基于化学改性再碳化红泥的新型无机非卤素防火剂的制作方法

本发明涉及由改性再碳化红泥(MKRS-HT)构成的无机非卤素防火剂，它在高温范围内可被用作阻燃剂；以及涉及由改性再碳化再水合红泥(MR2S-NT)构成的无机非卤素防火剂，它在低温范围和高温范围内都可以被用作阻燃剂；以及涉及它们的制造方法以及其用作阻燃剂的用途。本发明还涉及防火材料体系及其制造方法。另外，本发明的防火剂可以被用在其它应用中，例如被用于绝热和蓄热、用于隔音和屏蔽电磁波、代替重晶石和代替三氧化二锑。

背景技术：

阻燃

防火剂是应该限制、减慢或阻止火焰扩散的阻燃剂。

防火剂广泛应用于存在潜在火源或可燃物的使用表现为安全危险的场合。

对安全性越来越高的要求和例如在建筑、飞机和汽车结构以及内饰中越来越多地使用昂贵塑料来代替金属和金属合金导致了越来越需要防火剂。

防火剂的工作方式基于不同的效果：

-中断在材料热解时产生的气体的自由基链反应；

-由烧焦材料(膨胀)形成保护层以防止氧气和热进入；

-通过引发键合水的吸热分解或蒸发来冷却燃烧过程；

-通过惰性气态物质(例如CO₂，其通过碳酸盐的吸热分解而产生)来稀释可燃气体；

-液化，即形成熔体，它从着火区流出并同时缩小表面。

大多数防火剂引发一种或多种所述的化学物理作用。因此分为以下四种防火剂：

-添加型防火剂——其被加入可燃物中；

-反应型防火剂——该物质通过聚合到塑料中，其本身就是材料组成成分；

-固有型防火剂——该材料本身是厌火的；

-涂层——该防火剂从外面作为涂覆层被涂覆到可燃物上。

在这里，反应型防火剂有三种不同的主要配方，用于在聚合物体系中获得一定的防火：

-膨胀的FR体系(防延火剂)：例如含聚合物的三聚氰胺衍生物；

-非卤素的FR体系：尤其是氢氧化铝(ATH)，氢氧化镁(MDH)，多磷酸铵(APP)；和/或

-含卤素的FR体系：例如含有三氧化二锑(Sb₂O₃)的聚氯乙烯(PVC)和/或含有三氧化二锑(Sb₂O₃)和聚合物的卤化有机FR。

重要的反应型和固有型防火剂(但还有添加型防火剂)暂且因为毒理学原因尤其因为在分解过程中形成有毒的或危害环境的气体而饱受批评并且现在接受严格的危险评估。这尤其涉及含卤素防火剂，因此人们急需所谓的零卤素防延火剂(OHFR)填料，尤其是无机防火剂的意义越来越重大。

氢氧化铝(ATH)就用量而言是最重要的无机防火材料。最开始采用在聚烯烃体系中的ATH，尤其用于所谓的电线电缆(W&C)应用。

从上个世纪的70年代起，越来越多地试验了可选替代物，例如氢氧化镁(MDH)，其具有较高的分解温度并且也作为OHFR填料应用在像聚丙烯和聚酰胺这样的体系中。MDH的缺点一方面是其价格较高，另一方面是在超过300℃加工温度时出现问题，这是因为在这里可在市场上找到的产品已脱水分解。

与ATH同时地也出现了多磷酸铵(APP)及其衍生物，但其缺点尤其是易受潮(电子元件中的存水试验)并且已经在170℃温度释放出氨。

在工程热塑性塑料如聚酰胺和聚酯的情况下，除了氢氧化镁外，还采用了三聚氰胺衍生物如三聚氰胺异氰脲酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐和三聚氰胺多聚磷酸盐。

另外，在当前的OHFR填料在经防火处理的聚合物组合物中的高达65重量％的装料程度情况下(这例如可能是为了获得期望的燃烧等级(如UL94 Vertikal V-0)所需要的)出现了就加工(挤出性能)而言的技术问题以及特性分布问题(力学值和电气值与未填充的聚合物相比降低)。这些困难随着更高的装料程度而增大(几乎呈指数关系)并且对配料设备和操作者提出了最严格的要求。这样的描述更强烈地适用于所谓的建筑保护指导(CPD)(参见prEN 50399)，其为了FR化合物分级至所谓的“欧级”而决定了更变本加厉地采用新型FR试验。在如此高的装填程度下，经防火处理的聚合物组合物在技术上是实际不再可行的且无法再加工。在CPD同成形OHFR聚合物组合物的发展过程中，还描述了采用所谓的纳米粘土作为增效剂并且例如以商标和在工程上被投放市场。

因为由此导致的聚合物体系总是复杂且成本密集的，故本发明的发明人曾提出一种完全不同的方法。

已经知道了，在用于由铝土矿获得氢氧化铝(ATH)的拜耳法中作为副产品出现的红泥具有深奥的OHFR性能。以下，红泥(RS)是指在拜耳法中生成的残余物，其在由铝土矿获得ATH时出现。

在某种意义上可作为铝土矿减去ATH来表示的红泥(RS)是一种就其化学和矿物组成、其吸热性、其pH值等而言最不均一的物质。这种不均一性的起因一方面在于所用的铝土矿的不同成分，但尤其在于拜耳法是否以高压釜洗选或以管洗选来工作。在高压釜方法的情况下，洗选在170-180℃温度以30-35％的氢氧化钠溶液进行，从而出现6-8巴的压力。研发出管洗选法以用于通过温度升高到270℃将6-8小时的反应时间缩短到不到1小时。但是，在所述温度下在反应器末端出现了60巴的水蒸汽压力。管洗选的较高温度也影响了红泥的组成。例如在氢氧化铁/水合氧化物体系中在管洗选方法中平衡状态几乎完全移至赤铁矿(Fe₂O₃)。因为红泥(RS)的不均一性，其经济的应用可能性受到限制，因此它大多作为垃圾场的废料必须被处理掉。

WO 2012/126487 A1描述了一种基于改性再水合红泥(MR2S)的OHFR体系，其适合作为低成本OHFR体系用于电线电缆领域的工程应用或者建筑工程和塑料工程应用。借助WO 2012/126487 A1所公开的改性再水合红泥，可以获得在约200-350℃温度范围内的阻燃作用。如此出现阻燃作用，即在红泥再水合时生成的铝和铁的氢氧化物和水合氧化物-例如三水铝石和勃姆石或针铁矿分解成氧化物和水。这样的产品例如用在像PVC或EVA(PE)这样的聚合物体系中。迄今投放市场的产品如ATH或APP在180-220℃之间反应并且适合作为低温产品。在220-340℃之间，使用像MDH和水镁石这样的产品，其适合作为高温产品。由红泥再水合制成的阻燃剂(MR2S)在约220-350℃之间反应并因此根据目前常见的定义覆盖了低温范围和高温范围。

但在本发明的范围内，220-350℃的温度范围被分级为低温范围，MR2S获得附注NT(低温)，因而称为MR2S-NT。

但是，人们越来越需要这样的物质，其阻燃作用在较高温度范围内施展，即所谓的高温(HT)阻燃剂。在本发明范围内，350-500℃的温度范围被称为高温范围。

技术实现要素：

因而，本发明基于以下任务，提供一种廉价的非卤素防火剂，其在高温范围并且尤其有利地不仅在高温范围内也在低温范围内具有阻燃作用。

出人意料地发现了，由红泥通过不同于WO 2012/126487 A1所述的再水合的改性，即通过再碳化，可以建成适用于高温范围的OHFR体系。

通过在酸性物质中还原该红泥，可以由存在于红泥中的三价铁化合物获得二价铁盐溶液，可以从二价铁盐溶液通过添加例如NaHCO₃、Na₂CO₃或者CaCO₃来析出碳酸亚铁(菱铁矿)。不想受理论约束地，本发明人认为，可以通过红泥的再碳化在生成碳酸亚铁的情况下获得高温(HT)防火剂，其在500℃以上的温度施展通过分解成氧化物和CO₂的吸热作用。除了吸热反应，释放出的CO₂作为防火剂。

因此，本发明描述了一种由改性再碳化红泥(MKRS-HT)构成的无机非卤素防火剂，其具有以下矿物组成：

-10～50重量百分比(重量％)的铁化合物，

-12～35重量％的铝化合物，

-5～17重量％的硅化合物，

-2～10重量％的二氧化钛，

-0.5～6重量％的钙化合物，和

-或许不可避免的杂质，

其中，碳酸亚铁与铁氧化物的重量比至少为1。

因为该产品通过再碳化而产生，故其得名MKRS(改性再碳化红泥)。因为是高温阻燃剂，故它获得附注HT(高温)，即其称呼为MKRS-HT。

还由此发现了可以由红泥通过再水合和再碳化获得很有利的无机非卤素防火剂，它不仅适用于高温范围，也适用于低温范围，因而是一种针对很宽广的温度范围的可通用的阻燃剂。

因此，本发明还涉及一种由改性再碳化再水合红泥构成的无机非卤素防火剂，具有以下矿物组成：

-10～50重量百分比(重量％)的铁化合物，

-12～35重量％的铝化合物，

-5～17重量％的硅化合物，

-2～10重量％的二氧化钛，

-0.5～6重量％的钙化合物，和

-或许不可避免的杂质，

其中，碳酸亚铁与铁氧化物的重量比以及“氢氧化铁和水合氧化铁之和”与“铁氧化物”的重量比至少为1。

在此情况下，除了铁的氢氧化物/水合氧化物和碳酸亚铁外，优选还存在铝的氢氧化物/水合氧化物，其能因为其吸热性能而产生对阻燃作用的进一步加强。另外，在红泥其它组成成分中的相变还可能造成吸热。总之，在配备有本发明的这种OHFR产品的聚合物组合物中的吸热反应在从180℃至超过500℃的温度范围内运行。另外，仍然释放出阻燃的CO₂。

本发明还涉及一种方法，其用于由改性再碳化红泥(MKRS-HT)制造无机非卤素防火剂，包括以下步骤：

a)提供红泥；

b)将红泥所含的三价铁化合物在酸溶液中还原成二价铁化合物；

c)添加碳酸盐化合物至在步骤b)中获得的包含二价铁化合物的溶液，在这里，生成碳酸亚铁(菱铁矿)。

本发明还涉及另一种由改性红泥制造无机非卤素防火剂的方法，包括以下步骤：

a)提供红泥(RS)；

b)由可供使用的原材料单独制造碳酸亚铁；

c)混合红泥RS和碳酸亚铁；

d)获得改性碳化红泥(MKRS-hat)。

通过这种方式，碳酸亚铁可以容易接受借助物理方法和/或化学方法的改性，以尤其获得应用技术性能。

本发明还涉及经防火处理的材料体系，其包含可燃物和本发明的防火剂。

本发明还涉及将本发明的防火剂作为阻燃剂用于可燃物尤其是可燃建筑材料、橡胶、木屑板材、塑料尤其是缆套、缆绝缘物或缆填充化合物的用途。

本发明还涉及一种制造经防火处理的材料体系的方法，包括以下步骤：

a)提供可燃物；

b)给该可燃物涂覆或混合本发明的防火剂，并由此

c)获得经防火处理的材料体系。

而且已经发现了，化学改性再水合再碳化红泥及其混合物具有约3.8～3.9 10³kg/m³的密度，进而接近密度为4.43 10³kg/m³的BaSO₄(重晶石)。BaSO₄因其比重而尤其也作为重填料被用在塑料中。如果现在代替重晶石，采用红泥或其化学改性变体MR2S-NT或MKRS-HT或者其混合物，则复合塑料同时获得阻燃装备，即存在双重作用。

另外，化学改性再水合再碳化红泥及其与载体基体的混合表现出隔音作用。就是说，如果塑料或如建筑材料配备了该产品，则除了阻燃效果外，还出现隔音效果。这种双重作用尤其对于在车辆结构和建筑领域的应用来说是有意义的。建筑材料也可以是矿物产品如铺浇无缝地面、混凝土、石膏板等，其随后具有相应的隔音作用。

另外，本发明涉及有利地将本发明的防火剂和/或其混合物尤其是含有红泥的混合物用作填料、替代物或代用品、增效剂、热稳定剂、蓄热材料、隔热材料、绝热材料、隔音材料、声绝缘材料和/或用于电磁辐射衰减或屏蔽的材料的用途。

本发明的有利改进方案分别是从属权利要求和实施方式的主题。

本发明的实施方式能具有以下所述特征中的一个或多个。

本发明的大部分或全部的实施方式能具有一个或多个或全部的下述优点。

具体实施方式

术语“防火剂”、“阻燃材料”、“阻燃剂”和“OHFR剂”或者还有缩写“FR”(防延燃剂)在本发明范围内是同义语。在本发明意义上其尤其是指无毒的非卤素有机防火剂，尤其是改性再碳化红泥(MKRS-HT)或者改性再碳化再水合红泥。

“低温范围”在本发明意义上是指在220-350℃之间的温度范围。

“高温范围”在本发明意义上是指在350-500℃之间的温度范围。

术语“经防火处理的材料体系”是指这样的物品，其中，可燃物与阻燃剂相结合，从而阻止或减慢存在于该物品中的可燃物被火或热点燃。尤其是，阻燃剂与可燃物牢固结合，例如通过混合或者涂覆。

“可燃物”或“易燃物”是指这样的材料，其可燃烧或易燃烧，尤其是聚合物和非挥发性碳氢化合物，例如有丙烯酸弥散体、丙烯酸树脂、弹性体材料、环氧树脂、乳胶弥散体、三聚氰胺树脂、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚乙烯共聚物、热塑性聚乙烯共聚物、交联PE共聚物、酚醛树脂、聚酯树脂(UP)、聚氨酯、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、PVC塑料溶胶、热塑性弹性体例如TPE、TPA、TPU等、乙烯基酯树脂和沥青。可燃和易燃在此作为同义词来理解。

红泥(RS)是指在拜耳法中生成的残余物，其在由铝土矿获得ATH时出现。在WO 2012/126487 A1中找到关于红泥的其它信息，该文献的公开内容全文兹作为本申请的一体组成部分被纳入。改性再碳化红泥(MKRS-HT)是指这样的产物，其由红泥(RS)通过再碳化和或许干燥、磨碎、添加其它物质、表面涂覆等来制造。改性再碳化再水合红泥是指这样的产物，其由红泥(RS)通过再碳化以及再水合和或许干燥、磨碎、添加其它物质、表面涂覆等来制造。

本发明涉及一种由改性再碳化红泥(MKRS-Hat)构成的无机非卤素防火剂，其具有以下矿物成分：

-10～50重量百分比(重量％)的铁化合物，

-12～35重量％的铝化合物，

-5～17重量％的硅化合物，

-2～10重量％的二氧化钛，

-0.5～6重量％的钙化合物，和

-或许不可避免的杂质，

其中，碳酸亚铁与铁氧化物的重量比至少为1。

在由改性再碳化红泥(MKRS-HT)构成的无机非卤素防火剂中，碳酸亚铁与铁氧化物的重量比优选至少为1，更优选至少为2，更优选至少为3，更优选至少为4，更优选至少为5，更优选至少为7，更优选至少为9，更优选至少为19。为了说明，例如当碳酸亚铁与铁氧化物的重量比等于19并且假定所有的铁化合物或是作为碳酸亚铁存在或是作为铁氧化物存在，则95重量％的铁化合物作为碳酸亚铁存在，5重量％的铁化合物作为铁氧化物存在。

本发明还涉及一种由改性再碳化再水合红泥(MR2S-NT)构成的无机非卤素防火剂，具有以下矿物成分：

-10～50重量％的铁化合物，

-12～35重量％的铝化合物，

-5～17重量％的硅化合物，

-2～10重量％的二氧化钛，

-0.5～6重量％的钙化合物，和

-或许不可避免的杂质，

其中，碳酸亚铁与铁氧化物的重量比以及“氢氧化铁和水合氧化铁之和”与“铁氧化物”的重量比至少为1。

在由改性再碳化再水合红泥构成的无机非卤素防火剂中，碳酸亚铁和氢氧化铁/水合氧化物与铁氧化物的重量比优选至少为1，更优选至少为1.5，更优选至少为2，更优选至少为3，更优选至少为4，更优选至少为5，更优选至少为7，更优选至少为9，更优选至少为19。

为了说明，例如当碳酸亚铁与铁氧化物的重量比等于2且氢氧化铁和水合氧化铁之和与铁氧化物的重量比也等于2并且假定所有的铁化合物或是作为碳酸亚铁、氢氧化铁、水合氧化铁或是作为铁氧化物存在，则40重量％的铁化合物作为碳酸亚铁存在，40重量％的铁化合物作为氢氧化铁或水合氧化铁存在，而20重量％的铁化合物作为铁氧化物存在。

在由改性再碳化再水合红泥构成的无机非卤素防火剂中，优选除了铁的氢氧化物/水合氧化物和碳酸亚铁外还存在铝的氢氧化物/水合氧化物，其能因为其吸热性而产生进一步加强阻燃效果的作用。在此情况下，氢氧化铝和水合氧化铝之和与铝氧化物的重量比优选至少为1，更优选至少为1.5，更优选至少为2，更优选至少为3，更优选至少为4，更优选至少为5，更优选至少为7，更优选至少为9，更优选至少为19。

只要未明确另作备注，以下描述不仅适用于由改性再碳化红泥(MKRS-HT)构成的无机非卤素防火剂，也适用于根据本发明的、由改性再碳化再水合红泥(MR2S-NT)构成的无机非卤素防火剂，两者以下也简化统称为“改性红泥”或者“(本发明的)防火剂”。

改性红泥的矿物成分包含：

-10～50重量％的铁化合物，

-12～35重量％的铝化合物，

-5～17重量％的硅化合物，

-2～10重量％的二氧化钛，

-0.5～6重量％的钙化合物，和

-或许不可避免的杂质。

此时，该改性红泥的矿物成分可以包含10～45、30～50或者20～40重量％的铁化合物。

此时，该矿物成分可以包含12～30、20～35或者15～25重量％的铝化合物。

此时，该矿物成分可以包含5～15、8～17或者7～16重量％的硅化合物，尤其是SiO₂。

此时，该矿物成分可以包含4～10、2～8或者3～9重量％的二氧化钛(TiO₂)。

此时该矿物成分可以包含1～6、0.5～2.5、0.75～4或者0.6～1.5重量％的钙化合物，尤其是CaO。

此外，任何一种上述范围可以组合。

“不可避免的杂质”是指这样的成分，其作为杂质存在于原材料中，例如在接受拜耳法的铝土矿中，或者作为由制造条件而生成的或进入产品的杂质。尤其是，因为红泥如上所述具有不均一性，故这样的杂质是不可避免的。但它们未对改性红泥的阻燃作用做出重大贡献。

在本发明的一个改进方案中，在改性红泥中以Na₂O重量％表达的水溶性钠化合物的含量不大于0.03重量％，优选是0.003-0.03重量％。

在本发明的又一个改进方案中，在改性红泥中的平均颗粒尺寸(d50)不大于50μm，优选0.5至10μm，或者1至5μm(微米级改性红泥)，或者100～900nm，或者200～750nm(纳米级改性红泥)。

在本发明的又一个改进方案中，改性红泥的残余水分不大于0.4重量％，优选不大于0.3重量％，优选不大于0.2重量％。

红泥的化学成分如表1所示，MKRS-HT的化学成分如表2所示，改性再碳化再水合红泥(MR2S-NT)的化学成分如表3所示。

表1

红泥(重量％)

表2

MKRS-HT

表3

MR2S-NT

还优选的是，改性红泥的表面具有至少一种物质，该物质改善了改性红泥颗粒与聚合物基体的相容性。由此一来，“将改性红泥加入一般具有聚合物基体的待保护的可燃物中”可以得以简化并且改善了组成成分的结合。也由此可以有目的地控制聚合物组合物的性能分布。

此时已被证明有利的是，该物质是选自以下组的表面改性剂，该组由有机硅烷、有机钛酸酯、有机铝酸锆、碳酸衍生物、增塑剂、低聚物前体和聚合物前体、离子交联聚合物、硼酸及其金属盐和衍生物、锡酸锌、羟基锡酸锌或其组合物构成。

在本发明的另一个优选实施方式中，该防火剂与增效剂尤其是有机粘土(纳米粘土)、锌化合物和硼酸盐相结合地存在。

也优选的是，该防火剂还按照达到70重量％、优选5～60重量％、更优选10～50重量％且更优选15～40重量％的含量含有至少一种其它阻燃添加剂。

尤其是，吸热反应物质适合作为所述其它阻燃添加剂，最好是选自以下组的吸热反应物质，该组由氢氧化铝、勃姆石、三水铝石、针铁矿、氢氧化镁、碳酸镁钙、水镁石或其混合物构成。

本发明还涉及将本发明的防火剂作为阻燃剂用于可燃物尤其是可燃建筑材料、橡胶、木屑板材、塑料尤其是缆套、缆绝缘物或缆填充化合物的用途。

而且，本发明涉及经防火处理的材料体系，其包含可燃物和本发明的防火剂。

作为可燃物，尤其考虑建筑材料、橡胶产品、木屑板、房屋表面覆层或者塑料品尤其是缆套、缆绝缘物或缆填料化合物。

经防火处理的材料体系最好按照3-95重量％、更优选是5-90重量％、更优选是10-80重量％、更优选是20-75重量％、更优选是25-70重量％且尤其是30-60重量％的含量含有防火剂。

在一个改进方案中，被用在经防火处理的体系中的防火剂按照30～100重量％、优选是40～95重量％、更优选是50～90重量％、更优选是60～85重量％的含量含有根据本发明被改性的红泥，而相应的其余含量0～70重量％、优选5～60重量％、更优选10～50重量％、更优选15～40重量％由一种其它的阻燃成分构成。此时有利的是，所述其它阻燃成分包含有机无毒的吸热反应物质如APP、MC、MIC等和/或增效剂。此时也有利的是，所述其它阻燃成分包含水合盐、氢氧化物、水合氧化物和碳酸盐、碳酸氧化物如碳酸氢氧化物。

本发明还涉及一种制造经防火处理的材料体系的方法，包括以下步骤：

a)提供可燃物，

b)给可燃物涂覆或混合本发明的防火剂，并由此

c)获得经防火处理的材料体系。

此时有利的是，该防火剂在步骤b)的涂覆或混合之前被物理处理，尤其被磨碎或解凝聚，最好与增效剂尤其是有机粘土(纳米粘土)、锌化合物和硼酸盐和/或至少一种其它的阻燃添加剂一起。

在步骤b)中提到的防火剂最好接受表面改性。这优选在涂覆或混合可燃物之前进行。

防火剂的表面改性优选包括使防火剂表面具有选自以下组的表面改性剂，该组由有机硅烷、有机钛酸酯、有机铝酸锆、碳酸衍生物、增塑剂、低聚物前体和聚合物前体、离子交联聚合物、硼酸及其金属盐和衍生物、锡酸锌、羟基锡酸锌或其混合物构成。

还有利的是，增效剂且尤其在采用本发明的防火剂的情况下以液态、膏状或颗粒形态在加工中被加入呈“母炼料”(材料浓缩物)形式的弹性体、热塑性塑料和热固性塑料体系中。

根据本发明的、用于由改性再碳化红泥(MKRS-HT)制造无机非卤素防火剂的方法包括以下步骤：

a)提供红泥，

b)在酸溶液中将红泥所含的三价铁化合物还原成二价铁化合物，

c)将碳酸盐化合物加入含有在步骤b)中获得的二价铁化合物的溶液，在此形成碳酸亚铁(菱铁矿)。

能被用在步骤b)中的优选还原剂是含硫还原剂，尤其是连二亚硫酸钠(Na₂S₂O₄)和二氧化硫(SO₂)。

根据步骤b)的“将红泥所含的三价铁化合物还原成二价铁化合物”优选发生在弱酸性溶液中，例如在4～6、尤其是4.5～5.5的pH值下。

能被用在步骤c)中的优选的碳酸盐化合物是碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐和碱土金属碳酸盐，尤其是碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸氢钠(NaHCO₃)和碳酸钙(CaCO₃)。或许必须如本领域技术人员基于其知识所明白的那样，在步骤c)之前以适当的方式调整在步骤b)中获得的含有二价铁化合物的酸溶液的pH值，以便通过添加碳酸盐化合物获得碳酸亚铁(菱铁矿)。

本发明的由改性再碳化再水合红泥构成的无机非卤素防火剂可如此制造：相互独立地生产例如如上所述的改性再碳化红泥(MKRS-HT)和例如如WO 2012/126487 A1(其全部公开内容兹被纳入)所述的改性再水合红泥(MR2S-NT)，随后进行混合而获得改性再碳化再水合红泥。

但是，通过适当的反应控制，也可以在红泥中进行再水合以及再碳化，从而获得改性再碳化再水合红泥。为了有目的地将改性引导向一个或另一个方向，可以采取合适的技术措施，例如在(氧化)惰性工艺气体下的反应控制，特殊干燥连同紧接着的表面改性(封闭)以实现在菱铁矿方向上的优选改性。而如果应该主要生成针铁矿，则利用空气氧气或替代的臭氧来工作，其将二价铁盐溶液氧化成三价铁盐溶液。随着pH值增大，出现针铁矿，其也能被干燥和表面封闭处理。

另外，表面改性/封闭用于保证界面处的聚合物分子最佳结合到OHFR阻燃剂上。由此有目的地控制复合物性能。

通过在惰性气体下的或者利用空气氧气、干燥和表面改性的有目的的工艺控制，可以制造出针对期望的应用而定制的再碳化再水合红泥。

所谓的惰性工艺气体/保护气体应该没有任何氧化作用的成分，尤其是没有(空气)氧。尤其采用由与氮气和氩气(WIG焊接品质就够了)相同成分的工艺气体(循环运行)。

根据本发明的由改性(再)碳化再水合RS或者说改性(再)碳化RS构成的无机非卤素防火剂也能如下制造：RS只被再水合并且三价铁化合物或者二价铁化合物分开地转变成碳酸亚铁，两种化合物随后以随机形态被混合。单独生产的碳酸亚铁能以特殊形式以物理方式和/或化学方式来处理，以获得特殊的应用技术效果。最终产品能通过两种方式在化学方面相同地来制造。

以下将描述例子、尝试和其它实施方式，但它们不应造成对本发明的限制。相反，它们用于说明本发明的教导及其优点。

改性红泥的制造：

例子

例1

具有40％的Fe₂O₃含量(1.6克Fe₂O₃＝0.01摩尔)的4克红泥在烧杯中掺有60毫升浓缩盐酸(0.6摩尔)并且在室温搅拌24小时。

在此时间后可分离出3.2克残余物，即0.8克Fe₂O₃溶解(50％)。在更长时间搅拌和更高温度下，能溶解更多Fe₂O₃。

滤出液的pH值利用稀释的NaOH(100毫升水中的0.5摩尔NaOH)被调节至4.5。接着，0.05摩尔Na₂SO₃x7H₂O(1.3克)被加入50毫升H₂O中。几个小时后，黄色溶液变成几乎无色。通过添加0.8克Na₂CO₃由该溶液产生1.2克析出产品。根据PXRD，该产品各自一半分别由菱铁矿和针铁矿构成。在较长时间后，析出产品首先变绿色，随后变棕色，即碳酸亚铁在空气中已氧化成三价铁化合物。而如果排除了氧，则主要产生长期保持稳定的菱铁矿。

即，事实表明，在惰性环境下析出菱铁矿，在氧化性环境下最后是针铁矿。包含菱铁矿和针铁矿的中间级能被随时截住和干燥并且或许被表面封闭。

例2

所用的设备优选是相应配备的喷洒洗塔(哥本哈根的NIRO Atomizer)。此时以微米级产生被干燥的和或许同时例如根据表面改性A被表面改性的材料(见下)。如果因应用技术原因而需要纳米级材料，则表面涂覆可以在干燥后借助涡旋流化器在后置的流体混合器/快速混合器中执行。

喷洒洗塔：

在喷洒洗塔中优选进行干燥、粒度分布曲线调节(截头；d90，d50和d10)和可选地材料表面改性。

在此所示的情况下，即利用表面改性A，在强力搅拌下给其例如多达50％的固体含量(可以在宽广范围内变化)的待产生的泥浆添加相应量的氨丙基三乙氧基硅烷(来自Evonik/Degussa的关于固体含量的1重量％的AMEO；见文章“表面改性”)。有机硅烷水解反应生成低聚有机硅烷醇，其布置在待干燥物质的表面上并在那里在形成共价键的情况下被固定(见Edwin S.Plueddeman，硅烷技术，美国纽约Elsevier)。

另外，在该泥浆中加入0.3重量％(关于固体含量)的DISPEX A 80，作为弥散液化剂，其首先允许泥浆的可泵送性。

次级粒度(即期望的聚团度)通过工艺气体的输入温度(一般在500-300℃之间)和输出温度(一般在120-60℃之间)、喷洒圆盘转速、喷孔的数量和形状、每小时泥浆输送量以及泥浆浓度(固体含量)的极限的变化来调节。

如果在没有氨基硅烷表面改性的情况下采使用喷洒洗塔，则出现具有优化的针铁矿含量或菱铁矿含量的微米级MR2S-NT或MKRS-HT(根据按照上述工艺控制的优化期望)。

可选地，在后置的棒磨机(Alpine公司)中被解图聚，即平均颗粒尺寸被调节到1～1.5μm的带宽(d50)。

粒度分布曲线大致对应于细粒析出的氢氧化铝如MARTINAL OL 104(Martinswerk/Albemarle)或SUPERFINE SF4ESD(Alcan有限公司)或一种合成氢氧化镁如MAGNIFIN H5(Magnesit制造公司)的粒度分布曲线。

该粒度分布曲线允许在大多数的热塑性和热固性的聚合物体系以及橡胶体系中的几乎最佳的配料。相同的情况适用于所有的热塑性弹性体(TPE)体系。

涡旋流化器：

在涡旋流化器中优选进行纳米级产品的干燥和调节。

只在后置的流体混合器(快速混合器)中采取可选的表面改性。

在此情况下，可以采用固态、液态或膏状粘稠度的许多表面改性剂。也可以在OHFR体系如MR2S-NT或MKRS-HT的表面上现场聚合化。

在涡旋流化器中，在如喷洒洗塔内的相同的工艺气体条件下，本发明的材料借助频率控制的单螺杆被送入反应室。相应配置的工具分散工艺气体中的待干燥材料，在这里，主要出现纳米级初级颗粒。

通过每小时输送量、工艺气体的输入温度和输出温度和本发明材料的被选作控制参数的残余水分以及工具的配置和转速，如此有目的地控制所述工艺过程，从而按照纳米规格出现所述产品。

当要执行表面改性时，干燥材料(残余水分通常是0.05％)通过叶轮闸门被计量配送入后置的流体混合器并在那里根据说明“表面改性A、B、C和D”被涂覆。

在此情况下，被优化的MR2S-NT或MKRS-HT的输出温度(一般80℃)在流体混合器中被冷却到50℃平衡并被用于有效设计表面改性工艺，因为混合料被快速加热到各自反应温度。

冷却混合器将产品冷却至室温，从而可以无需中间料仓存储地马上打包。

DTA分析和TG分析：

图1示出了红泥的DTA曲线和TG曲线(对照例)。可以在220℃至350℃之间看到吸热反应，其归结于三水铝石/勃姆石和针铁矿的残余含量。在红泥中，铝和铁的氢氧化物/水合氧化物的分解间隔移向略高的温度范围。

图2示出了红泥的DTA曲线和TG曲线，其在三水铝石方向上被再水合(参考例)。此时还附加产生针铁矿。吸热反应发生在210℃至350℃之间。

图3示出了红泥的DTA曲线和TG曲线，其在针铁矿方向上水合(参考例)。此时，还附加产生三水铝石。吸热反应发生在210℃至350℃之间。

图4示出了红泥的DTA曲线和TG曲线，其在菱铁矿方向上被再碳化(发明例：改性再碳化红泥(MKRS-HT))。吸热反应发生在350℃至500℃之间，即在高温范围(HT)内。

图5示出了红泥的DTA曲线和TG曲线，其不仅在针铁矿的方向上被再水合，也在菱铁矿方向上被再碳化(发明例：改性再碳化再水合红泥(MKRS-HT/MR2S-NT))。对于氢化合物/水合氧化物针铁矿/三水铝石，吸热反应发生在220-350℃即低温范围(NT)；对于菱铁矿，发生在约350-500℃即高温范围(HT)。即，这种产品展示了约220-500℃的吸热反应。

X射线照相分析：

图6(曲线1)示出了红泥的X射线图，该红泥在三水铝石的方向上被再水合(见图2的DTA曲线和TG曲线)。曲线图表示：

曲线图A：

Typ：2Th/Th锁定-开始：5.000°-结束：70.000°-步：0.040°-步时间：10.s-温度：25℃(室温)-开始时间：15s-2-Θ：5.000°-Θ：2.500°-Chi：0.00°-Phi：0.00°-X：0.0mm，操作：输入

曲线图B：

Typ：2Th/Th锁定-开始：5.000°-结束：70.000°-步：0.040°-步时间：10.s-温度：25℃(室温)-开始时间：15s-2-Θ：5.000°-Θ：2.500°-Chi：0.00°-Phi：0.00°-X：0.0mm，操作：Y Scale Add 125 I Background 0.000，1.000 I Y Scale Mul 2.000 I Smooth 0.161 I输入

插图说明：

■00 033 0664(*)-赤铁矿，syn-Fe₂O₃-Y：1.36％-d x by：1.-WL：1.5406-Rhombo.H.axes-a 5.03560-b 5.03560-c 13.74890-α90.000-β90.000-γ120.000-Primitiv-R-3c(167)-6-301.926-I/Ic PDF

●01-070-2038(C)-三水铝石-Al(OH)₃-Y：7.80％-d x by：1.-WL：1.5406-Monoclinic-a8.68400-b5.07800-c9.73600-α90.000-β94.540-γ90.000-Primitive-P21/n(14)-8-427.985-I/Ic PDF 1.8-F30＝6

▲00-049-0007(*)-钠铝硅酸盐-Na 1.15 Al 1.15Si0.8504-Y：0.65％-dx by：1.-WL：1.5406-Orthorhombic-a 10.30800-b 14.22600-c 10.21400-α90.000-β90.000-γ90.000-Primitiv-Pc21b

图7(曲线2)示出了红泥的X射线图，红泥在针铁矿的方向上被再水合(见图3的DTA曲线和TG曲线)。曲线图表示：

曲线图A：

Typ：PSD快速扫描-开始：5.000°-结束：70.000°-步：0.040°-步时间：1.s-温度：25℃(室温)-开始时间：17s-2Θ：5.000°-Θ：1.544°-Phi：0.00°-Auxl：00Auxl：00-Au操作：Y Scale Add 83～Range操作A+B输入

曲线图B：

Typ：2Th/Th锁定-开始：5.000°-结束：70.000°-步：0.040°-步时间：10.s-温度：25℃(室温)-开始时间：15s-2-Θ：5.000°-Θ：2.500°-Chi：0.00°-Phi：0.00°操作：输入

插图说明：

■00-033-0664(*)-赤铁矿，syn-Fe₂O₃-Y：21.62％-d x by：1.-WL：1.5406-Rhombo.H.axes-a5.03560-b5.03560-c 13.74890-α90.000-β90.000-γ120.000-Primitive-R-3c(167)-6-301.9

00-021-1276(*)-金红石，syn-TiO₂-Y：8.94％-d x by：1.-WL：1.5406-Tetragonal-a4.59330-b4.59330-c2.95920-α90.000-β90.000-γ90.000-Primitive-P42/mnm(136)-2-62.4344-I/Ic

01-081-0463(C)-针铁矿，syn-FeO(OH)-Y：34.21％-d x by：1.-WL：1.5406-Orthorhombic-a4.61580-b9.95450-c3.02330-α90.000-β90.000-γ90.000-Primitive-Pbnm(62)-4-138.915

图8(曲线3)示出了红泥的X射线图，红泥在菱铁矿方向上被再碳化(见图4的DTA曲线和TG曲线)。曲线图表示：

曲线图A：

Typ：2Th/Th锁定-开始：5.000°-结束：70.000°-步：0.020°-步时间：16.s-温度：25℃(室温)-开始时间：15s-2-Θ：5.000°-Θ：2.500°-Chi：0.00°-Phi：0.00°-X：0操作：Y Scale Add 167 I输入

曲线图B：

Typ：2Th/Th锁定-开始：5.000°-结束：70.000°-步：0.040°-步时间：10.s-温度：25℃(室温)-开始时间：16s-2-Θ：5.000°-Θ：2.500°-Chi：0.00°-Phi：0.00°-X：0.0mm-Y：操作：输入

插图说明：

■00-033-0664(*)-赤铁矿，syn-Fe₂O₃-Y：1.83％-d x by：1.-WL：1.5406-Rhombo.H.axes-a5.03560-b5.03560-c 13.74890-α90.000-β90.000-γ120.000-Primitiv-R-3c(167)-6-301.926-I/Ic PDF

◆01-083-1764(C)-菱铁矿-Fe(CO₃)-Y：4.79％-d x by：1-WL：1.5406-Rhombo.H.axe-a4.69160-b4.69160-c 15.37960-α90.000-β90.000-γ120.000-Primitiv-R-3c(167)-6-293.169-I/Ic PDF 3.6

▲00-049-0007(*)-钠铝硅酸盐-Na1.15 Al 1.15Si0.8504-Y：0.53％-dx by：1.-WL：1.5406-Orthorhombic-a 10.30800-b 14.22600-c 10.21400-α90.000-β90.000-γ90.000-Primitive-Pc21b(

00-021-1276(*)-金红石，syn-TiO₂-Y：0.49％-d x by：1.-WL：1.5406-Tetragonal-a4.59330-b4.59330-c2.95920-α90.000-β90.000-γ90.000-Primitiv-P42/mnm(136)-2-62.4344-I/Ic PDF 3.4-F3

图9(曲线4)表示红泥的X射线图，红泥不仅在菱铁矿方向上被再碳化，也在针铁矿方向上被再水合(见图5的DTA曲线和TG曲线)。曲线图表示：

曲线图：

33％红泥+33％菱铁矿+33％针铁矿-Typ：2Th/Th锁定-开始：5.000°-结束：70.000°-步：0.040°-步时间：10.s-温度：25℃(Room)-开始时间：14s-2-Θ：5.000°-Θ操作：输入

插图说明：

■00-033-0664(*)-赤铁矿，syn-Fe₂O₃-Y：1.36％，-d x by：1.-WL：1.5406-Rhombo.H.axes-a5.03560-b5.03560-c 13.74890-α90.000-β90.000-γ120.000-Primitiv-R 3c(167)-6-301.926-I/Ic PDF

◆01-083-1764(C)-菱铁矿-Fe(CO₃)-Y：6.22％-d x by：1.-WL：1.5406-Rhombo.H.axes-a4.69160-b4.69160-c 15.37960-α90.000-β90.000-γ120.000-Primitiv-R-3c(167)-6-293.169-I/Ic PDF 3.6

00-021-1276(*)-金红石，syn-TiO₂-Y：0.69％-d x by：1.-WL：1.5406-Tetragonal-a4.59330-b4.59330-c2.95920-α90.000-β90.000-γ90.000-Primitive-P42/mnm(136)-2-62.4344-I/Ic PDF 3.4-S

01-081-0463(C)-针铁矿，syn-FeO(OH)-Y：3.95％-d x by：1.-WL：1.5406-Orthorhombic-a4.61580-b9.95450-c3.02330-α90.000-β90.000-γ90.000-Primitiv-Pbnm(62)-4-138.915-I/Ic PDF 2.

讨论

定性定量确定粉末试样的相差的标准方法是X射线粉末衍射测量法。它是可广泛应用的无损伤方法，其也能提供关于自然出现材料以及合成制造材料的原子结构和晶体结构的具体信息。此外，每种晶体材料在用X射线照射时显示出唯一的表征衍射图案，该衍射图案由尺寸、对称性和原子结构限定并且能被考虑用于明确识别。

术语“热分析”涵盖以下方法，其以温度函数形式测量化合物的化学性能和/或物理性能。在此情况下，在热重分析(TG)中依据温度和/或时间来测量试样的质量变化。为此使用集成到测量仪中的热电平。而差热分析(DTA)利用相变中的表征热能转化来定量定性分析。此时将试样温度与标准物质温度进行比较。

X射线曲线图和DTA曲线和TG曲线证明了红泥不仅可以被再水合，也可以被再碳化。在所有情况下采用在管洗选(270℃/60巴)中析出的红泥。

在再碳化时主要出现菱铁矿，在再水合时主要出现三水铝石/勃姆石和尤其针铁矿。

在该产品的制造时，红泥在第一步骤中在酸溶液中被还原。在第二步骤中，在氧化/惰性条件下通过添加NaHCO₃、Na₂CO₃或CaCO₃由该溶液析出菱铁矿。如果要在三水铝石或针铁矿的方向上优化，则通过提高pH值在氧化条件下析出针铁矿和三水铝石。

就是说，总体上并且本发明，可以通过再水合或再碳化由红泥制造OHFR体系，其在210-310℃或350-500℃范围内施展其吸热阻燃作用。

即，通过再碳化和再水合红泥的混合物的再碳化和再水合的前后衔接，可以在低温范围和高温范围内都制造出针对所有类型的塑料体系定制的OHFR产品。

从图中看到了，改性再水合红泥或改性再碳化红泥(主要在三水铝石/勃姆石和针铁矿/纤铁矿/正方针铁矿方向上或是主要在菱铁矿方向上被改性)是如何热分解的，以及在哪些温度范围内。

此时，由铝和铁的氢氧化物或水合氧化物生成各自氧化物和水，由碳酸亚铁生成相应的氧化物和CO₂。所出现的CO₂附加起到灭火作用。

尤其是，菱铁矿在下述时间间隔中分解：此时该氢氧化物和水合氧化物已经早就分解，因而无法再对阻燃作出积极贡献。

就根据UL94 Vertikal的试验在氢氧化物和水合氧化物完全脱水之后可重新开始燃烧过程而言，菱铁矿的高许多的分解温度是有利的。因此，利用被优化至高菱铁矿含量的MKRS-HT，针对高的温度间隔提供合适的OHFR阻燃剂。

总之，提供发展这样的FR体系的可能性，其中，通过巧妙组合低温OHFR剂如ATH或针铁矿、纤铁矿、正方针铁矿和高温OHFR剂如优选碳酸亚铁，可以如此控制所需要的阻燃或体系固有的火焰扩散，从而针对每种聚合物体系或FR组合物体系获得最佳的OHFR作用。

就是说，利用改性再水合红泥(MR2S-NT)和/或再碳化红泥(MKRS-HT)，根据本发明定制的OHFR材料可以有目的地且很专门地合成。也可行的是，通过混合在MR2S-NT方向上或在MKRS-HT方向上被改性的红泥来制造用于阻燃的这种产品。

这种作用还可以通过所述表面改性和与所述增效剂尤其是纳米粘土相组合地来强化。

原则上确定了，要耐火配置的材料体系的加工温度决定应该包含改性红泥的哪些产品。在高温防火领域，用于低温防火的产品如ATH、针铁矿、纤铁矿和正方针铁矿不适用，因为这些产品已经在加工时分解。通过相应控制该再水合工艺或再碳化工艺，根据本发明，可以专门且有目的地生产再水合和/或再碳化红泥，其满足了期望条件。原则上，在低温防火中该高温防火产品相反不会带来麻烦，因为该材料的分解温度远高于聚合物加工温度。相反则是有利的，因为菱铁矿优化的MKRS-HT的分解显著提高了阻燃潜力。

表面改性：

表面改性对FR体系的质量和其在配料时的可加工性有重要影响。另外，所选择的表面改性支持FR效果和结合至界面(兼容化作用)。

例如为了表面改性而采用以下配方：

1)表面改性A：

来自Degussa/Evonik的1重量％-氨丙基三乙氧基硅烷(AMEO)，关于非聚合物组合物的总质量

2)表面改性B：

1重量％EDENOR C 12/98-100(德国汉高)，

1.5重量％SFR 100(美国纽约Schenectady的General Electric Silicones)，关于非聚合物组合物的总质量

3)表面改性C：

2重量％的三氯乙烯66(Uniroyal)(液态EP(D)M聚合物)，

1重量％的Unichema 4900(硬脂酸)Unichema，

1重量％Levapren 600(EVA-共聚物)，

关于非聚合物成分的总质量

4)表面改性D：

1重量％Lithsolvent PL(德国杜塞尔多夫Keller&Bohacek公司)，

2重量％环氧类树脂1163，

1重量％Edenor C14(汉高)，

关于非聚合物成分的总质量

流体混合器还有涡轮混合器被用于表面改性，其具有多层的可变工具，其外罩可被加热。

反应添加剂或是在混合周期开始时与待改性材料一起被计量加入固定不动的或缓慢运行的涡轮混合器的混合室/反应室。当改性添加剂应该是液态或膏状时，则它们被计量加入混合器的涡旋中。

反应结束之后，热材料在后置的冷却混合器中被完美地冷却到室温或包装温度(一般是35-23℃)。该材料以粉末技术为特征，随后被加入下述的聚合物组合物。

所述的本发明OHFR材料可保持任意长时间并且在上述改性中不具有化学上可识别的衰减时间，前提是在尽量封闭的原始包装中恰如其分地干燥存放。通过粒度分布，不像在由若干成分混合而成的具有不同的平均粒度值(d50)FR复合材料中那样存在因运输过程或在从配料装置的料仓或秤送出时部分或完全分解的永久危险。上述的本发明OHFR材料能就像现在状况那样即例如未预干燥地被用在各自配料中。尤其是，本发明的OHFR材料的表面改性的变体没有从环境空气中吸湿，因而能未干燥地被不变地采用。

将本发明材料加工成举例所述的OHFR组合物的加工方法：

所用的尝试材料：

聚合物

-来自ExxonMobil的EVA共聚物ESCORENE ULTRA UL 00119

-PP随机共聚物VESTOLENE PP 8400

-来自BASF的聚酰胺6 ULTRAMID B3L

-来自英国ICI的PVC DS 7060

阻燃剂

-来自英国的苏格兰Burntisland的Alcan Chemicals有限公司的氢氧化铝“SUPERFINE SF4 ESD”(基准试样)

-来自奥地利Veitscher Magnesit Produktionsgesellschaft的氢氧化镁Magnifin H5(基准试样)

-五溴二苯醚p.a.和三氧化二锑p.a.(基准试样)

-MR2S-NT(基准试样)

-MKRS-HT(发明试样)

-MR2S-NT/MKRS-HT(发明试样)

添加剂/增效剂

-纳米粘土：来自美国Elementis公司的Bentone 104，或者德国Südchemie/Rockwood Clay Additives有限公司的Nanofil SE 3000

-来自英国Joseph Storey的锡酸锌“FLAMTARD S”

配料装置

所有列出的聚合物组合物将如在各自表中指出的那样在以下的配料装置上被加工成相应的成形物：

1)BUSS共轴揉炼机(MDK 46E，15L/D，具有GS70 3.5D)，15～20kg/h的平均流通量

2)同步双轴(螺杆)挤出机(DSE或SSE)Werner&Pfleiderer ZSK 25，其平均流通量为12～25kg/h，或者Leistritz GL 50mm和44L/D，其平均流通量为60～250kg/h。

计量装置

在用于聚合物、添加剂/稳定剂和OHFR剂的所有发货站的重力秤(减重供料装置)，不仅在主要加入中(ELS 1，在Buss共轴揉炼机中)也在“下游”，其中聚合物颗粒秤起到主秤作用。

OHFR剂以分散供料模式分别通过三个计量站被分散计量入聚合物流中。

以颗粒状存在的组合物随后借助注塑也借助挤出被加工成按照DIN/ISO和ASTM的相应的试验件，随后被检验。用于电阻率检验的试验件由Walzfell坯制造，做法是在被加热/可冷却的板压制机中在温控实验室双辊上熔化颗粒。在各自检验之前，在正常房间气候中均匀化成品试验件。

检验

抗拉强度[MPa]DIN EN ISO 527(在此称为ZF)

拉伸E模量[MPa]DIN EN ISO 527(在此称为E模量)

断裂伸长率[m/m]DIN EN ISO 527(在此称为EL)

断裂强度[MPa]DIN ISO 527(在此称为RF)

冲击韧性[kg/qm]DIN EN ISO 8256(在此称为a(n))

氧指数[％]DIN EN ISO 4589-2(在此称为LOI)

简支梁冲击韧性[kg/qm]DIN EN ISO 179(在此称为a(k))

UL 94 Vertikal，根据IEC/DIN 60695-10/-11/-20和CSA C 22.2

Cone-卡路里计，根据ISO 5660-1/ASTM E 1354

电阻率DIN ISO 53482[Ωxcm](在此称为SDW)

MFI(熔流指数)，在X°(C)和

装填重量y(kg)，按照(克/10分钟)

在这里，对于EVA/PE，通常在190℃，针对难流动的聚合物的5kg或10kg。对于PP，通常在230℃，针对难流动的挤出类型的2.16kg或5kg装填量。

在表4中示例性描述了在欧洲针对电缆组合物/缆套常见的最低要求。

表4

导体温度级90℃

抗拉强度＞10MPa

断裂伸长率＞1.5m/m(＝150％)

吸水率最大5％(在100℃下24小时)

总体上，本发明的OHFR材料的所有变体可以在所有加工设备/配料装置上生产，其在(塑料)行业被用于制造高度填充的聚合物组合物，例如(Banbury-)内部混合器、双辊轧机、内部混合器、Farrel连续混合器(FCM)、行星轴挤出机、允许有效均质化的SSE(单螺杆挤出机)(Maddox混料头，锁止环)、强力混合器。

因为改性红泥的低温变体和高温变体的堆密度高(UTBD)以及极好的松散性，材料不仅可以出色地利用传统的体积计量装置、也可以利用(优选)重力计量装置(例如来自K-Tron-Soder或Brabender的所谓的减重供料装置)被加入配料机中。

例子

EVA的例子：

0)基础配方作为基准试样

配方：

EVA 00119 40％

ATH 60％

结果：

ZF：8.9

RF：6.5

EL：1.8

SDW：E 13

MFI(190/10)：1.6

UL94V(3.2mm)：V-0

LOI：28

注释：该配方达到电缆行业内的可接受标准并且是聚合物体系PE/EVA中的例子的对照基础。

1)配方：

EVA 40％

MKRS-HT 60％

结果：

ZF：9.8

EL：1.6

SDW：E 14/E 12

UL94V(3.2mm)：(V-2)*

LOI：26

MFI(190/10)：1.4

*：余辉太长，因而按照UL94 vertikal分级：不满足

注释：在此配方中，只采用改性再碳化红泥(MKRS-HT)。力学值达标。余辉可以通过添加相应的增效剂如锡酸锌等被抑制。

2)配方：

EVA 40％

MKRS-HT 60％；用涂层D来表面改性

结果：

ZF：14.4

EL：1.5

SDW：E15/E14

UL94V(3.2mm)：V-l

LOI：29

MFI(190/10)：2.3

注释：在此配方中，只采用具有按照配方D表面改性的改性再碳化红泥(MKRS-HT)。力学值与标准相比很好，电学值也很好，可加工性显著改善(以2倍)。阻燃性也得到改善。该组合物可被用于很多电线电缆应用。

3)配方：

EVA 35％

MR2S-NT 30％

MKRS-HT 30％

纳米粘土5％

MRRS和纳米粘土的混合物具有表面改性A。

结果：

ZF：16.6

EL：3.41

E-Mod.：189

SDW：E15/E15

UL94V(3.2mm)：V-0

LOI：28

注释：在此配方中，采用改性再水合红泥(MR2S-NT)和改性再碳化红泥(MKRS-HT)的有针对性的混合物，即改性再碳化再水合红泥，其具有表面改性A。力学值和电学值很好。它表现出出众的电阻率值。耐火强度对应于相似的ATH阻燃组合物的耐火强度。

4)配方：

EVA 40％

MKRS-HT 26％

MDH 26％

纳米粘土 5％

Flamtard S 3％

所有非聚合物成分具有表面改性C。

结果：

ZF：15

EL：1.75

SDW：E15/E14

UL94V(1.6mm)：V-0

LOI：49

注释：在此配方中，与增效剂(纳米粘土，锡酸锌)组合地采用改性再碳化红泥(MKRS-HT)，目标是与传统的OHFR填料(在此是MDH)结合。力学性能、电学性能和FR性能与所述标准相比是出众的。

5)配方：

EVA 55％

MKRS-HT纳米级 18.5％

MDH 18.5％

纳米粘土 5％

Flamtard S 3％

非聚合物组成具有表面改性B。

结果：

ZF：19.6

EL：2.9

SDW：E15/E15

UL94V(1.6mm)：V-0

LOI：41

注释：在此配方中，相比于配方4)，采用更少量的具有按照配方B表面改性的防火剂(纳米级MKRS-HT与MDH和增效剂(纳米粘土和Flamtard S)的组合)。尽管如此，还是得到了可以与配方4)相似的结果。

聚氯乙烯(PVC)的例子：

0)基础配方作为基准试样

配方：

PVC DS 7060 24.7％

增塑剂DIOP 12.3％

ATH Superfine SF4 ESD 61.7％

Irgastab EZ 712 1.3％

结果：

燃着时间(秒)34

PHRR(KW/m²)118

THR(MJ/m²)50.8

比灭火面积(m²/kg)116.5

着火性能指数(m²s/KW)0.3

烟参数(MW/kg)18.7

注释：该配方是用于PVC配方的对照标准。

1)配方：

PVC DS 7060 24.7％

增塑剂DIOP 12.3％

MKRS-HT 61.7％

Irgastab EZ 712 1.3％

结果：

燃着时间(秒)69

PHRR(KW/m²)106

THR(MJ/m²)23.1

比灭火面积(m²/kg)122.0

着火性能指数(m²s/KW)0.7

烟参数(MW/kg)14

注释：在此配方中，采用改性再碳化红泥(MKRS-HT)。阻燃值相对于基于ATH的标准得到改善。

聚丙烯(PP)的例子：

0)基础配方作为基准试样

配方：

PP 8400 35％

MDH 65％

结果：

ZF：24.3

RF：10.8

EL：0.021

E-Mod.：3400

a(n)：5.8

UL94V(3.2mm)：V-0

MFI(230/5)：4.6

注释：该配方是在塑料行业内可接受的基于MDH的对照标准。

1)配方：

PP 8400 35％

MKRS-HT 65％

结果：

ZF：17.5

EL：0.23

UL94V(3.2mm)：V-2

MFI(230/5)：1.5

注释：在此配方中，只采用改性再碳化红泥(MKRS-HT)。断裂伸长率相比于基准试样得到改善，阻燃性就水平而言尚未达到在那里描述的值。

2)配方：

PP 8400 35％

MKRS-HT 60％

纳米5％

非聚合物成分具有表面改性D。

结果：

ZF：19.1

EL：0.56

a(n)：o.Br(67)

UL94V(3.2mm)：V-0

MFI(230/5)：6.1

注释：在此配方中，除了改性再碳化红泥(MKRS-HT)外，还采用作为增效剂的纳米粘土以及根据配方D的表面涂层。力学值和耐火强度值达标。可加工性显著改善。

具有溴有机阻燃性的聚丙烯的例子

0)基础配方作为基准试样

配方：

PP 8400 63％

五溴二苯醚 12％

三氧化二锑 5％

云母 20％

结果：

ZF：23.6

EL：0.023

a(n)15.5

UL94V(1.6mm)：V-2

MFI(230/5)：7

注释：这是聚烯烃FR表述，其作为以下配方的对照试样。

1)配方：

PP 8400 63％

五溴二苯醚 6％

三氧化二锑 2％

MKRS-HT 29％

结果：

ZF：25.8

EL：0.17

a(n)无开裂(o.Br.)

UL94V(1.6mm)：V-0

MFI(230/5)：6

注解：在卤素有机/三氧化二锑阻燃体系(百分比)的装填量减半的情况下，采用本发明的MKRS-HT代替云母得到这样的组合物，其在按照UL94Vertikal的燃烧试验中达到V-0。此外，力学值显著好于基准试样。

聚酰胺的例子：

0)基础配方作为基准试样

配方：

PA B3L 45％

MDH(H-7)55％

结果：

E-Mod.：5000

ZF(RF)：58(58)

EL：0.023

a(n)：21

UL94(3.2mm)：V-0

注释：PA B3L是针对流行的工程塑料PA的冲击韧性改善模式，其尤其被用在FR应用如FI保护电路中。该配方在相应的塑料行业中适合作为防火聚酰胺-对照标准。

1)配方：

PA B3L 45％

MKRS-HT 55％

结果：

ZF：55

RF：55

EL：0.018

E-Mod：4520

a(n)：19

UL94V(3.2mm)：V-2

注释：在此配方中采用改性再碳化红泥(MKRS-HT)。力学值达标，厌火值差于标准。

2)配方：

PA B3L 45％

MKRS-HT 55％，具有表面改性A

结果：

ZF(RF)：65(65)

EL：0.09

E-Mod：5600

a(n)：32

UL94V(3.2mm)：V-l；(1.6mm)：n.e.

注释：在此配方中，除了改性再碳化红泥(MKRS-HT)外，还采用根据配方A的表面改性。表面改性A尤其完全明显改变了组合物的耐火强度，尽管它还未达到标准水平，但已经显著好于配方1)中的情况。此外，力学性能也显著改善，这有助于技术上苛求的应用场合。

3)配方：

PA B3L 45％

MKRS-HT 50％

纳米粘土5％

非聚合物成分具有表面改性D

结果：

ZF：63

RF：63

EL：0.29

E-Mod：5500

a(n)：34

UL94V(3.2mm)：V-0；(1.6mm)：V-l

注释：在此配方中，除了改性再碳化红泥(MKRS-HT)外，还采用增效剂纳米粘土和根据配方D的表面改性。该组合物公式提供了出色的耐火强度，这允许电气元件的壁厚减小。此时该力学值达到了行业标准。

讨论

可以由在根据拜耳法由铝矾土获得ATH时作为副产品出现的红泥通过再水合和根据本发明通过再碳化获得出色的无机非卤素防火剂。红泥没有化学处理，也显示出一定的阻燃作用，这归结于在红泥中的三水铝石/勃姆石或针铁矿的残余含量和其它增效剂作用，但总体而言弱且波动剧烈，即不定。首先通过红泥的再水合和尤其通过再碳化，出现具有规定性能的阻燃剂。

通过再水合，提高铝和铁的氢氧化物/水合氧化物的含量。该产品在约220-350℃之间施展其阻燃作用。通过再碳化，尤其由红泥产生碳酸亚铁，其在约350-500℃之间通过分解成氧化铁和CO₂来施展其阻燃作用。

因此，能够制造这样的阻燃剂，其或是在350-500℃的温度范围内工作(即体现为高温阻燃剂)，或是在220-350℃的温度范围内作用(即体现为低温范围阻燃剂)，或通过特殊的反应控制或通过混合，既覆盖低温范围，也覆盖高温范围，因而在220-500℃之间起效。

与此外尚存在于红泥中的也起到特殊作用或起到增效剂作用的物质如硅酸盐、硅酸铝、TiO₂等一起，借此提供新型廉价的OHFR产品，其能针对每种聚合物来定制制造。迄今市场所提供的产品是ATH和MDH，其在180℃至约350℃之间作用。ATH覆盖从180℃至约220℃的范围，MDH作为所谓的高温阻燃剂覆盖直到350℃的范围。由红泥通过再水合或者根据本发明通过再碳化所获得的产品以唯一产品覆盖了220-350℃、350-500℃、或者220-500℃的温度区段。

由红泥制造的产品可以接受物理改变以及化学改变。物理改变尤其是指平均粒度和残余水分的调节。“可溶的Na₂O”(水溶性钠化合物)的含量的调节以及用物质例如有机硅烷、有机钛酸盐、有机铝酸锆、碳酸、碳酸氢化物衍生物、增塑剂、低聚物、聚合物前体、聚合物、离子交联聚合物、硼酸及其金属盐衍生物、锡酸锌、锡酸氢锌或者其组合的表面涂覆属于化学改变。而且，所述产品能与增效剂例如有机粘土(纳米粘土)、锌化合物、硼酸、卤化聚合物(小于5％)等相组合。

在这些例子中，利用以下的聚合物进行试验：EVA、PP、聚酰胺6和PVC。与作为基准试样的ATH、MDH和五溴二苯醚/三氧化二锑相比进行试验。作为本发明产品，采用MKRS-HT或MR2S-NT/MKRS-H。

可能得到以下结果：

EVA

在这些例子中给出的表述得到了这样的组合物，其显示出很好的力学值、出众的电阻率值和在阻燃方面与具有ATH的组合物相似的值。这些组合物可以被用在所有电线电缆应用中。

PVC

例1)所提到的配方就其阻燃值而言比基于ATH的标准得以改善。

PP

例2)所提到的表述在力学值和阻燃值方面达标。

具有溴有机阻燃性的PP中，在配方1)中五溴二苯醚/氧化锑的量相比于基准试样减半并且省掉云母。为此，加入MKRS-HT。该配方显示出更好的力学性能并且达到阻燃UL94 vertikal(V0)。

PA

例3)所提到的表述在力学值方面达标。耐火性出众。

因此总之确定了，改性再碳化红泥(MKRS-HT)或者改性再水合红泥(MR2S-NT)或两者的混合物例如通过特殊的工艺控制或通过混合MR2S-NT和MKRS-HT而得到OHFR体系，其对应于迄今由ATH和MDH所覆盖的技术的产品。根据本发明，现在利用MKRS-HT而将一种附加产品投放于市场，该产品最佳适用于高温范围(350-500℃)。而且，嵌埋有通过改性生产的产品MR2S-NT和/或MKRS-HT的红泥基体看起来将铝和铁的氢氧化物/水合氧化物发生作用的反应区间移向较高的温度范围。

菱铁矿优化的MKRS-HT变体的表面改性表现出在存水方面的出色性能，即，实际上没有观察到电阻率的降低。这对于矿物防火剂来说是一个非凡的结果。

总体确定了，利用改性再碳化和/或再水合红泥，即利用MKRS-HT或MR2S-NT或MKRS-HT/MR2S-NT，可以针对每种聚合物找到定制的OHFR体系，其相比于迄今所用的产品明显更经济，但同时就力学值和尤其阻燃而言获得相似的结果。该OHFR体系也能与位于市场上的产品相混合以获得或表现特殊作用，例如与ATH、MDH、水镁石或碳酸镁钙等混合。

重晶石替代

另外，本发明确定：红泥、改性再水合再碳化红泥及其混合物可以在某些应用中替代重晶石。这样配备的产品随即除了“类似重晶石的作用”外还表现出阻燃作用。即，存在双重作用。这种应用的例子是例如顶杆。

隔音

根据本发明还确定了：红泥、改性再水合再碳化红泥以及其混合物具有隔音作用。因此，配备有它们的产品除了阻燃效果外还显示出隔音效果。就是说，在这里也存在双重作用。这种应用的例子尤其是用在建筑领域中的塑料体系。

红泥、改性再水合再碳化红泥和其混合物也能为了隔音而被混入矿物材料体系。例如，在这里是石膏板、铺浇无缝地面、混凝土等。重要的应用尤其在建筑领域。

在之前和后面的实施方式中，表述“能”或“可以”的使用是指同义于“优选”或者“最好”并且应该说明其它的本发明实施方式。

本发明的实施方式可以具有上述和/或以下特征中的一个或多个。

三氧化二锑替代，隔热，蓄热，电磁波屏蔽

若干或全部的本发明实施方式可以具有上述和/或下述的优点中的一个或多个或全部。

本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)的优选有利应用领域除了前述的非卤素阻燃作用外，还包括：

-部分或最好完全替代三氧化二锑，不仅在PVC配方中，也在卤素有机阻燃配方中；

-隔热：尤其在以下情况，除了在其各种各样的实施可能方式中的隔热外，各构件的阻燃也起到一定作用；

-蓄热：尤其在以下情况，除了在其所有的技术实施可能方式中的蓄热外，相应构件的隔热和阻燃也起到一定作用；

-隔音：尤其在以下情况，除了隔音外，其它性能如蓄热和/或隔热和尤其是扩展和/或基础的阻燃也起到一定作用；和/或

-电磁辐射屏蔽：尤其在以下情况，除阻燃作用外，还应该尽量减小蓄热和/或隔热和/或电磁辐射，例如起因于具有不同能量的不同来源和有时对电气元件和/或电子元件和/或整个体系的完整性以及所谓的“电子雾霾”对居民和/或敏感的人的灾难性影响。

这些应用领域尤其在在以下情况下是重要的，此时例如在建筑领域或设备工程领域中除了所述作用外也考虑高效的非卤素防火。

在此情况下，所述的典型作用可以根据喜爱和技术必要性来相互组合以获得期望的性能曲线。

如上所述，总体看有三种主要方案，用于在聚合物体系中获得一定的阻燃：

-膨胀的FR体系(例如三聚氰胺衍生物+聚合物，等)；

-非卤素FR体系(尤其是ATH，MDH，APP等)；和/或

-含卤素FR体系(例如PVC+三氧化二锑；卤素有机FR+Sb₂O₃+聚合物；等)。

对于含卤素FR体系，本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)也如以上针对非卤素FR体系所述的那样是最佳适用的。

因此，本发明还涉及将本发明的防火剂或本发明的防火剂与红泥的混合物用作尤其是塑料体系中的填料以最好代替重晶石的用途。这样可以有利地实现同时赋予合成塑料以阻燃配备。

本发明还涉及将本发明的防火剂用作三氧化二锑(Sb₂O₃)的替代物或代用品的用途。

在本发明的有利实施方式中，本发明的防火剂可以替代地至少部分或完全被用作三氧化二锑(Sb₂O₃)的替代物或代用品。

尤其是在PVC电线电缆组合物中，就像在卤素有机阻燃组合物(卤素FR组合物)中那样，通常将三氧化二锑用作增效剂。

在PVC组合物中，三氧化二锑在着火时与热解所释放的卤素中间产物反应而生成氯氧化锑(SbOCl)或者硼氧化锑(SbOBr)，两者在气相中起到原子团捕捉体作用并因此中断燃烧过程。

在此情况下，上述起效的化合物要对高烟气密度负主要责任。因为着火时的烟气密度导致有关人员不能成功使用逃生通道并因此可能受伤，故尽量减小烟气密度是有利的。但此时不应该特意不利地影响到整个系统中的阻燃。

但是，常用的三氧化二锑有许多缺点。除上述点之外，缺点还在于基于致癌作用、畸胎成形作用和/或诱变作用的毒性以及造成紧张供应情况的价格。

适合作为可能的替代物的化合物如钼酸锌、钼酸钙或五氧化二锑有其它缺点。例如它们与三氧化二锑相比价格更高。另外，它们在许多组合物配方中产生相当大的稳定性问题。

在这里，代替三氧化二锑采用本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)提供了一个有利的可选替代方案。尤其是，根据本发明采用本发明的防火剂在技术上也是有效的，并且尤其是无毒的。另外，根据本发明采用本发明的防火剂从市场角度出发且尤其与可用性和/或价格相关地也是有利的。

因为本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)具有与可在商业上使用的三氧化二锑相似的粒度分布范围，故可以像三氧化二锑那样有利制备。尤其是，本发明的防火剂可以作为母炼料、粉末或膏被有利加入组合物中。由此可以有利地实现避免在配料中的可能造成成本的添加步骤。

本发明还涉及将本发明的防火剂用作增效剂的用途。

在本发明的有利实施方式中，增效剂尤其可以能够拦截或约束在着火时生成的含卤素的中间产物。

本发明还涉及将本发明的防火剂用作热稳定剂的用途。对此可能有利的是，有目的地提高或概括地讲控制包含本发明防火剂的材料体系的热稳定性。

在本发明的有利实施方式中，本发明的防火剂尤其可以设置和/或适用在含聚氯乙烯(PVC)的成分或含PVC的组合物和/或含卤素的阻燃成分中，尤其作为热稳定剂。

在本发明的其它有利实施方式中，本发明防火剂尤其可被用在含聚氯乙烯(PVC)的成分或者含PVC组合物和/或含卤素的阻燃成分中，尤其作为填料和/或三氧化二锑(Sb₂O₃)的替代物或代用品和/或作为增效剂和/或热稳定剂。

在本发明的其它有利实施方式中，含PVC成分尤其可以是含PVC的缆或者含PVC的缆组合物。

另外，在本发明某些有利实施方式中，含PVC的成分能够还包含增塑剂。

例子：

各组合物借助Buss-Ko-Kneters(MDK/E 46-11D/GS 46(3.5D))来制造并且相应的颗粒借助实验室轧机和可加热冷却的双板压制机被加工成试验件。

在各试验前，试验件在正常气候(23℃，50％相对室内湿度)下被均衡48小时。表5和表6示出了一些结果。

表5

烟气密度

配方：PVC Oxyvinyl-240(100phr)，铅-富马酸-9phr，TOTM-35phr，Cl-PE-15phr，Epox.黄豆-油-3phr，Sb₂O₃-2phr，MgO-10phr，SF4 ESD(ATH)-29phr，白垩(Ultracarb U5)-29phr，各自烟尘抑制剂-10phr

表6

在无铅PVC配方中的动态稳定性

本发明还涉及将本发明的防火剂用于蓄热或作为蓄热材料的用途。

建筑结构材料的蓄热能力通常由蓄热系数S表述，其与比热C和表观密度ρ成比例：

S＝C*ρ(kJ/m³.K)或(Wh/m³K)。

这表示加热1立方米建筑材料升高1开(＝1℃)所需要的热量。

蓄热能力Q由构件厚度s和蓄热系数S决定：

Q＝Cρs(kJ/m²K)或(Wh/m²K)。

在商用石膏板和利用本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的基于聚合物基体的高密填充板之间的对比研究出乎意料地表明，利用本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的实心结构的板在相同的初始温度下比商用石膏板慢许多地冷却。图10示例性示出了这种板在其冷却过程中的热照相图。

图11示例性示出了两个被测试验板的各自冷却曲线。一个试验板是具有10毫米层厚的石膏板(见具有方块符号的曲线)。另一个试验板是利用本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的试验板(见具有三角符号的曲线)，其含有石膏和30重量％的本发明防火剂，层厚为10mm。两个板此时在干燥箱中在80℃放置3小时。随后，它们被竖直固定，借助热像照相机来测量并记录下其散热辐射。此时，在31分钟内每分钟拍摄5张照相图像。因此，水平轴线具有155个测量点M。如图11清楚所示，利用本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的板比商用石膏板更缓慢地变冷。在商用石膏板和利用本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的且也具有其它重量百分比的本发明防火剂的石膏板之间也观察到相似情况。

图12示例性示出了两个被测试验板的各加热曲线。一个试验板是商用石膏板(见具有方块符号的曲线)。另一个试验板是利用本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的试验板(见具有三角符号的曲线)，其在凝结时形成微孔。为了检验绝热性，此时两个试验板被竖直固定住，其各自背面利用热空气枪来鼓吹。此后，背面的温度在两种情况下分别等于95℃。该温度借助在各板正面上的热像照相机来记录和确定。此时，调节出每分钟5张图像的测量间隔。水平轴线在此具有151个测量点M。显然，利用本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的试验板相对于商用石膏板具有较强的绝热能力。

通过根据本发明的物质，第一次存在以下有利的技术可能性，即利用能在聚合物基体中蓄热的能力，同时保证在整个体系中的非卤素阻燃。这尤其在复合材料制造领域带来显著的优点。

一旦该体系被加入聚合物基体以便更简单生产，则为了保证整个复合材料的完整性，阻燃是困难的。这可以根据本发明有利地借助本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)来获得。

此时，聚合物基体的使用有利地允许能量有利地制造蓄热复合材料体系，尤其是按照连续的加工工艺(例如带有发泡或不带发泡的挤出中)。

另外，本发明涉及将本发明的防火剂用于隔热或绝热或用作隔热材料或绝热材料的用途。

材料的热传导由导热系数λ(W/mK)决定。该系数表示有多少以W/m²测量的热在1开(＝1℃)温差下经过1米厚的壁。

大体上，就导热系数随着表观密度增大(＝更密实的材料)而增大而言，壁材的表观密度计入导热系数。这反而意味着尽量轻的材料且优选是真空化体系或者纳米孔型发泡材料(在其孔中所夹杂的气体的自由位移长度最小)具有最小的导热系数和进而最好的绝热性。

在有机构件材料以及能吸湿或释放水分的天然建筑材料中，水分含量就隔热作用随着建筑材料中的水分增大而减小而言起到一定作用。

另外，本发明涉及将本发明的防火剂用于隔音或声绝缘或作为隔音材料的用途。

为了减小和/或阻止固体声即声音从一个构件体系传递到另一个构件体系，有时须采取大量的结构措施。这样的措施一般决定了整个系统的相互协调。就此而言的一项非常重要的措施例如是脚步声阻隔。这一般在结构上如此解决，即，脚步声振动从地板到真正天花板结构的传递通过去耦合来减少。为此，在地板和天花板之间接入强烈阻尼材料，其具有高的内部阻尼作用，例如软木、橡胶、橡胶金属或石棉。

总体而言，空气声音阻隔可以通过具有高比重的构件或体系来实现。

在本发明的许多有利的实施方式中，本发明的防火剂可以存在于建筑材料和/或设施工程材料中。

在本发明的其它有利实施方式中，本发明的防火剂存在于基体中。

在本发明的其它有利实施方式中，该基体尤其可以是热塑性基体或热固性基体，尤其是聚合物基体。

在本发明的某些有利实施方式中，本发明的防火剂存在于复合材料中。

在本发明的许多有利实施方式中，该复合材料可以含有基体和可能有辅料和/或添加剂。

在本发明的其它有利实施方式中，该复合材料可以是实心的和/或发泡的。尤其是这样的复合材料可以具有发泡的芯和/或密实的表面。

在本发明的许多有利实施方式中，该复合材料尤其可以具有15-800kg/m³的比重。

在本发明的另外一些有利实施方式中，本发明的防火剂可以存在于泡沫材料中。

在本发明的其它有利实施方式中，泡沫材料可以具有热塑性材料和/或用热塑性弹性体(TPE)改性的交联材料。

尤其有意义的是，包含本发明化合物的材料可以被很快速加热，其能量随着漫长许多的时间散发出去。还非常值得注意的是，本发明的材料具有很有利的、因细密分布而均匀一致的孔结构，其起因是大量纳米级的本发明化合物，其作为成核物质。通过适当工艺控制，还可以明显改善孔结构。

在本发明的某些有利实施方式中，该泡沫材料尤其可以具有选自以下组的材料，该组由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯尤其是挤出的聚苯乙烯硬泡沫材料(X-PS)、热塑性弹性体(TPE)和/或其混合物构成。

在本发明的许多有利实施方式中，本发明的防火剂可存在于包含聚氨酯或由聚氨酯构成的材泡沫材料中。

在本发明的其它有利实施方式中，该泡沫材料可以是闭孔的和/或开孔的。

在本发明的某些有利实施方式中，该泡沫材料尤其可以具有15-800kg/m³的比重。

本发明防火剂的其它如上所述的阻燃性能或防火性能能够有利地与本发明防火剂的蓄热、隔热、绝热和/或隔音和/或声绝缘的性能一起获得并且按照可控方式来组合，以获得积极的多重作用。

目前，在市场上尤其有以下隔离材料(用于用在建筑中，无论是内建筑还是外建筑)，其从技术上看具有不充分的或甚至没有隔热作用，或者其在厌火情况下具有成问题的有机卤素防火剂和/或三氧化二锑增效剂，其也是有毒的、致癌的和/或诱变反应并处于管制方的严密关注下。

配备环境友好的非卤素防火剂氢氧化镁例如具有装填程度高的缺点，需要高装填程度以获得例如根据DIN/ISO 4102-B(部分1或2)的实质上的防火效果。而且，这样的配备是成本密集的。

对此，通过MDH粒度分布的组合物配方的表述带来了麻烦：在绝缘发泡情况下尽量小的孔尺寸是理想的，以将夹杂气体的可移动性保持为尽量小。这样做的目的是尽量增强绝缘作用。为了获得尽量小的孔而需要成核剂，其本身是尽量精细存在的，优选在纳米级范围内。

本发明的材料具有很高的在600nm范围内的颗粒含量，在粒度分布曲线中的第二峰值出现在1.2微米范围内。这有利地在利用本发明的阻燃材料的发泡工艺中造成出现相应多的纳米级孔。

纳米级MDH当前处于发展阶段并且比传统的MDH相应昂贵。由此，应用在物质体系中因为其高昂的价格而实际上并非是有利的。结果，纳米级MDH因为其制造工艺而具有很小的散料密度和很高的表面能。这在尤其是构件的配料(润湿)和成形时造成麻烦。

而本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)具有高的堆比重和低的表面能。这样，可以有利地避免和/或阻止利用MDH所出现的在配料和/或成形中尤其是在例如尤其是构件挤出时的问题。另外，本发明防火剂的表面能可以有利地通过进一步上述的表面改性被进一步改善和/或积极地影响。

本身未改性地，本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)相比于纳米级MDH例如可以很轻并以高生产能力即费效比很高地被加入聚合物基体中。

与本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)的廉价相关联地，由此一方面可以显示出技术优势，另一方面可以显示出易加工的应用范围，此时传统非卤素防火剂如MDH尤其是纳米级MDH的价格是阻挠性的。

本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)单独允许制造复合材料，该复合材料是非卤素阻燃的并且还具有绝缘作用和/或蓄热作用和/或声绝缘作用和/或电磁场屏蔽作用。

例子

试样件制造：

以下，试验件制造的基本过程(团块制备)对于本发明的防火剂被有利地用于隔热、热绝缘、隔音、声绝缘和/或蓄热和/或电磁屏蔽的应用而言是相同的。

借助配料机(BUSS-Ko-Kneter MDK46-11D/GS46，其具有两个ELT进料斗和三重脱气装置)，本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)和聚合物(EVA；来自ExxonMobil的Escorene Ultra UL 00119)在135℃温度被均匀混合且随后被成团。测试团块的均质性和空气夹杂。

团块随后在被加热和可冷却的双板压制机上在高亮抛光的阴模中被压制成200x200x3.2mm和200x200x1.6mm规格的板，压制板在阴模内的压力下被冷却。

所形成的板在正常气候(23℃和50％相对室内湿度)下被均衡2天，随后被测试。

在由所述板切出的150mmx12.7mmx试样厚度的试样件上按照UL94 vertikal进行燃烧试验。

以下的试样件作为对照，其由聚合物和55重量％和65重量％的氢氧化镁构成(Magnifin H5，来自奥地利的Veitscher Magnesitwerke)。

具有55重量％和65重量％的本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)的对比试样件和试验件在3.2mm试验件厚度下得到按照UL94 V-0的分级。

兹证明了利用本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)制造的组合物的出色的耐火强度。

本发明还涉及将本发明的防火剂用于衰减或屏蔽电磁辐射的用途。

辐射是指能量在空间内的自由传播。此时分为粒子辐射和电磁辐射。前者由带电的或不带电的粒子构成，所述粒子具有质量并且比光慢地传播。后者也称为光子辐射，由周期变化的电磁场构成。除了可见光属于光子辐射外，还有紫外光和热辐射以及X射线、宇宙射线和伽马射线。电磁辐射的特点在于波长、频率和波幅，其传播速度在真空中约为光速。

如果光子辐射照中材料，则光子辐射通过吸收或散射被削弱。按照指数规律的辐射削弱实现了理论上无穷大的辐射作用范围。削弱程度一般取决于体密度、相关原子的序数和所穿透的材料层厚。

与此相关，本发明确定了本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT，分别是MS类型)具有对电磁辐射且尤其是电子雾霾的衰减作用和/或屏蔽作用。

术语“电子雾霾”尤其以下是指电磁场的过度密集，结果可能对有生命的自然且尤其是人类、动物、植物、其它生物和一些细胞产生危害健康的作用，例如无线电辐射和/或来自高压电线等的低频磁场。

在本发明的某些有利实施方式中，电磁辐射尤其是低频电场和/或磁场。

在本发明的其它一些有利实施方式中，电磁辐射尤其是无线电辐射。

在本发明的许多有利实施方式中，本发明的防火剂被用于EMP(防电磁)用途。

在本发明的其它有利实施方式中，本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)被用于衰减或屏蔽在1Hz到10GHz频率范围内的电磁辐射。

在本发明的某些有利实施方式中，本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)被混合了一种或多种聚合物。由此，它们可以处于任何一种形态和/或也通过化学和/或物理方式被发泡。由此一来，还可以有利地实现任意成形的屏蔽空间或者敏感的电子仪器和/或电气设备的封装。

在本发明的其它有利实施方式中，以变化的百分比含量至少混合有本发明防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)的一种或多种聚合物可以具有传导能力，其允许电流传导，尤其就像在导体中。由此可以形成例如法拉第笼。

在本发明的另外一些有利的实施方式中，以变化的百分比含量至少混合有本发明的防火剂(MKRS-HT和/或MR2S-NT)的一种或多种聚合物以膜的形式构成。由此，例如可以内衬或包覆待屏蔽的房间，因而形成一个法拉第笼。该轻型且廉价形成的法拉第笼此时有利地保护房间内部免受电磁脉冲影响，因此阻止耦合输入房间内部和或许在那里的电气装置和/或电子装置。由此，也可以有利地保护位于该房间内的人免受所谓电子雾霾影响。法拉第笼也可以有利地以所述膜的形式隐装在灰浆下。

在本发明的其它一些有利实施方式中也可以规定，例如弹性体改性聚氨酯被用作聚合物，用于制造传导性(尤其是工业)地面铺层。这样的铺层可以有利地传导人体电荷，因而使其对电子元件无害。这样的铺层也可以有利地被用在许多领域，在这里，尤其在工业中规定了传导性地面，用于避免由带静电决定的(尤其是粉尘)爆炸危险。

在本发明的另外一些有利的实施方式中，本发明的防火剂被用在构件中，尤其是电气元件和/或电子元件和/或开关电路中。

在本发明的其它有利的实施方式中，本发明的防火剂被用于制造构件，尤其是适于和/或设置用来减少或屏蔽电磁辐射的构件。

在本发明的其它有利的实施方式中，本发明的防火剂连同热塑性材料、热固性材料和/或弹性体材料一起使用。此时可以有利地规定该防火剂的含量尤其与该构件相关地为50～98重量％。

本发明防火剂的其它上述的阻燃性能或防火性能能够有利地与本发明防火剂的蓄热、隔热、绝热和/或消音和/或隔音和/或辐射衰减和/或辐射屏蔽的性能一起来获得并且能以可控方式来组合，以获得积极的多重效果。