Thermal analysis of Sb₂O₃ /Organohalide-based flame retardants including atomic absorption detection of the evolved species

Abstract

The mechanism of evaporation of Sb₂O₃ and the mechanism of formation and evaporation of antimony trihalides (SbX₃) from Sb₂O₃ + halogen, which play important roles in the flame retardation of plastics, have been studied in the case of chlorine- and bromine-containing additives at different Sb/X mole ratios by means of complex thermal analysis, and massspectrometers. The temperatures of SbCl₃ formation and its evaporation have been determined for PVC and Cerechlor 70 as chloride donors. The formation of SbBr₃ could not be verified when Flammex (decabromodiphenyl ether) was used. A close correlation has been found between conventional and atomic absorption thermoanalytical curves recorded under identical experimental conditions. The atomic absorption detection of the thermally evolved products provides valuable information on flame retardation process.

Zusammenfassung

Der Mechanismus der Bildung und Verdampfung des bei der Brennverzögerung von Kunststoffen eine wichtige Rolle spielenden Sb₂O₃ und der sich aus Sb₂O₃ und Halogenen bildenden Antimontrihalogenide (SbX₃) kann im Falle von chlor- und bromhaltigen Additiven bei unterschiedlichen Sb/X-Molverhältnissen durch komplexe thermische Analyse und damit gekoppelter Atomabsorptionsspektrophotometrie und Massenspektrometrie untersucht werden.

Die Bildungs- und Verflüchtigungstemperatur des SbCl₃ wurde im Falle von PVC und Cereklor 70 als Chloriddonor bestimmt. Bei Verwendung von Flammex (Dekabromdiphenyläther) wurde keine Bildung von SbBr₃ beobachtet.

Eine strenge Korrelation wurde zwischen unter gleichen Versuchsbedingungen erhaltenen thermoanalytischen und atomabsorptionsspektrophotometrischen Kurven gefunden.

Mit der Kombination der TA mit der Atomabsorptionsmethode eröffnet sich die Möglichkeit, den Prosess der Brennverzögerung von der Gasphase her zu untersuchen.

Резюме

В процессах замедлен ия воспламенения полимеров важную роль играют трехокис ь сурьмы, а также галои дные соединения сурьмы, образующиеся в смеси трехокись сурьмы и га логена. Исследован механизм образовани я трехгалоидного сое динения сурьмы в этой смеси, а также ме ханизм его испарения. В случае хлор- и бромсодержащих доба вок, исследованы комп лексы сурьма — галоген различного молярног о соотношения с помощ ью термического анализ а, а также совмещенным м етодом термического анализа и атомно-абсорбционно й спектроскопии, а такж е масс-спектроскопии. В случае ПВХ и Церехлор 70, как донора хлора, уст ановили температуры образования и испаре ния треххлористой су рьмы. При использовании фламмекса /декабромф ениловый эфир/ образо вание трехбромиетой сурьм ы однозначно не было у становлено. Найдена строгая корреляция м ежду кривыми, получен ными термоаналитическим и атомно-абсорбционн ым методами при одних и тех же экспериментальных условиях. Совмещенны й метод термического анализа и атомно-абсорбционн ой спектроскопии отк рывает возможность исследо вать процесс замедления в оспламенения полиме ров в газовой фазе.