The present study aimed to produce flame retardant (FR) and antibacterial nanoparticle doped polypropylene (PP) fibers containing phosphorus-based flame retardants (PBFRs). The synergistic effect of inorganic FR additives (Aluminum trihydroxide (ATH), zinc borate (ZnB), nano-silica (nano-SiO2), and carbon nanotube (CNT)) on the flammability of PBFR/PP systems were investigated to reduce the total amount of FRs which is essential for fiber spinning. Two different PBFRs, ammonium polyphosphate-based (APP) and cyclic phosphonate-based (CPP), were studied. In addition to the antibacterial additives (nano-cupric oxide (nano-CuO) and zinc oxide (ZnO)), a coupling agent (MPA) and a hindered amine light stabilizer (HAS) were also used in the FR formulations. Thermal properties and flammability of the prepared composites were determined by limiting oxygen index (LOI), thermogravimetric analysis (TG-DTG), cone calorimeter test and micro combustion calorimetry (MCC). All combinations of HAS and CPP showed a synergetic effect by acting with a gas phase mechanism. Only synergistic effect on PP/CPP/HAS system was found with nano-CuO resulting in an increase in LOI. Antibacterial analysis showed that only nano-CuO containing fibers had antibacterial activity. Flame retardant and antibacterial nanoparticle doped PP fibers were produced successfully by melt spinning at the loading of additives up to 5.5 wt%.Keywords: Technical textile, Flame retardant, Halogen-free, Polypropylene, Fiber.

Bu çalışmada fosfor esaslı güç tutuşur malzeme içeren nanoboyutlu güç tutuşur ve antibakteriyel katkılı polipropilen lif geliştirilmesi amaçlanmıştır. Lif çekimi için gerekli olan toplam katkı oranını düşürebilmek amacıyla, inorganik katkıların (Alüminyum trihidroksit (ATH), çinko borat (ZnB), nano silika (nano-SiO2) ve karbon nanotüp (CNT)) fosfor esaslı güç tutuşur içeren polipropilen sistemin yanıcılığı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Amonyum polifosfat (APP) esaslı ve halkalı fosfonat (CPP) esaslı iki farklı fosfor esaslı malzeme çalışmada kullanılmıştır. ZnB ve ATH katkılarının tane boyutu eksenel değirmende öğütülerek düşürülmüş ve tane boyutu ve zeta potansiyeli ile x-ışını difraktometresi (XRD) ile karakterize edilmiştir. İnorganik katkılara ek olarak bağlayıcı bir ajan (MPA) ile engellenmiş amin ışık stabilizatörü (HAS) de güç tutuşur formulasyonlarına katkılandırılmıştır. Çalışmada antibakteriyel etki sağlayabilmek amacıyla nano-bakır oksit (nano-CuO) ve çinko oksit (ZnO) katkıları kullanılmıştır. Antibakteriyel katkıların CPP ve HAS içeren sistemin yanmazlığı üzerindeki etkileri de ayrıca incelenmiştir. Hazırlanan kompozisyonların termal özellikleri ve yanmazlıkları limit oksijen indeks testi (LOI), termogravimetrik analiz (TG-DTG), konik kalorimetresi ve mikro yanma kalorimetresi (MCC) ile değerlendirilmiştir.Öğütme prosesi neticesinde, ZnB ve ATH'in tane boyutları başarıyla mikron seviyesinden nano seviyesine düşürülmüştür. LOI sonuçları incelendiğinde, tek başlarına katkılandırıldıklarında CPP esaslı güç tutuşurun APP esaslı güç tutuşura göre PP¬'nin LOI değerini daha çok arttırdığı görülmüştür. İnorganik güç tutuşur katkılar ile hem APP hem de CPP esaslı sistemlerin LOI değerlerinin düştüğü saptanmıştır. Sadece CNT içeren APP esaslı kompozisyonun MPA ile sinerjik etki gösterdiği görülmüş ve bu kompozisyonun hem LOI değerleri hem de termal bozunma sıcaklıkları MPA varlığında artmıştır. CPP ve HAS oranları çeşitlendirilerek hazırlanan kompozisyonlarda bu iki katkı arasında sinerjik etki olduğu ve gaz fazında etkinlik gösterdiği saptanmıştır. En büyük sinerjik etki, % 3,5 oranında CPP ile % 1,5 oranında HAS içeren kompozisyonda bulunmuş, PP'nin LOI değeri % 26.6'ya yükselmiştir. Bütün inorganik katkılar arasından, sadece nano-CuO katkısı, CPP/HAS içeren kompozisyon ile sinerjik etki göstermiş ve % 0,25 oranında katkılandırılması ile bu kompozisyonun LOI değerini % 27'ye yükseltmiştir. Diğer kompozisyonlarla kıyaslandığında, nano-CuO ilavesi maksimum ısıl salınım değerini (PHRR) ve toplam isi salınımı (THR) değerlerinde en yüksek düşüşe sebebiyet verirken, tutuşma süresini geciktirmiştir. Eriyikten lif çekilmesi öncesinde, nano-CuO ve ZnO içerenlerin kompozisyonların antibakteriyel aktivitesi, tek filamentli PP lifleri üretilerek incelenmiştir. Kompozit numunelerinin yanmazlık testleri ve tek filamentli liflerin antibakteriyel analizleri ışığında, güç tutuşur ve antibakteriyel multifilament liflerin erikten lif çekilmesi yöntemi ile üretimi için nano-CuO varlığında/yokluğunda CPP/HAS içeren kompozisyonların kullanılması kararlaştırılmıştır. Üretilen liflerin karakterizasyonu; çekme testi, antibakteriyel analiz, taramalı elektron mikroskopu (SEM), optik mikroskop ve renk testi ile yapılmıştır. Sadece nano-CuO içeren kompozisyonların antibakteriyel aktivite gösterdiği saptanmıştır (>log2). SEM analizine göre, nano-CuO ilavesi lif boyunca düzgün bir dağılım göstermiştir. En yüksek çekme mukavemeti, % 0,25 nano-CuO içeren lifte bulunmuştur. Son olarak üretilen nanoboyutlu güç tutuşur ve antibakteriyel katkılı lifler kullanılarak atkı örme yöntemi ile kumaşlar hazırlanmıştır. Kumaşların karakterizasyonu, konik kalorimetresi testi, antibakteriyel test ve optik mikroskop ile gerçekleştirilmiştir. nano-CuO varlığında saf PP kumaşın PHRR and THR değerleri düşmüştür. Ancak tutuşma süresi ve toplam yanma süresi azalmıştır. Lif analizlerine paralel şekilde sadece nano-CuO içeren kumaşlar antibakteriyel aktivite göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Teknik tekstil, Güç tutuşur, Halojen içermeyen, Polipropilen, Lif.