本发明是关于一种阻燃组合物，且特别是关于一种具有良好分散性与经时稳定性的阻燃组合物。
背景技术：
由于布材本身属于较易燃的材质，因此在制造具阻燃效果的布材时，添加阻燃剂可增加布材的耐火性。阻燃剂一般为粉状，在应用时可加入含有溶剂的液态阻燃组合物中，以增加阻燃剂的分散性且便于使用。
然而，若仅以溶剂(例如为水)制成组合物，不利于粉状阻燃剂的分散。为增进其分散效果，目前已知的技术手段是将含有粉状阻燃剂的组合物进行湿式研磨，以制得阻燃组合物的固成分的平均粒径达微米等级的阻燃组合物。
另一种习知方法则是在阻燃组合物中加入界面活性剂，再对阻燃组合物的固成分进行研磨，藉以增进阻燃组合物的分散性。所使用的界面活性剂多为低分子量的界面活性剂，且通常为阴离子型界面活性剂或是阴离子型界面活性剂与非离子型界面活性剂的组合。
然而，由于所使用的界面活性剂的分子量低、分散性不佳，故习知的技术所制得的阻燃组合物仍会产生沉淀及分层的现象，尤其是在低温储藏或是长时间静置后，易形成有效成分不同的上下分层，造成制程条件不稳定(例如阻燃剂含量不固定)，甚而影响产品的品质。
因此，目前亟需提出一种阻燃组合物，以克服上述种种问题，使阻燃组合物具有良好的分散性及经时稳定性。
技术实现要素：
因此，本发明的一个方面在于提供一种阻燃组合物，其包含不同分子量的界面活性剂以及具有特定平均粒径的固成分，以获得具有良好的分散性及经时稳定性的阻燃组合物。
本发明的另一方面在于提供一种阻燃层，其是藉由上述的阻燃组合物形成。
本发明的又一方面在于提供一种阻燃布材，其包含上述的阻燃层。
根据本发明的一个方面，提供一种阻燃组合物。在一实施例中，阻燃组合物包含阻燃剂(A)、分散剂混合物(B)、分散稳定剂(C)、抗冻剂(D)、消泡剂(E)和溶剂(F)。阻燃剂(A)具有如下式(I)所示的结构：
于式(I)中，Ar代表芳基，各个Ar可为相同或不同，R代表氢原子、低级烷基、环烷基、芳基、烯丙基或芳烷基，或各个R相互键结形成环、与磷原子上的氮原子共同形成环，且各个R可为相同或不同。
分散剂混合物(B)包含低分子量界面活性剂(B-1)和高分子量界面活性剂(B-2)。其中低分子量界面活性剂(B-1)的分子量(也称之为第一重量平均分子量)是低于1500，而高分子量界面活性剂(B-2)的重量平均分子量(也称之为第二重量平均分子量)是5000至20000。
基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，低分子量界面活性剂(B-1)的使用量为2.5重量份至25重量份，高分子量界面活性剂(B-2)的使用量为1.3重量份至15重量份，分散稳定剂(C)的使用量为0.1重量份至2.5重量份，抗冻剂(D)的使用量为2.5重量份至20重量份，消泡剂(E)的使用量为0.3重量份至7.5重量份，以及溶剂(F)的使用量为80重量份至143.5重量份，且阻燃组合物的固成分具有1微米至5微米的平均粒径。
依据本发明的一实施例，其中低分子界面活性剂(B-1)的分子量(或第一重量平均分子量)与高分子界面活性剂(B-2)的重量平均分子量(也称之为第二重量平均分子量)的比值为0.05至0.21。
依据本发明的一实施例，其中基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，低分子量界面活性剂(B-1)的使用量为2.5重量份至12.5重量份，高分子量界面活性剂(B-2)的使用量为2.5重量份至10重量份，分散稳定剂(C)的使用量为0.3重量份至1.3重量份，抗冻剂(D)的使用量为7.5重量份至15重量份，消泡剂(E)的使用量为1.3重量份至2.5重量份，以及溶剂(F)的使用量为100重量份至125重量份。
依据本发明的一实施例，其中第二重量平均分子量是6000至20000。
依据本发明的一实施例，其中低分子量界面活性剂(B-1)包含阴离子型低分子量界面活性剂、阳离子型低分子量界面活性剂、非离子型低分子量界面活性剂或两性低分子量界面活性剂。
依据本发明的一实施例，其中高分子量界面活性剂(B-2)包含阴离子型高分子量界面活性剂以及阳离子型高分子量界面活性剂。
依据本发明的一实施例，其中阴离子型高分子量界面活性剂包含聚丙烯酸钠盐、聚甲基丙烯酸钠盐和马来酸共聚物钠盐。
依据本发明的一实施例，其中阳离子型高分子量界面活性剂包含聚丙酰胺和聚甲基丙酰胺。
根据本发明的另一方面，提供一种阻燃层，其是藉由前述的阻燃组合物经涂布步骤、浸泡步骤或喷雾步骤于基材上所形成。
根据本发明的又一方面，提供一种阻燃布材，其是包含前述的阻燃层及基布。
本发明的阻燃组合物是藉由搭配高低分子量的界面活性剂及其使用量，以及介于1μm至5μm间的固成分的平均粒径，可具有良好的分散性与经时稳定性，以改善习知阻燃组合物经长时间置放而有的沉淀现象。
具体实施方式
阻燃组合物
本发明的阻燃组合物包含阻燃剂(A)、分散剂混合物(B)、分散稳定剂(C)、抗冻剂(D)、消泡剂(E)及溶剂(F)，且阻燃组合物中的固成分具有1微米至5微米的平均粒径，以下分述之。
阻燃剂(A)
阻燃剂(A)具有如下式(I)所示的结构：
于式(I)中，Ar代表芳基，各个Ar可为相同或不同，R代表氢原子、低级烷 基、环烷基、芳基、烯丙基或芳烷基，或各个R相互键结、与磷原子上的氮原子共同形成环，且各个R可为相同或不同。
具体而言，上述Ar可为碳数为6至18的芳基，例如可为苯基、萘基或联苯基等，然以苯基为较佳。上述芳基可具有1个或更多的碳数为1至4的低级烷基的取代基，较佳为1至3个碳数为1至4的低级烷基的取代基。具有低级烷基的取代基的芳基的具体例子可为甲苯基、二甲苯基或甲基萘基等。
上述R所代表的官能基中，低级烷基可为碳原子数1至4的烷基，例如：甲基、乙基、丙基或丁基。碳原子数为3或以上的烷基可以是直链状或支链状。环烷基，可例如为环戊基、环己基或环庚基等，然以环己基为较佳。芳基可为碳原子数6至18的芳基，例如苯基、萘基、联苯基等，其中以苯基为较佳。上述芳基可以具有1个或更多、较佳为1至3个碳原子数为1至4的低级烷基，例如甲苯基、二甲苯基、甲基萘基等。另外，芳烷基较佳为苄基或苯乙基，其苯环上可以具有1个或以上、较佳为1至3个碳原子数为1至4的低级烷基的取代基。
阻燃剂(A)的具体例子可为苯胺基二苯基磷酸酯(制造商为和夏化学(股)公司-产品名为DPPP)。
需要补充说明的是，阻燃组合物中的阻燃剂(A)的含量可为75重量份至125重量份。若阻燃剂(A)的含量过低，则会造成其阻燃效果不佳。若阻燃剂(A)的含量过高，则分散性不佳。
分散剂混合物(B)
本发明此处所称的分散剂混合物(B)包含低分子量界面活性剂(B-1)和高分子量界面活性剂(B-2)，以下分述之。
低分子量界面活性剂(B-1)
低分子量界面活性剂(B-1)的分子量(也称之为第一重量平均分子量)可低于1500。较佳地，低分子量界面活性剂(B-1)的分子量(或第一重量平均分子量)可低于1300。
低分子量界面活性剂(B-1)包含阴离子型低分子量界面活性剂、阳离子型低分子量界面活性剂、非离子型低分子量界面活性剂或两性低分子量界面活性剂。
上述的阴离子型低分子量界面活性剂可包括但不限于聚氧乙烯苯乙烯芳基醚磺酸盐、聚氧乙烯聚烷基芳基醚磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、高级醇硫酸酯盐、高级烷基醚硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐或上述的组合。具体例子如中日合成化学(股)公司制的型号为SINONATE 707SF的商品或商品名为SINONATE 1105SF或SINOGEN DBS-Na的产品。
前述的高级醇硫酸酯盐可例如为碳数为8至18的脂肪醇硫酸酯盐。前述的高级烷基醚硫酸酯盐可例如为碳数为8至18的脂肪醇的氧化乙烯(1至10mol)加成物的硫酸酯盐。
上述的阳离子型低分子量界面活性剂可包括但不限于脂肪胺盐、乙醇胺盐、聚乙烯多胺盐、四级铵盐或上述的组合的阳离子型低分子量界面活性剂。上述四级铵盐的具体例子可例如为烷基二甲基苯基四级铵盐(alkyl dimethyl benzyl quaternary ammonium salt)、烷基三甲基四级铵盐(alkyl trimethyl quaternary ammonium salt)、二烷基二甲基四级铵盐(dialkyldimethyl quaternary ammonium salt)或皮冠林四级铵盐(picoline quaternaryammonium salt)。
上述的非离子型低分子量界面活性剂可包括但不限于聚氧化乙烯烷基醚(polyoxyethylene alkyl ether)、聚氧化乙烯烷基芳基醚(polyoxyethylenealkylphenyl ether)、聚氧乙烯苯乙烯芳基醚、聚氧化乙烯脂肪酸酯(polyoxyethylene fatty acid ester)、山梨醣醇酐脂肪酸酯(sorbitan fatty acid ester)、聚氧化乙烯山梨醣醇酐脂肪酸酯(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester)、聚氧化乙烯氧化丙烯共聚物(polyoxyethylene polyoxypropylene ether)、聚氧化乙烯的脂肪酸胺、酰胺或与酸的缩合物、高级醇烯化氧加成物、脂肪酸烯化氧加成物、烷基酚烯化氧加成物或上述的组合的非离子型低分子量界面活性剂，例如：商品名为SINOPOL 1110的产品。
上述的两性低分子量界面活性剂可包括但不限于甜菜碱型、胺基酸型或上述的组合的两性低分子量界面活性剂。
基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，低分子量界面活性剂(B-1)的使用量可为2.5重量份至25重量份，较佳为2.5重量份至12.5重量份。
若本发明的阻燃组合物中不含有低分子量界面活性剂(B-1)，则阻燃组合物分散性不佳且易分层。若低分子量界面活性剂(B-1)的使用量大于25重量份，分散效果亦不佳。
高分子量界面活性剂(B-2)
高分子量界面活性剂(B-2)可包含阴离子型高分子量界面活性剂和阳离子型高分子量界面活性剂。
上述的阴离子型高分子量界面活性剂(B-2)包含聚丙烯酸钠盐、聚甲基丙烯酸钠盐、马来酸共聚物钠盐或上述的组合的阴离子型高分子量界面活性剂。具体例子如日本乳化剂株式会社制的型号为H14N的商品。
上述的阳离子型高分子量界面活性剂包含聚丙酰胺、聚甲基丙酰胺或上述的组合的阳离子型高分子量界面活性剂。
高分子量界面活性剂(B-2)的重量平均分子量(第二重量平均分子量)是5000至20000，较佳为6000至20000。值得一提的是，本发明是藉由上述分子量范围的高分子量界面活性剂(B-2)与阻燃组合物中的其他成分形成插层，以产生立体障碍效应，藉此提高阻燃组合物的分散性。
若高分子量界面活性剂(B-2)的第二重量平均分子量小于5000，则无法提供足够的立体障碍，致使阻燃组合物的分散性不佳。若高分子量界面活性剂(B-2)的第二重量平均分子量大于20000，由于立体障碍效应过大，无法与阻燃组合物的其他成分形成插层而难以提供良好分散性。
基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，高分子量界面活性剂(B-2)的使用量可为1.3重量份至15重量份，较佳为2.5重量份至10重量份。
若阻燃组合物中不包含或少于1.3重量份，高分子量界面活性剂(B-2)，则阻燃组合物分散性不佳、易分层(即易形成沉淀)，且经时稳定性差。若高分子量界面活性剂(B-2)的使用量大于15重量份，则会因高分子量界面活性剂(B-2)自身聚集而造成阻燃组合物的分散性亦不佳。
此外，低分子量界面活性剂(B-1)的分子量(或第一重量平均分子量)和高分子量界面活性剂(B-2)的重量平均分子量(第二重量平均分子量)的比值若落于0.05至0.21间，阻燃组合物的分散性与经时稳定性更佳。
补充说明的是，上述低分子量界面活性剂(B-1)和高分子量界面活性剂(B-2)所使用的种类并无特别限定，惟不可将价电荷相同但电性相反的阴离子型的界面活性剂与阳离子型的界面活性剂互相搭配使用，以避免因阴阳离子结合产生沉淀。
分散稳定剂(C)
本发明此处的分散稳定剂(C)是用以增加阻燃组合物的粘度，例如：未添加分散稳定剂(C)的阻燃组合物的粘度为50cps至100cps，加入分散稳定剂(C)后将其粘度提升至约200cps至约400cps，藉以增加阻燃组合物的经时稳定性，以及于常温或高温下的分散性。此处所指的高温可例如为45℃至55℃。因此，本发明的分散稳定剂(C)可为一种增稠剂。
分散稳定剂(C)可包括但不限于聚乙烯醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、黄原胶、淀粉糊或上述的组合。
基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，分散稳定剂(C)的使用量为0.1重量份至2.5重量份，较佳为0.3重量份至1.3重量份。
若阻燃组合物不包含分散稳定剂(C)，则阻燃组合物的经时稳定性不佳，在久置后易产生沉淀及分层的现象。
抗冻剂(D)
本发明的抗冻剂(D)是用于提升阻燃组合物于低温储存时的分散性。
抗冻剂(D)可包括但不限于甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇或上述的组合。
基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，抗冻剂(D)的使用量为2.5重量份至20重量份，较佳为7.5重量份至15重量份。
若阻燃组合物中不包含抗冻剂(D)，则于低温储存(例如低于10℃)时，阻燃组合物易分层且形成沉淀。
消泡剂(E)
消泡剂(E)包含高级醇消泡剂、硅型消泡剂、聚硅氧烷型消泡剂、聚醚改性硅型消泡剂、聚醚型消泡剂或上述的组合。
消泡剂(E)的具体例子可包括顶韵实业有限公司的消泡剂为Y-14865。
基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，消泡剂(E)的使用量为0.3重量份至7.5重量份，较佳为1.3重量份至2.5重量份。
若阻燃组合物不含消泡剂(E)，则阻燃组合物的气泡过多，外观均匀性及 分散性皆不佳。
溶剂(F)
溶剂(F)可包含水或有机溶剂，较佳地，溶剂(F)为水。
上述的有机溶剂可包括但不限于甲苯、二甲苯、烷基萘等芳香族烃类；丙酮、丁酮等酮类；二恶烷、乙基溶纤剂等醚类；二甲基甲酰胺等酰胺类；二甲基亚砜等亚砜类；二氯甲烷、氯仿等卤代烃类。
基于阻燃剂(A)的使用量为100重量份，溶剂(F)的使用量为80重量份至143.5重量份，较佳为100重量份至125重量份。
需要特别说明的是，本发明所使用的分散稳定剂(C)、抗冻剂(D)以及消泡剂(E)的使用量为本技术领域具有通常知识者可在不脱离本发明的精神与范围下，依常规、实验设计、各式需求而进行调整。
制备阻燃组合物
将上述阻燃剂(A)、分散剂混合物(B)、抗冻剂(D)、消泡剂(E)以及溶剂(F)混合均匀后，利用研磨设备以200rpm至300rpm的转速，进行研磨达1.5小时至2.5小时。之后，加入分散稳定剂(C)并以搅拌设备均匀混合，即可制得固成分的平均粒径1μm至5μm的阻燃组合物。特别说明的是，上述阻燃组合物的固成分的主要来源为阻燃剂(A)。
若上述的阻燃组合物的固成分的平均粒径大于5μm，阻燃组合物的分散性及阻燃效果皆不佳。若上述的阻燃组合物的固成分的平均粒径小于1μm，在制程上较难达成，故增加生产成本。
补充说明的是，上述测量平均粒径的方法是使用动态光散射(Dynamic light scattering；DSL)的方法进行，于本技术领域具有通常知识者应可了解其进行方式及操作方法，故此处不另赘述。
制造阻燃层及阻燃布材
将上述的阻燃组合物以涂布法、浸泡法、喷雾法或其他适合的方式形成于基材上，即可制得阻燃层。当基材为基布时，可将阻燃组合物与染料混合，并以上述方法将阻燃组合物与染料的混合物形成于基布上，即可制得阻燃布材。
上述基布可为织布、无纺布、薄膜或薄片，且其材质可例如为棉、亚麻、尼龙、皮革、纯毛、纝荣、蚕丝、压克力、竹碳纤维、弹性纤维、化纺纤维、聚酯纤维或上述的组合等。
上述基布的一表面或上下二表面可设有1层、2层或更多层的阻燃层，端视实际需求而定。另外，前述具有相同或不同的阻燃层的阻燃布材，亦可以各种组合迭设成多层结构。
实施例1
将100重量份的苯胺基二苯基磷酸酯(A-1)、12.5重量份的分子量为1035的低分子量界面活性剂(型号为SINONATE 707SF；B-1-1)、4.5重量份的重量平均分子量为6000的高分子量界面活性剂(型号为H14N；B-2-1)、12.5重量份的丙二醇(D-1)以及2.5重量份的消泡剂(型号为Y-14865；E-1)加入117.5重量份的水中后，将所得的混合物置入研磨槽中，并加入粒径为3.0mm的细锆珠，以转速为250rpm的研磨达2.0小时后，加入0.5重量份的黄原胶(C-1)，以搅拌设备均匀混合后，即可制得阻燃组合物的固成分的平均粒径为2.5微米的实施例1的阻燃组合物。
实施例2至5及比较例1至7
实施例2至5及比较例1至7的阻燃组合物是使用与实施例1相同的方法，不同的是，其是改变所使用的成分或含量，详细的使用成分及含量详列于表1，此处不另赘述。
另外一提的是，本发明的实施例的分散稳定剂(C)、抗冻剂(D)以及消泡剂(E)的使用量仅为例示，本技术领域具有通常知识者当可了解，本发明所主张的范围内的使用量皆可适用，且为此领域的常规技术。
评价方式
1.分散性
本处所称的分散性是将实施例1至5及比较例1至7的阻燃组合物静置于5℃下达特定时间(例如：1个月、3个月、6个月或12个月)，观察其是否分层。分层表示分散性不佳，评价标准如下所示。
◎：未分层
△：轻微分层
╳：分层
2.经时稳定性
在上述评价方式中，若经过越长的时间，分层的状况越轻微或是未分层(意即在越长的时间中，仍保留良好的分散性者)，则表示所制得的阻燃组合物的经时稳定性越佳。
根据表1的实施例1至5可知，当阻燃组合物中同时具有低分子量界面活性剂(B-1)和高分子量界面活性剂(B-2)时，阻燃组合物的分散性及经时稳定性佳。此外，当所使用的低分子量界面活性剂(B-1)的分子量/重量平均分子量与高分子量界面活性剂(B-2)的重量平均分子量的比值的范围介于0.05至0.21间时，阻燃组合物的分散性及经时稳定性更佳。此外，若添加较多的高分子量界面活性剂(B-2)，会使经时稳定性略微下降(如实施例4至5)。
另一方面，根据表1的比较例1至7可知，当阻燃组合物中仅包含低分子量界面活性剂(B-1)或高分子量界面活性剂(B-2)的其中一者时，阻燃组合物的分散性不佳。此外，当高分子量界面活性剂(B-2)小于5000或大于20000时，阻燃组合物的分散性亦不佳。
综上所述，本发明的阻燃组合物包含不同分子量的界面活性剂以及具有特定平均粒径的固成分，可具有良好的分散性及经时稳定性，有效改善习知阻燃组合物易分层、所制得的产品品质稳定性不高等的缺点。此外，本发明的阻燃组合物可利用习知制程形成阻燃层，进而量产阻燃布材。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。