DE69215476T2

DE69215476T2 - Kolloidale Antimon(I)Oxid Pulvern und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69215476T2
Application number: DE69215476T
Authority: DE
Inventors: David L Catone; Donald P Kintz
Original assignee: Nyacol Products Inc
Current assignee: Nyacol Products Inc
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2012-09-26
Also published as: EP0535745A1; US5182048A; CA2079151A1; DE69215476D1; CA2079151C; EP0535745B1; JPH05208823A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf kolloidale Antimonpentoxid- Pulver, die als flammhemmende Mittel brauchbar und in polaren Lösungsmitteln zu einer kollidalen Größe dispergierbar sind.
Produkte dieser Art sind in der Technik bekannt. Z.B. stellt her und verkauft Nyacol Products, Inc. - Rechtsnachfolger dieser Erfindung - unter der Warenbezeichnung: ADP 494 ein polares, lösungsmitteldispergierbares, kolbidales Antimonpentoxid-Pulver, das Antimonpentoxid im Bereich von 71-75 Gew.-% enthalten kann, und in dem die kolloidalen Teilchen hydratisiertes Pentoxid sind. Im allgemeinen bilden diese Agglomerate, die vor der Dispergierung in der Größenordnung eines Durchmessers von 10-40 µm vorliegen, Dispersionen von Teilchen in polaren Lösungsmitteln, die vorwiegend in der Größenordnung von 0,03 um vorliegen.
Das oben erwähnte kolloidale Antimonpentoxid-Pulver kann durch Vermischen von kolbidalem Antimonpentoxid, Phosphorsäure und einem geeigneten ethoxylierten Fettsäureamin und anschließendes Trocknen an der Luft mit einen adsorbierten Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 3 % hergestellt werden.
Wenn auch das vorhergehende, im Handel erhältliche Produkt einen kommerziellen Erfolg hat und für die meisten in Betracht gezogenen Anwendungen vollkommen zufriedenstellend ist, besitzt es nichtsdestoweniger eine weniger als optimale Dispergierbarkeit in polaren Lösungsmitteln.
Auf einfache Weise ausgedrückt, ist es die Aufgabe der Erfindung, kolloidale Antimonpentoxid-Pulver der vorhergehenden allgemeinen Beschreibung bereitzustellen, welche eine verbesserte Dispergierbarkeit in polaren Lösungsmitteln haben.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe auf eine einfache und elegante Weise durch die folgenden Stufen gelöst: (1) Bildung eines Sols, das aus Antimonpentoxid-Sol und Phosphorsäure besteht; (2) Einengen des Sols, bis die Konzentration des Antimonpentoxids wenigstens 35 Gew.-%, und vorzugsweise 50 Gew.-% oder mehr beträgt, ohne Gelieren; (3) Zugabe dieses eingeengten, phosphatierten Sols zu ethoxyliertem Fettsäureamin; und (4) Trocknen der sich ergebenden Mischung, um ein kolloidales Antimonpentoxid-Pulver mit einem adsorbierten Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 3,0 % bereitzustellen.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Wie oben erwähnt wurde, ist es bekannt, kolloidale Antimonpentoxid-Pulver, die in polaren Lösungsmitteln dispergierbar sind, durch Vermischen von kolloidalem Antimonpentoxid, Phosphorsäure und einem geeigneten ethoxylierten Fettsäureamin und anschließendes Trocknen auf einen adsorbierten Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 3 % herzustellen. Insbesondere ist ein Produkt dieser Beschreibung von Nyacol Products, Inc. unter der Warenbezeichnung ADP 494 im Handel erhältlich.
Wenn auch die Dispergierbarkeit des Pulvers für die meisten untersuchten Anwendungen vollkommen befriedigend ist, ist sie in dem polaren Lösungsmittel weniger als optimal. Insbesondere besteht dahingehend eine Tendenz, daß eine "Klumpenbildung" oder Flockenbildung auftritt. Darüber hinaus neigen kolloidale Antimonpentoxid-Pulver, die auf die obige Weise hergestellt werden, zu einer breiten Variation des prozentualen Gehalts des in dem polaren Lösungsmittel dispergierten Sols, welches durch ein Filter (Z.B. Papier) einer nominalen Größe von 8 um hindurcht. Es wurde insbesondere gefunden, daß dieser prozentuale Anteil von 0,5 bis sogar 20 % reicht, der nicht hindurchgeht.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Formulierung bereit, die es erlaubt, daß wenigstens 99,9 % derselben durch das 8 um- Filter hindurchgehen können, oder auf andere Weise ausgedrückt, in der 0,1 % oder weniger derselben nicht hindurchgehen. Dies verstärkt nicht nur auf merkliche Weise die Dispergierbarkeit in einen polaren Lösungsmittel, sondern stellt auch ein Produkt bereit, welches äußerst gleichförmig ist und vom Standpunkt der Qualitätskontrolle aus gesehen, bezüglich der Teilchengröße der Dispersion, vorhersagbar ist.
Es wird von den Anmeldern angenommen, daß das eingeengte phosphatierte Sol, das nur aus Antimonpentoxid, Phosphorsäure und dem Rest Wasser besteht, worin der Anteil des Antimonpentoxids wenigstens 35 Gew.-% beträgt, in der Hinsicht neuartig ist, daß ihnen keine Sole dieser Beschreibung bekannt sind, die einen so hohen prozentualen Antimonpentoxid-Anteil ohne Zugabe von Amin oder irgendeinen anderen Additiv haben. Die Beispiele 1, 2 und 4 von DE-A-2 931 523 offenbaren Antimonpentoxid-Sole, die nur aus Antimonpentoxid, Phosphorsäure und Wasser bestehen, und die 20 Gew.-% Antimonpentoxid enthalten. Diese neue Zwischstufe kann auf unabhängige Weise in Produkten verwendet werden, die das Vorliegen des Amins und/oder eines anderen organischen Materials ausschließen.
Das Vorliegen sowohl der Phosphorsäure als auch des Amins in den kolloidalen Pulvern, worauf die Erfindung bezogen ist, ist notwendig, um eine Dispergierbarkeit in dem polaren Lösungs mittel bereitzustellen. Obwohl die prozentualen Anteile der selben sich nicht präzise quantifizieren lassen, erfordert die Auswahl der bestimmten, zu verwendenden prozentualen Anteile höchstens eine minimale Routineuntersuchung, und sie wird in jedem Fall in der erwarteten Beurteilungsfähigkeit des Fachmanns in bezug auf diese Beschreibung liegen. Demgemäß können in den beigefügten Ansprüchen die so verwendeten Mengen als "wirksame Mengen" definiert werden, d.h. Mengen, die ausreichend sind, um die erwünschte wirksame Dispergierbarkeit in dem ausgewählten polaren Lösungsmittel bereitzustellen. Zum Beispiel wurde gefunden, daß so geringe Mengen der Phosphorsäure wie 2,2 Gew.-%, in bezug auf das Gewicht des Antimonpentoxids, und so geringe Mengen des Amins wie 4,0 Gew.-%, annehmbar sind.
Die in der Praxis der Erfindung verwendeten Amine können allgemein als ethoxylierte Amine beschrieben werden, die sich von höheren Fettsäuren ableiten, welche wenigstens 12 Atome enthalten, z.B. Talgamin, Cocoamin, Oleylamin, Soyamin, usw. Bevorzugt ist die Klasse tertiärer Amine mit einer bis zwei Fettamin-Alkylgruppe(n) (abgeleitet aus verschiedenen Fettquellen mit 12-18 Kohlenstoffatomen) und einer bis zwei Polyoxyethylen-Gruppe(n), die an das Stickstoffatom gebunden ist (sind).
Geeignete zu verwendende polare Lösungsmittel schließen Aceton, Acetonitril, Dimethylacetanid, Methylethylketon, usw. ein.
Die kolloidalen Antimonpentoxid-Pulver der Erfindung können zur Bereitstellung von Flammhemmung auf die bisher in der Technik bekannte Art verwendet werden, z.B. Beschichten oder Imprägnieren von zu behandelnden Textilerzeugnissen oder anderen Gegenständen mit einer Dispersion, die das Pulver in einem polaren Lösungsmittel, wie oben-beschrieben, umfaßt, und anschließendes Trocknen zur Entfernung des Lösungsmittels
Die folgenden Beispiele zeigen zwecks Illustrierung und nicht auf einschränkende Weise die Praxis der Erfindung.

Beispiel 1

1822, 6 g Antimonpentoxid-Sol wurden mit 8,29 g Phosphorsäure (85 %) behandelt [dies ist etwa 2,2 % Phosphorsäure in bezug auf Antimonpentoxid äquivalent]. Das sich ergebende Sol wurde durch Sieden eingeengt, um ein phosphatiertes Sol bereitzustellen, das etwa 53,83 % Antimonpentoxid enthält und ein spezifisches Gewicht von 1,933 hat

Beispiel 2

7,33 g 85 proz. Phosphorsäure wurden zu 1510,88 g Antimonpentoxid-Sol gegeben, das 288 g Antimonpentoxid enthält. 380,05 g dieses Sols wurden dann zur Entfernung von Wasser erwärmt, um ein eingeengtes phosphatiertes Sol zu ergeben, das etwa 56,6 % Antimonpentoxid enthält und ein spezifisches Gewicht von 2,031 hat.

Beispiel 3

33,44 g des phosphatierten, eingeengten Sols, das in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurden zu 7,2 g 30 proz. "ETHOMEEN" C/25 (Warenzeichen von Akzo Chemical für ein Polyoxyethylen(15)cocoamin) gegeben. Die sich ergebende Mischung wurde etwa 3 Stunden bei 107 ºC auf einer flachen Platte zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,5 % getrocknet. Nach dem Trocknen wurde der getrocknete Kuchen in einer Reibschale gemahlen. Das so erhaltene kolloidale Antimonpentoxid-Pulver wurde in dem polaren Lösungsmittel Dimethylacetamid unter vorsichtigem Rühren gelöst. 100 % (alles) der Dispersion ging durch ein Filter von nominal 8 um hindurch.

Beispiel 4

Beispiel 3 wurde unter Verwendung von 6,0 g anstelle von 7,2 g 30 proz."ETHOMEEN" C/25 wiederholt. Wiederum gingen 100 % durch das 8 um-Filter hindurch.
Somit läßt sich aus den vorhergehenden Beispielen entnehmen, daß die vorliegende Erfindung eine elegante und hochwirksame Methode zum Erhalten einer stark verbesserten Dispergierbarkeit in einem polaren Lösungsmittel bereitstellt, und darüber hinaus die Qualitätskontrolle stark verbessert, bei der die dispergierten Teilchen in einen engeren Größenbereich liegen sollten, bei der z.B. wenigstens 99,9 % durch ein 8 um-Filter hindurchgehen.
Da bestimmte Anderungen gemacht werden können, ohne von Umfang. der hierin betrachteten Erfindung abzuweichen, sollte es verstanden werden, daß die vorhergehende Beschreibung, einschließlich der Beispiele, in einem zu veranschaulichenden und nicht in einen einzuschränkenden Sinne anzusehen sind.

Claims

1. Kolloidales Antimonpentoxid-Pulver&sub1; das in einem polaren Lösungsmittel dispergierbar ist, so daß wenigstens 99,9 Gew.-% der Dispersion durch ein Filter von nominal 8 um hindurchgehen können, wobei das kolloidale Pulver eine Mischung von Antimonpentoxid, Phosphorsäure und einem ethoxylierten Fettsäureamin umfaßt.

2. Kolloidales Pulver gemäß Anspruch 1, worin das Amin ein tertiäres Amin ist, das eine bis zwei Fettalkylgruppe(n) und eine bis zwei Polyoxyethylen-Gruppe(n) an das Stickstoffatom gebunden auweist.

3. Verfahren zur Herstellung eines kolbidalen Antimonpentoxid-Pulvers, das in einem polaren Lösungsmittel dispergierbar ist, umfassend die Stufen:

(1) Bildung eines phosphatierten Sols, bestehend aus Antimonpentoxid-Sol und Phosphorsäure;

(2) Einengen des Sols durch Entfernen von Wasser, bis die Konzentration von Antimonpentoxid wenigstens 35 Gew.-% beträgt;

(3) Hinzufügen dieses konzentrierten phosphatierten Sols zu ethoxyliertem Fettsäureamin, und Trocknen, um ein kolloidales Antimonpentoxid-Pulver bereitzustellen, das einen Gehalt von adsorbierter Feuchtigkeit von nicht mehr als 3,0 Gew.-% hat; worin die Phosphorsäure und das Amin in Mengen vorliegen, die zusammen wirksam sind, um eine Dispergierbarkeit in dem polaren Lösungsmittel zu ermöglichen, so daß wenigstens 99,9 Gew.-% der Dispersion durch ein 8 um- Filter hindurchgehen können.

4. Phosphatiertes Antimonpentoxid-Sol, dadurch gekennzeichnet, daß es nur aus Antimonpentoxid-Sol, Phosphorsäure und restlichem Wasser besteht, wobei das Sol wenigstens 35 Gew.-% Antimonpentoxid enthält.

5. Sol gemäß Anspruch 4, worin der prozentuale Gehalt von Antimonpentoxid wenigstens 50 Gew.-% beträgt.