ATH - Polímeros termoplásticos, elastómeros resistente a la flama

ATH es un polvo blanco o blanquecino con un peso específico de 2,42 y una dureza (escala de Mohs) de 3,0, en comparación con la alúmina anhidra (corindón), que tiene una dureza de 9. La fórmula de ATH es más correcta expresado como Al(OH)3, no como la fórmula de hidrato engañosa Al2O3 3H2O. El ATH pierde el 34,6% de su peso a 350 ° C, pero comienza a perder peso ligeramente por encima de 200°C, y a 300°C es esencialmente alúmina anhidra. El control cuidadoso del tiempo y la temperatura puede producir alúmina monohidrato o boehmita, AlO(OH), a veces expresada como Al2O3 H2O, y se ha propuesto como retardante de llama para polímeros procesados ​​a altas temperaturas. La boehmita, que tiene menos agua para liberar endotérmicamente, es menos eficaz por sí misma que la ATH, pero se ha encontrado útil en combinación con otros retardadores de llama; una solicitud de patente de General Cable muestra el uso en una poliolefina plastificada con aceite en combinación con hidroxiestanato de zinc, arcilla y talco en cables. El ATH y sus productos de deshidratación generalmente se consideran no tóxicos y se afirma que no tienen efectos ambientales negativos. ATH está disponible en una amplia gama de tamaños de partículas. Normalmente se prefieren partículas más grandes para productos de "superficie sólida", i. p. ej., piedra moldeada hecha con una matriz de poliéster metacrílico o insaturado. Para estos productos, la contribución estética y de dureza del ATH suele ser la consideración principal; la resistencia al fuego es una ventaja adicional. Las consideraciones de viscosidad son importantes tanto en sistemas termoendurecibles como las resinas de poliéster como en el procesamiento termoplástico. Generalmente, cuanto más fino es el tamaño de partícula, mayor es la viscosidad a una carga dada. Se ha demostrado que las combinaciones bimodales permiten cargas más altas con una viscosidad manejable; La evidencia de los estudios realizados en Huber en resinas termoendurecibles probablemente sea aplicable a los termoplásticos.

El ATH tratado en la superficie está disponible comercialmente con tratamientos como el ácido esteárico. Éstos tienden a fluir mejor y son miscibles más rápidamente en polímeros fundidos. Sin embargo, las propiedades mecánicas, eléctricas e incluso ignífugas a menudo no mejoran o incluso se ven comprometidas. El tratamiento de superficie con aminosilano de ATH puede mejorar las propiedades físicas de un polímero o copolímero de olefina. El EVA, con ATH recubierto de aminosilano aumentó sustancialmente la resistencia a la tracción, casi duplicó el alargamiento a la rotura, aumentó ligeramente el flujo de fusión y aumentó considerablemente la resistividad de volumen (probado después de 28 días en agua a 50°C) por cuatro órdenes de magnitud. También se reivindica el tratamiento superficial de ATH mediante combinaciones de silanos funcionales aplicados junto con derivados de ácidos grasos. La retardancia de la llama normalmente se mejora algo con la silanación, pero el principal beneficio son las propiedades mecánicas y eléctricas. Como alternativa al tratamiento de la superficie, el control de las condiciones de precipitación puede proporcionar versiones mejoradas de ATH. Por ejemplo, hay ATH que tiene baja absorción de aceite, poco polvo, buenas propiedades de transporte y buena humectación y dispersión en poliolefinas. Permite aumentar la producción compuesta hasta un 20-30%. El índice de fluidez se mejora sustancialmente. Se encuentra disponible un grado de viscosidad aún más bajo,ATH, pero éste parecería tener partículas más grandes; permite cargas elevadas (por lo tanto, alta resistencia a la llama) y se puede utilizar donde el asentamiento, la filtración sobre esteras de fibra de vidrio y el acabado de la superficie no son tan cruciales.

Se han encontrado beneficios de retardo de la llama mediante la adición de pequeñas cantidades de metales catalíticos, en particular níquel, al ATH; Los productores japoneses ofrecen estos productos : Es muy probable que las preocupaciones sobre el color, el costo y la toxicidad hayan disuadido su uso. Se ha establecido una mejora de la acción retardante de llama del ATH con boratos de zinc. En EVA, se observa una formación mejorada de carbón (y barrera inorgánica). Se han publicado pruebas de la acción beneficiosa (quizás sinérgica) de la alúmina monohidrato (boehmita) añadida en el intervalo del 5% a ATH en el intervalo del 65%. Los boratos de zinc también se recomiendan para su uso en EPDM, particularmente en combinación con ATH, MDH o una arcilla. En formulaciones de elastómeros con altas cargas de negro de humo, especialmente aquellas con alta área de superficie, se puede notar un resplandor y se puede controlar agregando boratos de zinc (o bario). La colemanita, el borato de calcio hidratado natural, también puede sinergizar ATH en LDPE. Varios tratamientos superficiales mejoran el rendimiento de ATH. Los ácidos grasos y los silanos se encuentran en varios grados comerciales. Utilizando altas cargas de ATH con cantidades menores de boehmita, nanoarcilla, talco microcristalino e hidroxiestanato de zinc, se ha ​​desarrollado formulaciones de cables con bajo contenido de humo que pasan la prueba de bandeja UL 1685. Las combinaciones de ATH (o MDH) con estannato de zinc y borato de calcio son útiles en VLDPE o EVA. Varios agentes compatibilizantes fabricados injertando anhídrido maleico o ácido acrílico sobre polietileno o polipropileno pueden mejorar el impacto, el módulo, la tracción y la dispersión de polímeros que contienen cargas tales como ATH y MDH.