阻燃聚合物组合物的HDT可在约165℃至约255℃或约170℃至约250℃或约175℃至约245℃或约180℃至约240℃或约185℃至约235℃或约190℃至约230℃或约195℃至约225℃或约200℃至约220℃的范围内。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约200℃至约240℃范围的HDT。HDT可例如用ISO-75在0.45MPa负荷下以沿边(edgewise)取向和100mm跨距测定。
阻燃聚合物组合物的HDT可例如在除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的HDT的约20%内(即+或–)。例如，阻燃聚合物组合物的HDT可在除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的HDT的约18%内或约16%内或约15%内或约14%内或约12%内或约10%内或约8%内或约6%内或约5%内。
阻燃聚合物组合物的HDT可例如在除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的HDT的约20%内(即+或–)。除了用相同量的增强材料代替高径厚比粒状矿物，使得增强材料和高径厚比粒状矿物的总载量保持不变外，比较性组合物在每种意义上都是相同的。例如，阻燃聚合物组合物的HDT可在除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的HDT的约18%内或约16%内或约15%内或约14%内或约12%内或约10%内或约8%内或约6%内或约5%内。
阻燃聚合物组合物可例如具有在约100mm至约1000mm范围的螺旋流动长度。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约150mm至约950mm或约200mm至约900mm或约250mm至约850mm或约300mm至约800mm或约450mm至约750mm或约500mm至约700mm或约550mm至约650mm范围的螺旋流动长度。例如，阻燃聚合物组合物可具有在约200mm至约400mm或约250mm至约400mm范围的螺旋流动长度。螺旋流动长度可例如通过如下来测定：当在66T ArburgAllrounder 370 E注射模塑装置上使用螺旋模具进行模塑时，保持注射模塑参数恒定，并比较配方。温度分布可如下(区域1：470F，区域2：500F，区域3：530F，区域4：540F，模头：550F，模具(压板)：180F)。注射枪(injection shot)尺寸可以为0.9英寸(约23mm)。注射速度可以为1.0英寸/秒(每秒约25mm)。注射保持压力可以为1500psi。注射背压可以为2300psi。螺杆rpm可以为100。冷却时间可以为15秒。
阻燃聚合物组合物的螺旋流动长度可例如等于或大于除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的螺旋流动长度。阻燃聚合物组合物的螺旋流动长度可例如比除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的螺旋流动长度大至少约2%或至少约4%或至少约5%或至少约6%或至少约8%或至少约10%。阻燃聚合物组合物的螺旋流动长度可例如比除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的螺旋流动长度大至多约20%或至多约18%或至多约16%或至多约15%或至多约14%或至多约12%。
阻燃聚合物组合物的螺旋流动长度可例如等于或大于除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的螺旋流动长度。除了用相同量的增强材料代替高径厚比粒状矿物，使得增强材料和高径厚比粒状矿物的总载量保持不变外，比较性组合物在每种意义上都是相同的。阻燃聚合物组合物的螺旋流动长度可例如比除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的螺旋流动长度大至少约2%或至少约4%或至少约5%或至少约6%或至少约8%或至少约10%。阻燃聚合物组合物的螺旋流动长度可例如比除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的螺旋流动长度大至多约20%或至多约18%或至多约16%或至多约15%或至多约14%或至多约12%。
本文进一步提供由本文公开的任何方面或实施方案的阻燃聚合物组合物制成或包含所述组合物的制品。制品可例如为用于汽车的部件，例如车身部件、保险杆(bumper)、门板、管、仪表板、轮罩、设备壳体、显示板或发动机罩。制品可例如为涂覆有本文公开的阻燃聚合物组合物的线缆(例如电缆)。制品可例如为电连接器。制品可例如为壳体，例如用于机动车和/或电子应用。
本文进一步提供制备本文公开的任何方面或实施方案的阻燃聚合物组合物的方法。方法可例如包括混合聚合物、阻燃剂、高径厚比粒状矿物和任何任选的添加剂。
本文所述的阻燃聚合物组合物可例如通过将聚合物与阻燃剂、高径厚比粒状矿物和任何任选的添加剂(例如增强材料)配混来制备。配混本身为聚合物加工和制造领域的技术人员熟知的技术，并由通过混合和/或掺混熔融态的聚合物和任选的添加剂来制备塑料配方组成。在本领域应理解，配混不同于在低于成分变得熔融的温度的温度下进行的掺混或混合过程。配混可例如用于形成母料组合物。配混可例如包括将母料组合物加到聚合物，以形成进一步的聚合物组合物。
本文所述的阻燃聚合物组合物可例如挤出。例如，可用螺杆进行配混，例如双螺杆配混机，例如Baker Perkins 25 mm双螺杆配混机。例如，可用多辊磨进行配混，例如双辊磨。例如，可用共捏和机或内部混合机进行配混。本文公开的方法可例如包括压缩模塑或注射模塑。可将聚合物和/或阻燃剂和/或高径厚比粒状矿物和/或任选的添加剂(例如增强材料)预混并从单个料斗进料。
所得熔体可例如在水浴中冷却，然后制粒。可将所得熔体压延以形成片或薄膜。
可使本文所述的阻燃聚合物组合物成形为所需的形式或制品。阻燃聚合物组合物的成形可例如包括加热组合物，以使其软化。本文所述的聚合物组合物可例如通过模塑(例如压缩模塑、注射模塑、拉伸吹塑、注射吹塑、包胶注塑(overmolding))、挤出、流延或热成型来成形。
前文广泛描述了本发明的某些实施方案，而没有限制。对本领域技术人员而言容易显而易见的变化和修改旨在落入附加权利要求中所限定和由其限定的本发明的范围内。
实施例
表1中所示的配方，在来自BASF的Ultramid® B27E聚酰胺6树脂干燥到低于0.4%重量的水分含量后，以在该树脂中30%的总载量来配混。配混使用 ZE 25A x 46D UTXiBerstorff双螺杆挤出机以250rpm和15kg/hr的总通过量进行。将切短的玻璃纤维(GF)(EC10-675，4mm，来自Johns Manville)侧进料入桶区5，同时在桶区3将硅灰石(径厚比为9，d50(激光)为7µm，BET表面积为2.9m2/g)、滑石(径厚比为100，d50(激光)为10µm，d95(激光)为25µm，BET表面积为15m2/g)或云母(径厚比为80，d50为25µm，d95为80µm，BET表面积为3.5m2/g)侧进料，并将阻燃(FR)添加剂(Exolit OP 1314(二乙基次膦酸铝)，来自Clariant)与PA6树脂一起进料入挤出机喉。然后，在使经配混粒料干燥到低于0.2%重量水分含量后，用ISO和UL94 FR模具和66吨Arburg Allrounder 370E 600-170注射模塑机制备ISO和FR测试样品。干燥配混物也用螺旋流动模具注射模塑，以比较对于注射模塑应用的流动性能(螺旋长度)。
表1.
聚酰胺6 Exolit OP 1314 玻璃纤维 滑石/云母/硅灰石
60 10 30 0
60 10 20 10
57.5 12.5 30 0
57.5 12.5 20 10
55 15 30 0
55 15 20 10
52.5 17.5 30 0
52.5 17.5 20 10
50 20 30 0
50 20 20 10
将经注射模塑的ISO样品密封在防潮袋中，在室温调节48小时，并测试(“如模塑态干燥(dry as molded)”)以下性能：
- 弯曲性能(弯曲模量和强度)，使用ISO 178标准(在64mm跨距和2mm/min速度下)
- 拉伸性能(拉伸模量和强度)，使用ISO 527(1A型)标准(在5mm/min速度下)
- 切口悬臂梁式冲击，使用ISO 180标准，在23℃下
- 热变形温度(HDT)，以沿边取向和100mm跨距，使用ISO-75，在0.45MPa负荷下
- 断裂伸长率
- 螺旋流动长度。
也在防潮袋中密封三种厚度(1/8”, 1/16”, 1/32”)的UL94注射模塑FR样品(棒)，并通过UL94标准测试。
UL94阻燃测试结果显示于图1至3中。
在1/8”厚度，用滑石代替10%玻璃纤维使得可在10%FR载量下达到V0等级，而用10%云母导致在12.5% FR下达到V0等级，在10%FR载量下达到V1等级。有10%硅灰石替代的配方或有30%GF的基线均未在10%或12.5%FR载量下达到任何UL94等级。
在1/16”厚度，用滑石代替10%玻璃纤维使得可在12.5%载量下达到V0等级。有10%硅灰石替代的配方或有30%GF的基线均未在12.5%FR载量下达到任何UL94等级。
在1/32”厚度，用滑石或云母代替10%玻璃纤维只允许在高达20%的FR载量水平下达到V1等级(无法达到V0等级)。云母只允许在10%达到V2等级，在更高FR载量下达到V1等级(考虑到在20%FR载量下达到V1等级，在17.5%FR下的V0等级可能是个异常值)。然而，用硅灰石代替10%玻璃纤维使得可在17.5%或更高FR载量下达到V0等级，在15%FR载量下达到V1等级，这表现超过有30%GF的基线配方，基线配方在这个载量下水平达到V2等级。
弯曲和拉伸测试、热变形温度测试、ISO切口悬臂梁式冲击测试和螺旋流动长度测试的结果显示于图4至11中。
机械性能显示，增加FR载量提高刚度(弯曲和拉伸模量)，但降低拉伸/弯曲强度、切口悬臂梁式冲击强度、螺旋流动长度和拉伸伸长率(轻微)。在测试的配方中，增加FR载量不影响HDT。
与玻璃填充的FR配方相比，用矿物代替10%玻璃纤维稍微降低刚度，但刚度仍保持与玻璃填充的非FR配方相似或更好。在滑石的情况下，刚度的差异轻微至可忽略。用矿物代替10%玻璃纤维也降低切口悬臂梁式冲击和断裂拉伸伸长率，但由于FR和GF/矿物载量高，该配方的两种值已经相当低。
用矿物代替10%玻璃纤维不影响HDT，并且对增加熔体流动有积极的作用，如螺旋流动长度数据所示。对于硅灰石观察到最佳的螺旋流动性能，随后是云母。

Claims (33)

1.一种阻燃聚合物组合物，所述组合物包含：
聚合物；
阻燃剂；
高径厚比粒状矿物；和
任选的增强材料。
2.权利要求1的阻燃聚合物组合物，其中聚合物为聚酰胺。
3.权利要求1或2的阻燃聚合物组合物，其中基于阻燃聚合物组合物的总重量，聚合物以至少约40%的量存在于阻燃聚合物组合物中。
4.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中基于阻燃聚合物组合物的总重量，聚合物以至多约80%的量存在于阻燃聚合物组合物中。
5.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃剂为粒状矿物阻燃剂、有机卤素和/或含磷的化合物。
6.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃剂为膨胀型阻燃剂。
7.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃剂为红磷、磷酸盐、多聚磷酸盐、有机磷酸酯、膦酸酯/盐、次膦酸酯/盐、卤代有机磷酸酯、磷腈、聚磷腈、三嗪或它们中一种或多种的组合。
8.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中，阻燃剂以阻燃聚合物组合物总重量的至少约5%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
9.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中，阻燃剂以阻燃聚合物组合物总重量的至多约40%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
10.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中增强材料为玻璃纤维、碳纤维或其组合。
11.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中玻璃纤维具有在约3mm至约8mm范围的纤维长度，和/或在约6μm至约20μm范围的纤维直径。
12.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中基于阻燃聚合物组合物的总重量，增强材料以至少约1%的量存在于阻燃聚合物组合物中。
13.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中基于阻燃聚合物组合物的总重量，增强材料以至多约50%的量存在于阻燃聚合物组合物中。
14.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物选自滑石、云母、硅灰石、埃洛石、高岭土、膨润土、珍珠岩及它们中一种或多种的组合。
15.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物为硅灰石。
16.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物的径厚比在约5至约150的范围内。
17.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物的d50(激光)在约0.5μm至约200μm的范围内。
18.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物的d95(激光)在约3μm至约400μm的范围内。
19.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物的BET表面积在约0.5至约30m2/g的范围内。
20.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物为具有等于或大于约2.8的片层指数的滑石，例如，等于或大于约3.5。
21.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物为具有等于或大于约0.5μm的d50(沉降图)的滑石，例如，等于或大于约1μm或等于或大于约1.5µm。
22.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中高径厚比粒状矿物为具有等于或小于约20μm的d50(沉降图)的滑石，例如，等于或小于约10μm或等于或小于约5µm。
23.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中，高径厚比粒状矿物以阻燃聚合物组合物总重量的至少约5%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
24.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中，高径厚比粒状矿物以阻燃聚合物组合物总重量的至多约25%重量的量存在于阻燃聚合物组合物中。
25.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中在根据UL94测定时，阻燃聚合物组合物的阻燃等级等于或大于V-2。
26.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃聚合物组合物的阻燃等级等于或大于除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同或除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的阻燃等级。
27.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃聚合物组合物具有在约2000MPa至约16,000MPa范围的弯曲模量。
28.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃聚合物组合物的弯曲模量在除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同或除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的弯曲模量的约20%内。
29.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃聚合物组合物具有在约100mm至约1000mm范围的螺旋流动长度。
30.前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物，其中阻燃聚合物组合物的螺旋流动长度等于或大于除了不包含高径厚比粒状矿物以外相同或除了包含额外量的增强材料代替高径厚比粒状矿物以外相同的比较性组合物的螺旋流动长度。
31.一种制品，所述制品由前述权利要求中任一项的阻燃聚合物组合物制成和/或包含所述组合物。
32.权利要求36的制品，其中制品为汽车部件或涂覆有权利要求1至30中任一项的阻燃聚合物组合物的电缆。
33.一种制备权利要求1至30中任一项的阻燃聚合物组合物的方法，所述方法包括混合聚合物、阻燃剂、高径厚比粒状矿物和任选的增强材料。
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