KR102662268B1 - Flame retardant composition containing nano ceramic particles and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 난연제 조성물은 향상된 내열성과 내구성을 제공하고, 이를 수지에 포함하여 수지의 열적물성과 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a flame retardant composition containing nano-ceramic particles and a method for manufacturing the same. The flame retardant composition according to the present invention provides improved heat resistance and durability, and can improve the thermal and mechanical properties of the resin by including it in a resin. there is.
Description
본 발명은 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 난연제 조성물은 향상된 내열성과 내구성을 제공하고, 이를 수지에 포함하여 수지의 열적물성과 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a flame retardant composition containing nano-ceramic particles and a method for manufacturing the same. The flame retardant composition according to the present invention provides improved heat resistance and durability, and can improve the thermal and mechanical properties of the resin by including it in a resin. there is.
유기 고분자 수지는 일반적으로 열에 취약하여 연소원(ignition source)이 있을 경우, 열에 의해 고분자사슬이 분해되어 가연성 가스가 다량 발생한다. 이때 생성된 분해물이 산소와 반응하여 연소되며 발생한 열이 다시 고분자를 분해하는 연쇄반응으로 지속적인 연소가 일어나고 다량의 연기(smoke)와 함께 높은 연소열이 발생한다. 유기 합성 고분자는 연소열이 천연고분자에 비해 매우 크며 분해에 의해 발생한 가스가 유독하기 때문에 화재 발생 시 위험성을 높이는 문제가 있다. 따라서, 유기 고분자의 효율적인 난연화는 지속적인 관심의 대상이 되어 왔다.Organic polymer resins are generally vulnerable to heat, so when an ignition source is present, the polymer chains are decomposed by heat, generating a large amount of flammable gas. At this time, the generated decomposition product reacts with oxygen and burns, and the generated heat decomposes the polymer again in a chain reaction, causing continuous combustion and generating a large amount of smoke and high heat of combustion. Organic synthetic polymers have a problem of increasing the risk of fire in the event of a fire because the heat of combustion is much greater than that of natural polymers and the gases generated by decomposition are toxic. Therefore, efficient flame retardancy of organic polymers has been a subject of continued interest.
유기고분자의 난연화를 이루는 방안은 가연성가스나 산소를 분리하여 연소를 제어하는 방법, 추가 분해속도를 늦출 수 있도록 고상부분(condensed phase)을 냉각하거나 연소되는 고분자의 표면에 단열층을 형성함에 의해 열전달 경로를 차단하며 분해 가스 발생을 억제하는 방법, 연소의 원인이 되는 라디칼을 포획하는 방법과 연소되는 부분을 열원으로부터 분리함에 의한 방법등으로 다양하게 난연성을 확보할 수 있다.Methods for achieving flame retardancy of organic polymers include controlling combustion by separating combustible gases or oxygen, cooling the solid phase (condensed phase) to slow down further decomposition, or heat transfer by forming an insulating layer on the surface of the burning polymer. Flame retardancy can be secured in a variety of ways, such as blocking the path and suppressing the generation of decomposed gases, capturing radicals that cause combustion, and separating the burning part from the heat source.
주요 난연제에는 aluminumtrihydrate와 같은 금속 수화물 무기계 난연제와 브롬 또는 염소를 함유하고 있는 할로겐계 화합물, 인산 에스테르를 중심으로 하는 인계 화합물과 멜라민시아누레이트와 같은 질소계 화합물 등이 있다. 또한, 첨가형 난연제는 컴파운딩(compounding) 공정 중에 첨가제로 투입되어 단순 혼합하는 방법으로 제공되며, 반응형 난연제는 고분자의 주사슬에 난연성을 부여할 수 있는 단량체를 도입하여 난연 고분자를 제조하거나 또는 고분자에 반응성기를 도입하여 고분자의 말단 또는 곁사슬에 난연성 물질을 화학적으로 결합하여 난연성을 부여하는 방법으로 제공된다.Major flame retardants include metal hydrate inorganic flame retardants such as aluminum trihydrate, halogen-based compounds containing bromine or chlorine, phosphorus-based compounds centered on phosphoric acid esters, and nitrogen-based compounds such as melamine cyanurate. In addition, additive flame retardants are provided by simply mixing them as an additive during the compounding process, and reactive flame retardants are used to manufacture flame-retardant polymers by introducing monomers that can impart flame retardancy to the main chain of the polymer. It is provided as a method of imparting flame retardancy by introducing a reactive group into the polymer and chemically binding a flame retardant material to the end or side chain of the polymer.
한편, 할로겐계 화합물은 적용되는 수지의 종류에 관계없이 우수한 난연 성을 부여할 수 있는 장점을 제공한다. 다만, 이는 연소 시 화합물이 분해되어 할로겐 라디칼이 발생하고 이들 라디칼이 연소에 영향을 주는 수소 또는 히드록시 라디칼을 포획하고 연소과정을 방해함에 의하여 기상에서 난연 효과를 얻기 때문에 연소 시 발생되는 가스량이 상대적으로 많다. 또한, 라디칼 포획과정에서 생성되는 화합물로 부식성이 강한 많은 양의 할로겐화 수소가 배출된다. 이와 같은 문제점으로 환경적인 문제로 인하여, 할로겐을 전혀 사용 하지 않은 난연수지의 연구에 관심이 높아지고 있다.Meanwhile, halogen-based compounds provide the advantage of providing excellent flame retardancy regardless of the type of resin applied. However, this is because the compound decomposes during combustion to generate halogen radicals, and these radicals capture hydrogen or hydroxy radicals that affect combustion and interfere with the combustion process, thereby obtaining a flame retardant effect in the gas phase. Therefore, the amount of gas generated during combustion is relative. There are many. Additionally, a large amount of highly corrosive hydrogen halide is emitted as a compound generated during the radical capture process. Due to environmental issues such as these, interest in research on flame retardant resins that do not use any halogens is increasing.
예를 들어서, 인산 에스테르를 중심으로 하는 인계 난연제는 환경문제에 대응하는 비할로겐계 난연시스템으로 가장 주목을 받고 있다. 일반적으로 인계난연제는 인산에스테르(phosphates) 화합물으로 예를 들어서, 적인과 포스파젠, 인산에스테르계열의 화합물 등이 있으며, 이들은 화학구조가 안정하고 가소성을 부여하는 효과가 있어 난연수지의 가공을 용이하게 하고 상용성과 내후성이 양호하지만 내열성이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 내후성, 내구성, 내열성 등의 물성을 향상시키고 이를 포함하는 수지의 물성을 확보하기 위하여 연구한 결과 본 발명을 완성하였다.For example, phosphorus-based flame retardants centered on phosphoric acid esters are receiving the most attention as a halogen-free flame retardant system that responds to environmental problems. In general, phosphorus-based flame retardants are phosphates compounds, for example, phosphorus, phosphazene, and phosphate ester-based compounds. They have a stable chemical structure and have the effect of imparting plasticity, making it easy to process flame retardant resins. Although it has good compatibility and weather resistance, it has the problem of reduced heat resistance. In order to solve this problem, the present invention was completed as a result of research to improve the physical properties such as weather resistance, durability, and heat resistance and to secure the physical properties of the resin containing them.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점과 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to solve the problems and technical problems of the prior art as described above.
본 발명의 목적은 내수성, 내후성, 내열성, 내구성이 우수한 난연제 조성물을 제공하는 것이다. 이에, 물성이 우수한 난연제를 수지에 제공하여, 수지의 열적 물성과 기계적 물성을 향상시키는 것에 있다.The purpose of the present invention is to provide a flame retardant composition with excellent water resistance, weather resistance, heat resistance, and durability. Accordingly, the aim is to improve the thermal and mechanical properties of the resin by providing a flame retardant with excellent physical properties to the resin.
본 발명의 목적은 나노 세라믹 입자를 포함하여 난연제 조성물의 제조 시 분산성이 우수하며, 접착성이 뛰어나 난연제 조성물을 제공하여, 난연 효과를 향상시키는 것에 있다.The purpose of the present invention is to provide a flame retardant composition containing nano-ceramic particles that has excellent dispersibility and excellent adhesion when manufacturing a flame retardant composition, thereby improving the flame retardant effect.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물과 그 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a flame retardant composition containing nano-ceramic particles and a method for producing the same.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 규산염 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 인계 난연제 10 내지 20 중량부, 나노 세라믹 입자 60 내지 100 중량부, 분산제 4 내지 10 중량부 및 침전 방지제 1 내지 3중량부를 포함하는 것인 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, based on 100 parts by weight of the silicate binder resin, 10 to 20 parts by weight of a phosphorus-based flame retardant, 60 to 100 parts by weight of nano ceramic particles, 4 to 10 parts by weight of a dispersant, and 1 to 3 parts by weight of an anti-settling agent are included. A flame retardant composition containing nano-ceramic particles is provided.
상기 실리콘 바인더 수지는 실리콘 수지에 계면활성제를 포함하는 것일 수 있다.The silicone binder resin may include a silicone resin and a surfactant.
상기 실리콘 수지 100 중량부에 대하여, 계면활성제를 10 내지 20 중량부 포함하는 것일 수 있다.It may contain 10 to 20 parts by weight of surfactant based on 100 parts by weight of the silicone resin.
상기 인계 난연제는 크레실 디페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리크실릴 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 레졸시놀 비스(디페닐 포스페이트) 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것일 수 있다.The phosphorus-based flame retardant may be cresyl diphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylyl phosphate, triphenyl phosphate, resorcinol bis(diphenyl phosphate), or a combination of one or more of these.
상기 나노 세라믹 입자는 알루미나 및 티타니아를 1.5 : 1중량비로 포함하는 것일 수 있다.The nano ceramic particles may include alumina and titania in a weight ratio of 1.5:1.
상기 나노 세라믹 입자의 직경은 100 내지 1000㎚인 것일 수 있다.The diameter of the nano ceramic particles may be 100 to 1000 nm.
상기 분산제는 탈응집형 습윤 분산제 또는 고분자형 습윤 분산제인 것일 수 있다.The dispersant may be a deagglomerating type wet dispersant or a polymer type wet dispersant.
상기 침전 방지제는 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 칼륨 벤토나이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것일 수 있다.The anti-settling agent may be sodium bentonite, calcium bentonite, potassium bentonite, or a combination of one or more of these.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, (a) 실리콘 수지에 계면활성제를 혼합하여 실리콘 바인더 수지를 제조하는 단계; (b) 나노 세라믹 입자를 제조하고, 이를 인계 난연제와 혼합하여 나노 세라믹 난연제 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 실리콘 바인더 수지와 상기 나노 세라믹 난연제 혼합물을 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, (a) preparing a silicone binder resin by mixing a surfactant with a silicone resin; (b) preparing nano-ceramic particles and mixing them with a phosphorus-based flame retardant to prepare a nano-ceramic flame retardant mixture; and (c) mixing the silicone binder resin and the nanoceramic flame retardant mixture. A method for producing a flame retardant composition containing nanoceramic particles is provided.
상기 (a)단계에서 실리콘 수지에 계면활성제를 혼합하는 것은 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 계면활성제는 10 내지 20 중량부를 포함하는 것일 수 있다.In step (a), mixing the surfactant with the silicone resin may include 10 to 20 parts by weight of the surfactant based on 100 parts by weight of the silicone resin.
상기 (b)단계에서 나노 세라믹 입자를 제조하는 것은 어트리션밀에서 1000 내지 3000rpm의 속도로 1 내지 5시간 진행하는 것일 수 있다.Manufacturing nano-ceramic particles in step (b) may be performed in an attrition mill at a speed of 1000 to 3000 rpm for 1 to 5 hours.
상기 (b)단계에서 인계 난연제와 나노 세라믹 입자는 30 내지 70 중량비로 혼합하는 것일 수 있다.In step (b), the phosphorus-based flame retardant and nano-ceramic particles may be mixed at a weight ratio of 30 to 70.
상기 (c)단계에서 실리콘 바인더 수지와 나노 세라믹 난연제 혼합물은 70 내지 30 중량비로 혼합하는 것일 수 있다.In step (c), the silicone binder resin and nano-ceramic flame retardant mixture may be mixed at a weight ratio of 70 to 30.
상기 (c)단계에서 상기 혼합하는 단계는 분산제와 침전 방지제를 더 포함하는 것일 수 있다.In step (c), the mixing step may further include a dispersant and an anti-settling agent.
상기 분산제는 탈응집형 습윤 분산제 또는 고분자형 습윤 분산제이고, 상기 침전 방지제는 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 칼륨 벤토나이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것일 수 있다.The dispersant may be a deagglomerating type wet dispersant or a polymer type wet dispersant, and the anti-settling agent may be sodium bentonite, calcium bentonite, potassium bentonite, or a combination of one or more of these.
본 발명에 따르면, 내수성, 내후성, 내열성, 내구성이 우수한 난연제 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 난연제 조성물을 수지에 제공하여, 수지의 열적 물성과 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, a flame retardant composition excellent in water resistance, weather resistance, heat resistance, and durability can be provided. Additionally, by providing such a flame retardant composition to the resin, the thermal and mechanical properties of the resin can be improved.
본 발명의 난연제 조성물에 따르면, 나노 세라믹 입자를 포함하여 제조 시 분산성이 우수하며, 접착성, 부착성이 뛰어난 난연제 조성물을 제공하여 난연 효과를 향상시킬 수 있다.According to the flame retardant composition of the present invention, it is possible to improve the flame retardant effect by providing a flame retardant composition that contains nano-ceramic particles and has excellent dispersibility during manufacture and excellent adhesion and adhesion.
본 발명의 난연제 조성물에 따르면, 비할로겐계 난연 성분을 포함하여, 연소 시 유해물질이 발생되지 않아 환경 친화적인 효과를 제공할 수 있다.According to the flame retardant composition of the present invention, it contains a non-halogen-based flame retardant component and does not generate harmful substances during combustion, thereby providing an environmentally friendly effect.
후술하는 본 발명에 대한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.The description of the present invention below refers by way of example to specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from one another but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the technical spirit and scope of the present invention.
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. Accordingly, the detailed description that follows is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention is limited only by the appended claims, together with all equivalents to what those claims assert, if properly described.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, in order to enable those skilled in the art to easily practice the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명에서 난연제라 함은 연소하기 쉬운 성질을 가진 고분자 재료에 할로겐, 인, 질소, 그리고 수산화 금속화합물 등의 난연성 부여 효과가 큰 화합물을 첨가함으로써 발화를 늦춰주고, 연소의 확대를 막아주는 물질을 의미한다. 본 발명에서 열적 및 기계적 물성이 우수한 난연제 조성물을 제공하여, 이를 수지에 제공하여 수지의 열적 및 기계적 물성을 향상시키고자 한다. In the present invention, a flame retardant refers to a substance that slows ignition and prevents the spread of combustion by adding compounds with a high flame retardancy effect, such as halogen, phosphorus, nitrogen, and metal hydroxide compounds, to a polymer material with an easily combustible property. it means. The present invention provides a flame retardant composition with excellent thermal and mechanical properties and provides it to a resin to improve the thermal and mechanical properties of the resin.
이러한 효과를 제공하기 위하여, 본 발명은 실리콘 수지 100 중량부에 대하여, 인계 난연제 10 내지 20 중량부, 나노 세라믹 입자 60 내지 100 중량부, 분산제 4 내지 10 중량부 및 침전 방지제 1 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to provide this effect, the present invention includes 10 to 20 parts by weight of a phosphorus-based flame retardant, 60 to 100 parts by weight of nanoceramic particles, 4 to 10 parts by weight of a dispersant, and 1 to 3 parts by weight of an anti-settling agent, based on 100 parts by weight of the silicone resin. It is characterized by:
수지의 경우 바인더 역할을 하며, 바람직하게는 실리콘 수지가 제공될 수 있다. 더욱 바람직하게는 규산염 수지인 실리케이트 수지가 제공될 수 있다. In the case of resin, it serves as a binder, and silicone resin may be preferably provided. More preferably, a silicate resin may be provided.
규산염 수지 또는 실리케이트는 1종 혹은 1종 이상의 금속 산화물과 실리카(SiO2)의 결합에 의해서 생긴 화합물을 의미한다. 다만, 실리콘 수지 혹은 실리케이트 수지만 사용되는 기존의 경우 내수성과 수지의 접착력이 주로 문제되어 왔다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 경우, 실리콘 수지에 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 계면활성제의 경우, 실리콘계 계면활성제를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 실리콘계 계면활성제는 실록산 결합으로 이루어져 있는 모노머로서 바인더의 실리콘 수지와 결합을 이루게 되고, 이와 같이 결합된 구조는 피도체와의 결합력을 강화시키고 발수각도가 높아짐으로써 내수성이 향상되는 효과를 가지게 되는 것일 수 있다. 한편, 상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들어서, 상업적으로 사용되는 BYK-333, BYK-306, BYK-310등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 BYK-333이 제공될 수 있다. BYK-333은 폴리 에테르 변성 폴리 디메틸 실록산으로 실리콘계 계면활성제로 제공되며, 슬립성 향샹에 도움을 줄 수 있다.Silicate resin or silicate refers to a compound formed by combining one or more types of metal oxide and silica (SiO 2 ). However, in the existing case where only silicone resin or silicate resin is used, water resistance and adhesive strength of the resin have been the main problems. Therefore, in order to solve this problem, the present invention is characterized by including a surfactant in the silicone resin. At this time, in the case of the surfactant, it may be preferable to use a silicone-based surfactant. In other words, the silicone-based surfactant is a monomer composed of siloxane bonds and forms a bond with the silicone resin of the binder, and this combined structure has the effect of improving water resistance by strengthening the bonding force with the subject and increasing the water repellency angle. It may be possible. Meanwhile, the silicone-based surfactant may be, for example, commercially used BYK-333, BYK-306, BYK-310, etc., preferably BYK-333. BYK-333 is a polyether-modified poly dimethyl siloxane provided as a silicone-based surfactant and can help improve slip properties.
보다 자세하게는 실리콘 수지 100 중량부에 대하여, 계면활성제를 10 내지 20 중량부 포함할 수 있다. 실리콘 수지에 실리콘계 계면활성제를 포함하여 처리한 후, 고분산화하여 제조한 수성타입의 실리콘 수지의 경우, 기존에 문제가 되는 수지의 내수성과 접착력 문제를 해결할 수 있다. More specifically, 10 to 20 parts by weight of surfactant may be included based on 100 parts by weight of the silicone resin. In the case of a water-based silicone resin manufactured by treating the silicone resin with a silicone-based surfactant and then highly dispersing it, the water resistance and adhesion problems of the existing resin can be solved.
본 발명에서 제공되는 인계 난연제는 크레실 디페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리크실릴 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 레졸시놀 비스(디페닐 포스페이트) 및 이들 중 하나 이상의 조합인 것을 특징으로 한다. 상기 인계 난연제는 연소과정에서 가연성물질과 반응해 고분자 표면에 견고한 탄화막 (Carbonaceous Layer)을 형성하고, 이 탄화막은 연소에 필요한 산소를 차단하여 난연효과를 제공한다. 특히 인계 난연제는 고분자내의 산소원소와 반응하여 탈수, 탄화함으로써 난연 효과를 발휘하기 때문에 산소 원소를 함유한 고분자에서 효과적으로 난연 역할을 수행할 수 있다. The phosphorus-based flame retardant provided in the present invention is characterized by being cresyl diphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylyl phosphate, triphenyl phosphate, resorcinol bis(diphenyl phosphate), and a combination of one or more of these. The phosphorus-based flame retardant reacts with combustible materials during the combustion process to form a strong carbonaceous layer on the surface of the polymer, and this carbonate layer provides a flame retardant effect by blocking oxygen necessary for combustion. In particular, phosphorus-based flame retardants exhibit a flame retardant effect by reacting with the oxygen element in the polymer and dehydrating and carbonizing it, so they can effectively perform a flame retardant role in polymers containing the oxygen element.
나아가, 본 발명의 경우, 인계 난연제만 포함하는 기존의 난연 조성물에 주로 문제가 되는 탄화(carbonization)등의 문제를 해결하기 위하여, 나노 크기의 세라믹 분말 입자를 포함하고자 한다. Furthermore, in the case of the present invention, nano-sized ceramic powder particles are intended to be included in order to solve problems such as carbonization, which is a major problem in existing flame retardant compositions containing only phosphorus-based flame retardants.
본 발명에서 제공되는 나노 세라믹 입자는 알루미나 및 티타니아를 포함할 수 있으며, 이 경우, 알루미나: 티타니아의 중량비는 1.5 : 1 인 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 비율로 포함되는 경우, 불연막의 효과를 제공할 수 있다. The nano ceramic particles provided in the present invention may include alumina and titania, and in this case, the weight ratio of alumina:titania is 1.5:1. When included in the above ratio, it can provide a smoke-retardant effect.
또한, 이 경우, 나노 세라믹 입자는 직경이 100 내지 1000㎚인 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 크기로 포함되는 경우, 우수한 분산효과를 통하여 도막의 밀도가 증가하는 것일 수 있다. 즉, 상기와 같이 증가된 도막의 밀도는 화염이 피도체에 닿는 시간을 줄이고 탄화막을 이룬 난연 성분의 성능을 더욱 단단하게 함으로써 난연성이 향상되는 것일 수 있다.Additionally, in this case, the nano ceramic particles are characterized by having a diameter of 100 to 1000 nm. When included in the above size, the density of the coating film may increase through excellent dispersion effect. In other words, the increased density of the coating film as described above may improve flame retardancy by reducing the time the flame touches the subject and further strengthening the performance of the flame retardant component forming the carbonized film.
본 발명에서 제공되는 상기 분산제는 탈응집형 습윤 분산제 또는 고분자형 습윤 분산제가 제공될 수 있다. 이들은 조성물 내에서 각 성분들의 분산 안정성 확보하면서 이들의 응집 현상이 억제하는 효과를 제공할 수 있다. 예를 들어서, 상업적으로 사용되는 EFKA 3580(Ciba사), BW-W500(범우화학), WET 500(Ciba) 및 Disperbyk-2163 (BYK사) 등을 들 수 있고, 상기 범위로 포함되는 경우 분산 안정성 및 응집 억제 효과를 우수하게 제공할 수 있다.The dispersant provided in the present invention may be a deagglomerated type wet dispersant or a polymer type wet dispersant. These can provide the effect of suppressing the agglomeration phenomenon while ensuring the dispersion stability of each component within the composition. For example, commercially used EFKA 3580 (Ciba), BW-W500 (Bumwoo Chemical), WET 500 (Ciba), and Disperbyk-2163 (BYK) may be used, and when included in the above range, dispersion stability and can provide excellent aggregation inhibition effect.
본 발명에서 제공되는 상기 침전 방지제는 미립자의 벤토나이트 광물일 수 있다. 예를 들어서, 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 칼륨 벤토나이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것을 제공할 수 있다. 또한, 상기 벤토나이트는 필요에 따라 일라이트(illite), 카올리나이트 또는 이들의 조합과 결합된 상태로 제공될 수 있다. 이들은 자연에서 채굴(mining) 또는 추출 후 필요에 따라 가공을 거친다. 본 발명에서는 파쇄 또는 밀링 등의 가공 후 나노 크기 입자로 제공될 수 있다. The anti-settling agent provided in the present invention may be fine particles of bentonite mineral. For example, sodium bentonite, calcium bentonite, potassium bentonite, or a combination of one or more of these may be provided. Additionally, the bentonite may be provided in combination with illite, kaolinite, or a combination thereof, if necessary. These are mined or extracted from nature and then processed as needed. In the present invention, it can be provided as nano-sized particles after processing such as crushing or milling.
한편, 이하에서는 본 발명에 따른 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물의 제조방법이 제공된다. 또한, 전술한 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물과 동일한 내용이 적용될 수 있고, 중복되는 범위 내에서 설명은 생략하도록 한다.Meanwhile, below, a method for producing a flame retardant composition containing nano-ceramic particles according to the present invention is provided. In addition, the same content as the flame retardant composition containing nano-ceramic particles described above may be applied, and description will be omitted to the extent of overlap.
본 발명에 따른 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물의 제조방법은 (a) 실리콘 수지에 계면활성제를 혼합하여 실리콘 바인더 수지를 제조하는 단계; (b) 나노 세라믹 입자를 제조하고, 이를 인계 난연제와 혼합하여 나노 세라믹 난연제 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 실리콘 바인더 수지와 상기 나노 세라믹 난연제 혼합물을 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for producing a flame retardant composition containing nano-ceramic particles according to the present invention includes the steps of (a) mixing a surfactant with a silicone resin to prepare a silicone binder resin; (b) preparing nano-ceramic particles and mixing them with a phosphorus-based flame retardant to prepare a nano-ceramic flame retardant mixture; and (c) mixing the silicone binder resin and the nanoceramic flame retardant mixture.
먼저, (a) 실리콘 수지에 계면활성제를 혼합하여 실리콘 바인더 수지를 제조하는 단계를 살펴보면, 실리콘 수지는 바람직하게는 규산염 수지 또는 실리케이트 수지가 제공될 수 있다. 이 경우, 실리콘 수지에 계면활성제를 혼합하며, 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 계면활성제는 10 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에, 실리콘 수지에 실리콘계 계면활성제를 포함하여 처리한 후, 고분산화하여 제조한 수성타입의 실리콘 수지의 경우, 기존에 문제가 되는 실리콘 수지의 내수성과 부착력 문제를 해결할 수 있다.First, looking at the step (a) of preparing a silicone binder resin by mixing a surfactant with a silicone resin, the silicone resin may preferably be a silicate resin or a silicate resin. In this case, a surfactant is mixed with the silicone resin, and the surfactant is characterized in that it contains 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicone resin. Accordingly, in the case of a water-based type of silicone resin manufactured by treating the silicone resin with a silicone-based surfactant and then highly dispersing it, the water resistance and adhesion problems of the existing silicone resin can be solved.
다음으로 (b) 나노 세라믹 입자를 제조하고, 이를 인계 난연제와 혼합하여 나노 세라믹 난연제 혼합물을 제조하는 단계를 살펴보면, 상기 나노 세라믹 입자를 제조하는 것은 어트리션-밀에서 1,000 내지 3,000 rpm으로 1 내지 5 시간 진행하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 1,000 내지 1,500 rpm의 속도로 회전시키며 2 시간 동안 진행하는 것이 바람직하다. 이에 따라서, 제조된 나노 세라믹 분말 입자는 그 직경이 바람직하게는 100 내지 1,000 nm 인 것을 특징으로 한다. 이에, 조성물 내에서 나노 세라믹 입자의 비표면적을 증가시킬 수 있으며, 분산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기존의 난연 조성물에서 주로 문제가 되는 탄화(carbonization)등의 문제를 해결할 수 있다.Next, looking at the step (b) of preparing nano-ceramic particles and mixing them with a phosphorus-based flame retardant to prepare a nano-ceramic flame retardant mixture, the nano-ceramic particles are manufactured in an attrition-mill at 1,000 to 3,000 rpm. It is characterized by lasting 5 hours. Preferably, the process is performed for 2 hours while rotating at a speed of 1,000 to 1,500 rpm. Accordingly, the produced nanoceramic powder particles are preferably characterized in that their diameter is 100 to 1,000 nm. Accordingly, the specific surface area of nano-ceramic particles in the composition can be increased and dispersibility can be improved. In addition, problems such as carbonization, which is a major problem in existing flame retardant compositions, can be solved.
또한, 제공되는 인계 난연제의 경우, 크레실 디페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리크실릴 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 레졸시놀 비스(디페닐 포스페이트) 및 이들 중 하나 이상의 조합이 제공될 수 있다. Additionally, in the case of the phosphorus-based flame retardant provided, cresyl diphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylyl phosphate, triphenyl phosphate, resorcinol bis(diphenyl phosphate), and combinations of one or more of these may be provided.
또한, 인계 난연제와 나노 세라믹 입자는 20 내지 80 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 비율로 포함되는 경우, 난연 도막의 우수한 견고성에 대한 효과를 제공할 수 있다.In addition, the phosphorus-based flame retardant and nano-ceramic particles are mixed at a weight ratio of 20 to 80. When included in the above ratio, it can provide an effect on the excellent robustness of the flame retardant coating film.
다음으로 (C) 상기 실리콘 바인더 수지와 상기 나노 세라믹 난연제 혼합물을 혼합하는 단계를 살펴보면, 실리콘 바인더 수지와 나노 세라믹 난연제 혼합물은 60 내지 40 중량비로 혼합할 수 있다. 상기와 같은 비율로 포함되는 경우, 피도체의 부착성을 향상시키고 더불어 난연 효과를 제공할 수 있다.Next, looking at the step (C) of mixing the silicone binder resin and the nanoceramic flame retardant mixture, the silicone binder resin and the nanoceramic flame retardant mixture may be mixed at a weight ratio of 60 to 40. When included in the above ratio, it can improve the adhesion of the conductor and provide a flame retardant effect.
또한, 혼합의 경우, 혼합기 또는 교반기 내에서 리본 블렌더 (Ribbon Blender), V형 블렌더 및 헨셀믹서(Henchel Mixer)에서 선택된 어느 하나를 이용하여, 500 내지 5000 rpm으로 1분 내지 10분 동안 적절히 혼련하여 제조할 수 있다.In addition, in the case of mixing, mix appropriately for 1 to 10 minutes at 500 to 5000 rpm using any one selected from the Ribbon Blender, V-type blender and Henchel Mixer in a mixer or stirrer. It can be manufactured.
또한, 상기 혼합하는 단계는 분산제와 침전 방지제를 더 포함할 수 있으며, 분산제는 탈응집형 습윤 분산제 또는 고분자형 습윤 분산제이고, 침전 방지제는 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 칼륨 벤토나이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것을 특징으로 한다. In addition, the mixing step may further include a dispersant and an anti-settling agent, where the dispersing agent is a deagglomerating type wetting dispersant or a polymer-type wetting dispersing agent, and the anti-settling agent is sodium bentonite, calcium bentonite, potassium bentonite, or a combination of one or more of these. It is characterized by
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Below, a preferred embodiment (example) is presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.
<실시예><Example>
나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물의 제조 Preparation of flame retardant composition containing nano-ceramic particles
실리콘 수지로 실리케이트를 준비하고, 실리게이트 100 중량부에 대하여, 이에 계면활성제인 BYK-333를 포함하여 실리콘 바인더 수지를 제조하였다. A silicate was prepared using a silicone resin, and a silicone binder resin was prepared by including BYK-333, a surfactant, with respect to 100 parts by weight of the silicate.
어트리션밀(습식미분쇄기/ Cooling Jacket type/ Using Media : 1mm-10mm Ball)에 알루미나 및 티타니아를 1.5 : 1 중량비를 투입하고, 이를 분쇄하여 100 nm 내지 1 μm 크기의 나노 세라믹 입자를 제조하였다. 이를 혼합기(다량용교반기/PL-SS300RD)에 인계 난연제와 70 :30 중량비로 투입하여 혼합하였다. Alumina and titania were added at a weight ratio of 1.5:1 to an attrition mill (wet pulverizer/Cooling Jacket type/Using Media: 1mm-10mm Ball) and pulverized to produce nano-ceramic particles with a size of 100 nm to 1 μm. This was mixed with the phosphorus-based flame retardant at a weight ratio of 70:30 in a mixer (large-capacity stirrer/PL-SS300RD).
이후, 실리콘 바인더 수지와 상기 나노 세라믹 난연제 혼합물을 70:30 비율로 혼합하고, 여기에 분산제인 Disperbyk-2163와 침전 방지제인 벤토나이트(2~3중량부)를 포함하여, 본 발명에 따른 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물을 제조하였다. Thereafter, the silicone binder resin and the nano-ceramic flame retardant mixture were mixed at a ratio of 70:30, and the ceramic particles according to the present invention, including Disperbyk-2163 as a dispersant and bentonite (2 to 3 parts by weight) as an anti-settling agent, were mixed. A flame retardant composition was prepared.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
Claims (15)
상기 실리콘 바인더 수지는 실리콘 수지에 계면활성제를 포함하고,
상기 실리콘 수지 100 중량부에 대하여, 계면활성제를 10 내지 20 중량부를 포함하고,
상기 나노 세라믹 입자는 알루미나 및 티타니아를 1.5 : 1 중량비로 포함하고,
상기 나노 세라믹 입자의 직경은 100 내지 1000nm이며,
상기 실리콘 수지는 규산염 수지인 실리케이트 수지이며,
상기 계면활성제는 실리콘계의 계면활성제 이며,
상기 분산제는 탈응집형 습윤 분산제 또는 고분자형 습윤 분산제인 것이며,
상기 침전 방지제는 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 칼륨 벤토나이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물.
Based on 100 parts by weight of the silicone binder resin, it contains 10 to 20 parts by weight of a phosphorus-based flame retardant, 60 to 100 parts by weight of nano ceramic particles, 4 to 10 parts by weight of a dispersant, and 1 to 3 parts by weight of an anti-settling agent,
The silicone binder resin includes a surfactant in the silicone resin,
Containing 10 to 20 parts by weight of a surfactant based on 100 parts by weight of the silicone resin,
The nano ceramic particles include alumina and titania in a weight ratio of 1.5:1,
The diameter of the nano ceramic particles is 100 to 1000 nm,
The silicone resin is a silicate resin,
The surfactant is a silicone-based surfactant,
The dispersant is a deagglomerated type wet dispersant or a polymer type wet dispersant,
A flame retardant composition containing nano-ceramic particles, wherein the anti-settling agent is sodium bentonite, calcium bentonite, potassium bentonite, or a combination of one or more of these.
상기 인계 난연제는 크레실 디페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리크실릴 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 레졸시놀 비스(디페닐 포스페이트) 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물.
According to paragraph 1,
The phosphorus-based flame retardant is cresyl diphenyl phosphate, tricresyl phosphate, tricylyl phosphate, triphenyl phosphate, resorcinol bis(diphenyl phosphate), or a combination of one or more of these. Flame retardant composition.
(b) 나노 세라믹 입자를 제조하고, 이를 인계 난연제와 혼합하여 나노 세라믹 난연제 혼합물을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 실리콘 바인더 수지와 상기 나노 세라믹 난연제 혼합물을 혼합하는 단계;를 포함하고,
상기 (a)단계에서 실리콘 수지에 계면활성제를 혼합하는 것은 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 계면활성제는 10 내지 20 중량부이며,
상기 (b)단계에서 나노 세라믹 입자를 제조하는 것은 어트리션밀에서 1000 내지 3000rpm의 속도로 1 내지 5시간 진행하고, 인계 난연제와 나노 세라믹 입자는 30:70 중량비로 혼합하는 것이며,
상기 (c)단계에서 실리콘 바인더 수지와 나노 세라믹 난연제 혼합물은 70:30 중량비로 혼합하고, 분산제와 침전 방지제를 더 포함하는 것이며,
상기 분산제는 탈응집형 습윤 분산제 또는 고분자형 습윤 분산제이고, 상기 침전 방지제는 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 칼륨 벤토나이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물의 제조방법.
(a) preparing a silicone binder resin by mixing a surfactant with a silicone resin;
(b) preparing nano-ceramic particles and mixing them with a phosphorus-based flame retardant to prepare a nano-ceramic flame retardant mixture; and
(c) mixing the silicone binder resin and the nanoceramic flame retardant mixture;
In step (a), the surfactant is mixed with the silicone resin in an amount of 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicone resin.
In step (b), the production of nano-ceramic particles is carried out in an attrition mill at a speed of 1000 to 3000 rpm for 1 to 5 hours, and the phosphorus-based flame retardant and nano-ceramic particles are mixed at a weight ratio of 30:70,
In step (c), the silicone binder resin and nano-ceramic flame retardant mixture is mixed at a weight ratio of 70:30, and further includes a dispersant and an anti-settling agent,
The dispersant is a deagglomerated wet dispersant or a polymer-type wet dispersant, and the anti-settling agent is sodium bentonite, calcium bentonite, potassium bentonite, or a combination of one or more of these. Method for producing a flame retardant composition containing nano-ceramic particles.
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