KR0136152B1 - 입자특성이 우수한 침상형 헤마타이트분말의 제조방법 - Google Patents
입자특성이 우수한 침상형 헤마타이트분말의 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 출발원료로 제이철염을 사용하고, 이로부터 제조된 수산화제이철 침전물에 결정성장 조절제로 적정량의 글루코닌산 또는 그염을 첨가하여 수열반응시키므로서 고밀도 기록재료에 적합한, 입자특성 특히 입자 크기가 미세하고, 침상비가 큰 침상형 α산화철의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 침상형 헤마타이트분말의 제조방법에 있어서, 출발 원료인 제이철염 수용액과의 알카리와의 중화반응에 의해 수산화제이철 침전물을 제조하는 단계; 상기 수산화제이철 침전물에 결정성장 조절제로 글루코닌산 및 그염 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 상기 수산화제이철의 철원자에 대한 몰양 환산 값으로 3×10-5∼7×10-5몰양의 범위로 첨가하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리 용액의 염기도를 7.0-12.0의 범위로 조절하는 단계; 및 상기 슬러리 용액을 140-280℃의 온도 범위에서 수열반응시키는 단계를 포함하여 구성되는 입자 특성이 우수한 침상형 헤마타이트분말의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.
Description
제 1도는 본 발명방법에 따라 제조된 헤마타이트분말의 전자 현미경 사진
본 발명은 오디오 테이프, 비디오 테이프, 컴퓨터 및 디스크등의 기록 재료에 사용되는 침상형 헤마타이트(Hematite)분말의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고밀도 기록 재료에 사용되는 입자 특성이 우수한 침상형 헤마타이트분말의 제조방법에 관한 것이다.
현재 가장 광범위하게 각종 기록용 재료에 사용되고 있는 자성산화철 입자는 주로 침전-산화법에 의해 제조되는데, 이 침전산화법은 수산화제이철(oxyhydroxide:α-FeOOH γ-FeOOH)을 출발물질로 하여 이것을 약 500℃부근에서 탈수시켜 헤마타이트(α-Fe2O3)로 변환시킨 후 수소분위기중에서 약 300-500℃로 환원하여 이삼 산화철(Fe3O4)또는 금속철(Fe)로 환원하거나 또는 이삼산화철을 다시 200-300℃로 산화시켜 γ산화제이철(γ-Fe2O3)을제조하는 방법이 있다. 또한 상기 γ산화제이철에 코발트를 첨가시켜 Co-γ산화제이철 등으로 제조할 수 있다.
이러한 일연의 반응공정을 거쳐 제조되는 자성산화철, 즉 이삼산화철(Fe3O4), 금속철(Fe), γ산화제이철(γ-Fe2O3), Co-γ산화제이철(Co-γ-Fe2O3) 등의 자기적 특성은 주로 입자특성(입자크기, 침상비, 입자간 소결, 입자내 기공유무 등)에 크게 좌우된다. 즉, 입자크기, 침상비, 입자간 소결에 의한 침상성 저하, 입자내의 기공유무등에 의해 기록밀도와 직접적인 관계를 갖는 보자력 특성이 결정되기 때문이다. 입자의 침상비는 형상자기이방성에 기여하며, 입자내의 기공존재는 반자장(demagnetizing field)의 원인으로 작용하므로 가능한 한 침상비를 크게, 입자내의 기공생성을 억제시키는 것이 자기적 특성을 향상시킬수 있는 중요한 제어인자가 된다.
그런데, 상기 침전-산화법에 의해 제조되는 자성 산화철은 수산화제이철(oxyhydroxide)의 가열, 탈수에 의한 헤마타이트의 제조 단계에서 결정 구조내의 물분자 이탈(2FeOOH Fe2O3+H2O)에 의해 입자 내부에 기공이 생성되어 최종 자성분말(γ산화제이철, 금속철)입자내부에 그대로 잔존하여 자기적 특성을 열화시키는 하나의 원인으로 작용하게 된다. 즉, 기공 주변에 자극의 발생을 초래하여 반자장의 원인으로 작용할 뿐 아니라 자성 도료화시 기공주변에 표면자극이 생성된 부분에 흡인력이 작용하여 다수의 입자가 집합되어 응집체를 형성함으로써 입자의 분산 특성이 감소하는 등의 여러가지 문제점을 유발시키게 된다.
이와 같이 입자 내부의 기공존재로 야기되는 문제점을 해결하기 위하여 종래부터 입자내부에 기공이 발생하지 않는 균일한 크기의 입자로 헤마타이트를 생성시키는 방법들이 개발되어 왔는데, 그 대표적인 방법들로는 다음과 같은 방법들이 있다. 즉, 하나의 예로서, 오자끼(Ozaki)등에 의해 제시된 바에 의하면 염화제이철 수용액을 강제가수분해에 의해 스핀들 형태(spindle-type)의 헤마타이트(α-Fe2O3)입자의 제조공정을 검토한 결과, 염화제이철 수용액에 소량의 차아인산염(NaH2PO4또는 NaH2PO2) 이온을 공존시켜 100℃정도의 온도로 2-7일간 숙성, 유지시켜 제조하는 방법이 제안되어 있는데 이 방법에 의해 생성된 생성물은 반응조건에 따라 입자길이 0.12-0.55㎛, 침상비 1-5.5정도의 입자특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. (J. Colloid and Interface Science, 102(1), 146-151(1984) J. Colloid and Interface Science, 107(1), 199-203(1985)).
또다른 예로서, 마쯔모토(Matsumoto)등이 제안한 일본 특개소56-17290호 (미국특허 제 4,202,871호)에 제시된 바에 의하면 수산화제이철 침전물(Fe(OH)3)에 결정성장 조절제와 알카리를 첨가하여 제조한 3성분 공존 슬러리를 수열반응시켜 수용액내에서 직접 입자내부에 기공이 존재하지 않는 헤마타이트의 제조방법이 제안되어 있는데, 이 제조공정을 보다 상세히 설명하면, 제이철염 수용액에 알카리 수용액을 첨가하여 생성시킨 수산화제이철 침전물에 첨가제로 구연산(citric acid)또는 구연산염(구연산나트륨, 구연산 칼륨, 구연산 스트론튬, 구연산 제이철 암모늄)을 첨가한후 적정 pH 로 조절하여 수열반응시키는 제조방법이다.
이때, 상기 방법에 있어서는 수열반응온도, 구연산 첨가량, 반응물의 pH 가 침상형 헤마타이트의 생성에 중요한 영향을 미치는 것으로 보고되어 있는데, 상기 수열반응온도는 결정화 및 침상형 입자의 특성에, 구연산 첨가량은 생성물의 입자크기에, 그리고 반응물의 pH는 생성물의 입자형태를 결정하는 중요한 반응변수임이 확인되었으며, 이들의 제조방법에 따른 생성물은 입자길이 평균 0.4-0.6㎛, 침상비 3-5의 입자 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다.
상기 종래의 방법들에 의해 수용액내에서 직접 제조되는 헤마타이트는 입자내부에 기공이 발생하지 않을뿐 아니라 가지상(dendrite)이 없는 균일한 크기의 입자로 생성되기 때문에 자성산화철로 이용할시 기록밀도와 밀접한 관게가 있는 보자력 특성이 향상되고, 자성도료화시 첨가제로 사용되는 결합제나 분산제의 양을 저감시킬수 있다는 경제적인 잇점도 가지고 있다.
그러나, 상기 방법들에 의해 제조되는 헤마타이트는 기록재료로서의 응용에 상당한 잇점을 가지고 있으나, 최근 정보 산업화의 발달에 따라 보다 좁은 면적에 보다 많은 정보량을 기록시킬수 있는 고밀도 기록재료에 부합하기 위해서는 보다 균일하면서도 미세한 동시에 침상비가 큰 침상형 입자형태를 갖는 산화제이철의 제조가 요구되고 있다.
이에, 본 발명자들은 수년간에 걸쳐 연구와 실험을 거듭한 결과를 통하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 상기 종래의 방법들과는 달리 출발원료로 제이철염을 사용하고, 이로 부터 제조된 수산화제이철 수용액에 결정성장 조절제로 적정량의 글루코닌산 또는 그염을 첨가하여 수열 반응시키므로서 고밀도 기록재료에 적합한 입자특성, 특히 입자크기가 미세하고, 침상비가 큰 침상형 α산화철의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 침상형 헤마타이트 분말의 제조방법에 있어서, 출발 원료인 제이철염 수용액과 알카리와의 중화반응에 의해 수산화제이철 침전물을 제조하는단계; 상기 수산화제이철 침전물에 결정 성장조절제로 글루코닌산 및 그 염중에서 선택된 1종 또는 2종이상을 상기 수산화제이철의 철원자에 대한 몰양 환산값으로 3×10-5∼7×
10-5몰양의 범위로 첨가하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리 용액의 pH를 7.0-12.0의 범위로 조절하는 단계; 및 상기 슬러리 용액을 140-280℃의 온도 범위에서 수열반응시키는 단계를 포함하여 구성되는 입자특성이 우수한 침상형 헤마타이트 분말의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
통상, 출발원료로서, 제일철염, 또는 제일철염과 제이철염의 혼합 용액을 사용하므로서 수득되는 산화철의 제한된 입자특성을 갖게되는 종래 방법과는 달리, 본 발명에서는 제이철염을 사용하는데, 이때 본 발명에서는 유산철, 염산철, 질산철 등의 제이철염이 사용될 수 있다.
상기 제이철염을 알카리 중화에 의해 생성시키는 수산화제이철의 제조는 제이철염중의 철원자를 완전히 중화하는데 필요한 양, 즉 제이철염과 알카리와의 혼합비를 당량(3NaOH/FeC13)이상으로 조절하면 쉽게 제조할수 있는데, 이때 제조된 수산화제이철은 수세에 의해 전해질염을 충분히 제거하는것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 종래방법, 특히 마쯔모토등이 개발한 제조공정과는 달리, 상기 수산화제이철 침전물에 결정성장 조절제로서 구연산 또는 그염이 아닌 새로운 첨가제, 즉 글루코닌산 또는 그염을 사용하는 것을 특징으로 하고 있는데, 이러한 본 발명과 종래방법을 요약 비교하면 하기표 1 과 같다.
[표 1]
상기표 1에 나타난 바와같이, 본 발명에서 수산화제이철에 첨가하는 결정성장 조절제로서는 글루코닌산(Gluconic acid)또는 그염으로서는 글루코닌산 칼슘, 글루코닌산 칼륨, 글루코닌산 나트륨 등이 사용될수 있으며 이들중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 첨가하여도 무방하며, 이때 그 첨가량을 수산화제이철의 철원자에 대한 몰양 환산값(글루코닌산 또는 그염 몰양/Fe(g))으로 3×10-5∼7×10-5몰양의 범위내로 조절하는 것이 바람직하다.
그러나, 만일 상기 글루코닌산 또는 그염의 첨가량이 상기 범위보다 적으면 구형 또는 입방정형태의 헤마타이트 입자로 생성되어지며, 상기 범위보다 많으면 침상형태가 아닌 무정형의 스피넬 결정구조로 생성되게 되어 바람직하지 못하다.
한편, 본 발명에서 결정성장 조절제로 사용한 글루코닌산 또는 그염의 해리는 이론적으로 pH 3.86(Pk1=3.86)부근에서 양이온과 음이온으로 완전하게 해리되는 것으로 알려져 있는 반면에 상기표 1에 나타난 바와 같이, 구연산 또는 그염을 사용한 종래의 방법의 경우에는 3단계로 해리되어 pH 6.40(Pk1=6.4)부근에서 완전하게 해리된다는 것을 고려해볼때, 본 발명에서는 보다 낮은 pH 영역에서부터 침상형 헤마타이트 입자가 생성되어지는 현상을 이해할 수 있다.
상기와 같은 결정성장 조절제로 사용한 물질은 pH에 따라 해리 반응에 의해 카르복실기 음이온(R-COO-)과 수소이온으로 해리되며, 해리된 카르복실기 음이온이 수용액 중에서 양전하를 띄는 철원자와 착화합물을 형성하게 된다.
즉, 철원자와 착화합물을 형성한 카르복실기는 특정면에 흡착되어 그성장을 방해함으로써 한쪽면으로만 성장된 침상형태입자로의 성장을 유도하게 된다.
상기와 같은 침상형 헤마타이트 입자 생성의 반응기구를 고려하면, 본 발명에서는 결정성장조절제로 사용한 글루코닌산 또는 그염이 보다 낮은 pH 영역에서 부터 철이온과 착화합물을 형성할 수 있어 구연산을 사용한 종래방법보다 보다 넓은 염기도 영역에서 침상형 입자의 생성을 기대할 수 있다.
본 발명자들의 실험에 의하면 상기 수산화제이철과 본 발명의 결정성장 조절제가 공존된 반응물로 부터 침상형 헤마타이트 입자의 생성을 기대할 수 있는 pH 영역은 7.0-12.0의 범위로서 종래의 경우보다 넓은 선택 범위를 갖는다.
그러나, 상기 반응물의 pH가 7.0보다 낮으면 구형 또는 입방전형태의 입자가 혼재된 생성물로 생성되어지며, 12.0 보다 높으면 α-FeOOH가 혼재되어 있는 혼합상으로 생성되므로 침상형 헤마타이트 입자의 생성을 기대할 수 없다.
또한 본 발명에서는 반응물을 수열반응시킬때 수열반응온도를 140-280℃의 온도범위내로 조절하여 반응시켜야 하는데 그 이유는 상기 수열 반응온도가 140℃ 보다 낮으면 무정형상태인 Fe(OH)3로 생성되어지며, 280℃보다 높으면 침상형의 입자형태를 소실하게 되기 때문이다.
다시 말하면 본 발명에서 결정 성장조절제로 사용한 글루코닌산 또는 그염의 분해반응은 일반적으로 대기 분위기중에서는 약 210℃부근에서 일어나는 것으로 알려져있지만, 본 반응계와 같은 압력을 동반하는 반응계에서는 이보다 낮은 온도에서 분해 반응이 일어나게 된다.
또한 이러한 분해반응이 진행되면 생성물이 입자 형태를 침상형으로 유도하는 카르복실기의 분해에 따라 침상형 입자의 생성은 기대할 수 없게 된다는 사실과는 달리 본 발명에서는 대기 분위기 중의 글루코닌산 또는 그 염의 분해 온도인 210℃보다 훨씬 높은 온도에서도 침상형의 헤마타이트 입자가 생성되어진다는데 그 특징이 있다.
이와같이, 본 발명은 결정성장 조절제로 글루코닌산 또는 그염을 사용하므로서 구연산 또는 그염을 결정성장 조절제로 사용한 종래방법에 비해 침상형 헤마타이트 입자로 제조할 수 있는 수열조건, 특히 pH 영역 (pH 7.0-12.0), 수열반응온도(140-280℃)의 선택범위를 넓힐수 있다는 잇점을 갖게 된다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 헤마타이트 입자는 장축의 입자길이가 0.2-0.3㎛로 미세 균일하고, 침상비가 5-8정도의 입자형태를 갖으므로 고밀도 기록 재료에 매우 적합한 입자 특성을 나타낸다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 상세히 설명한다.
실시예 1
발명예 (1-3)
제 2철염(FeC13 6H2O) 32.4g을 물에 용해하여 용량 300㎖로 조제한 제 2철염 수용액(0.4M)에 수산화나트륨 14.4g을 물에 용해하여 100㎖로 조제한 알카리 수용액(3.6M, 3NaOH/Fe+3(R)=3)을 첨가, 교반하여 수산화제이철 침전물을 생성시켰다.
생성된 수산화제이철 침전물에 혼입되어 있는 전해질염을 열수로 충분히 수세, 제거한후 여과하여 수산화제이철케익(Cake)을 얻은후, 이를 340㎖의 물에 투입, 교반하여 재분산으로 슬러리화 하였다. 수산화제이철 슬러리를 교반하면서 글루코닌산나트륨 (C6H11NaO7)0.146g(수산화제이철의 철원자에 대한 글루코닌산 나트륨 몰양 환산값: 3×10-5몰양) 0.243g(5×10-5몰양), 0.341g(7×10-5몰양)을 각각 몰 50㎖에 용해한 글루코닌산 나트륨 수용액을 첨가한후 4M농도의 수산화나트륨 용액을 적가하여 반응용액의 pH를 11.0으로 각각 조절한 후 3성분 공존 슬러리의 전체량 약 400㎖반응물 용액을 용량 1L의 수열반응기에 투입, 승온속도 약2℃/min로 승온시켜 160℃에서 1시간 유지하여 수열반응 시켰다. 수열반응 후 생성물의 색상은 적색을 띄었으며, 생성물의 pH가 중성이 되도록 충분히 수세하고 여과한 후 60℃로 건조하여 헤마타이트 입자분말을 제조하였다. 제조된 생성물의 결정구조는 X-ray 분석으로 조사하였으며, 입자 형상은 전자 현미경으로 관찰하고 장축의 입자길이 및 침상비를 측정하고, 하기 표 2에 그 결과를 나타내었다.
비교예 (1-5)
수산화제이철 슬러리에 구연산 나트륨 0.024g(수산화제이철의 철원자에 대한 글루코닌산나트륨 몰양 환산값 : 5×10-6몰양), 0.049g (1×10-5몰양), 0.079g(2×10-3몰양), 0.39g(8x10-5몰양)0.439g(9x10-5몰양)을 각각 첨가한 것을 제와하고는 상기 발명예와 동일한 방법으로 실시하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
상기 표2에 나타낸 바와 같이, 글루코닌산 나트륨 첨가량이 3×10-5∼7×10-5몰양 범위내로 첨가된 발명예(1-3)의 경우에는 침상 형태의 헤마타이트 입자로 제조되고 그 입자 길이가 0.2-0.3㎛이고, 침상비가 6-7의 범위내임을 확인할 수 있다.
또한, 첨가량이 상기 범위보다 적은 비교예(1-3)의 경우에는 구상 또는 입방정형태의 헤마타이트 입자로 생성되며, 상기 범위보다 많은 비교예(4-5)의 경우에는 무정형의 헤마타이트와 비결정질의 혼재 또는 무정형의 마그네타이트 입자로 석출되고 있음을 알 수 있었다.
실시예 2
발명예 (4-8)
제 2철염(FeC136H2O) 32.4g을 물에 용해하여 용량 300㎖로 조제한 제 2철염 수용액(0.4M)에 수산화나트륨 14.4g을 물에 용해하여 100㎖로 조제한 알카리 수용액(3.6M, 3NaOH/Fe+3(R)=3)을 첨가, 교반하여 수산화제이철 침전물을 생성시켰다.
생성된 수산화제이철 침전물에 혼입되어 있는 전해질염을 열수로 충분히 수세, 제거한후 여과하여 수산화제이철케익(Cake)을 얻은후, 이를 340㎖의 물에 투입, 교반하여 재분산으로 슬러리화 하였다. 수산화제이철 슬러리를 교반하면서 글루코닌산 나트륨 (C6H11NaO7)0.243g(5×10-5몰양)몰 50㎖에 용해한 글루코닌산 나트륨 수용액을 첨가한후 4M농도의 수산화나트륨 용액을 적가하여 반응용액의 pH를 7.0,8.0,9.0,10.0,12.0으로 각각 조절한 후 3성분 공존 슬러리의 전체량 약 400㎖반응물 용액을 용량 1L의 수열반응기에 투입, 승온속도 약2℃/min로 승온시켜 160℃에서 1시간 유지하여 수열반응 시켰다. 수열반응 후 생성물의 색상은 적색을 띄었으며, 생성물의 pH가 중성이 되도록 충분히 수세하고 여과한 후 60℃로 건조하여 헤마타이트 입자분말을 제조하였다. 제조된 생성물의 결정구조는 X-ray 분석으로 조사하였으며, 입자 형상은 전자 현미경으로 관찰하고 장축의 입자길이 및 침상비를 측정하고, 하기 표 3에 나타내었으며, pH 7.0,8.0,9.0,12.0 일때 생성된 생성물의 전자 현미경 사진을 각각 제 1도 (가), (나) 및 (다)에 나타내었다.
비교예(6-10)
수산화제이철과 글루코닌산나트륨이 공존된 반응물의 pH를 3.0, 5.0, 6.0, 12.50, 13.50으로 각각 조절한것을 제외하고는 상기 발명예와 동일한 방법으로 실시하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[표 3]
상기 표3에 나타낸 바와 같이, 반응물의 pH가 7.0-12.0범위로 조절된 발명에 (4-8)의 경우에서는 침상 형태의 헤마타이트 입자로 생성되고 그 입자길이도 0.2-0.3㎛, 침상비도 7-8의 범위내에 있으나, 상기 pH 범위보다 낮은 비교예(6-8)및 높은 비교예(9-10)의 경우에는 구형과 입방정형태가 혼재되어 있은 헤마타이트 입자로 또는 구형과 침상형태의 입자가 혼재되어 있는 헤마타이트와 게타이트(α-FeOOH)의 혼합상으로 생성되게 됨을 알 수 있었다.
실시예 3
발명예 (9-14)
제 2철염(FeC136H2O) 32.4g을 물에 용해하여 용량 300㎖로 조제한 제 2철염 수용액(0.4M)에 수산화나트륨 14.4g을 물에 용해하여 100㎖로 조제한 알카리 수용액(3.6M, 3NaOH/Fe+3(R)=3)을 첨가, 교반하여 수산화제이철 침전물을 생성시켰다.
생성된 수산화제이철 침전물에 혼입되어 있는 전해질염을 열수로 충분히 수세, 제거한후 여과하여 수산화제이철케익(Cake)을 얻은후, 이를 340㎖의 물에 투입, 교반하여 재분산으로 슬러리화 하였다. 수산화제이철 슬러리를 교반하면서 글루코닌산나트륨 (C6H11NaO7)0.243g(수산화제이철의 철원자에 대한 글루코닌산 나트륨 몰양 환산값: 5×10-5몰양)을 물 50㎖에 용해한 글루코닌산 나트륨 수용액을 첨가한후 4M농도의 수산화나트륨 용액을 적가하여 반응용액의 pH를 11.0으로 각각 조절한 후 3성분 공존 슬러리의 전체량 약 400㎖반응물 용액을 용량 1L의 수열반응기에 투입, 승온속도 약2℃/min로 승온시켜 반응온도 140,180,200,220,260,280℃에서 1시간 유지하여 수열반응 시켰다. 수열반응 후 생성물의 색상은 적색을 띄었으며, 생성물의 염기도가 중성이 되도록 충분히 수세하고 여과한 후 60℃로 건조하여 헤마타이트 입자분말을 제조하였다. 제조된 생성물의 결정구조는 X-ray 분석으로 조사하였으며, 입자 형상은 전자 현미경으로 관찰하고 장축의 입자길이 및 침상비를 측정하고, 하기 표 4에 그 결과를 나타내었다.
비교예 (11-13)
수산화제이철과 글루코닌산나트륨이 공존된 반응물 용액을 수열반응온도 100,120,300℃에서 각각 1시간 유지하여 반응시킨것을 제외하고는 상기 발명예와 동일한 방법으로 실시하고 그 결과를 하기 표4에 나타내었다.
종래예
제 2철염(FeC136H2O) 32.4g을 물에 용해하여 용량 300㎖로 조제한 제 2철염 수용액(0.4M)에 수산화나트륨 14.4g을 물에 용해하여 100㎖로 조제한 알카리 수용액(3.6M, 3NaOH/Fe+3(R)=3)을 첨가, 교반하여 수산화제이철 침전물을 생성시켰다.
생성된 수산화제이철 침전물에 혼입되어 있는 전해질염을 열수로 충분히 수세, 제거한후 여과하여 수산화제이철케익(Cake)을 얻은후, 이를 340㎖의 물에 투입, 교반하여 재분산으로 슬러리화 하였다. 수산화제이철 슬러리를 교반하면서 적정량의 구연산 수용액을 첨가한 후 수산화나트륨 용액을 적가하여 반응용액의 pH를 적정범위로 조절하고 이를 수열 반응기에 투입, 적정반응온도로 수열반응시켰다.
수산화제이철에 첨가하는 결정성장 조절제로서 구연산 또는 그염을 사용한 경우, 최종 생성물이 침상형태의 헤마타이트 입자로 생성되는 범위를 조사하고 그 결과를 하기표 4에 요약하여 나타내었다.
[표 4]
상기표4에 나타낸 바와 같이 수열반응온도 140-280℃범위에서 반응시킨 발명예(9-14)의 경우에서는 수열반응후 침상형태의 헤마타이트 입자로 생성되고 입자 길이가 0.2-0.3㎛이고, 침상비가 5-8의 범위로 되지만, 상기 범위보다 낮은 비교예(11-12) 및 높은 비교예(13)의 경우에는 무정형의 Fe(OH)3또는 입방정의 헤마타이트 입자로 석출되고 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 결정 성장조절제로 글루코닌산 또는 그염을 사용한 본 발명의 경우와 상기 표 4에 요약한 바와같이 결정 성장조절제로 구연산 또는 그염을 사용한 종래예에 있어서, 침상형 헤마타이트 입자로 생성되는 수열조건을 서로 비교해보면, 반응물의 pH범위와 수열반응온도 면에서는 본 발명의 경우가 종래예의 경우보다 훨씬 넓은 선택범위를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.
따라서, 결정성장조절제로 글루코닌산 또는 그염을 사용하면 침상형 헤마타이트 입자의 생성을 보다 넓은 영역에서 제조할 수 있다는 잇점을 가지게 됨을 알수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 출발원료로 제이철염을 사용하고, 이로부터 제조된 수산화제이철 수용액에 적정량의 글루코닌산 또는 그염을 첨가하여 수열반응시킴으로서 종래방법보다도 pH 및 수열반응온도도 선택범위가 넓을 뿐만 아니라 이와 같이 제조된 헤마타이트 분말의 입자 길이가 0.2-0.3㎛ 정도로 균일하고 침상비가 5-8정도의 미세한 형태를 갖는 잇점이 있기 때문에 오디오테이프에 이용할시 우수한 출력, 높은 신호/잡음비(high S/N ratio), 넓은 주파수대에서의 응답성(wide frequency response), 양호한 전사특성(be이삼 산화철er print-through)이 기대되며, 비디오 테이프에 이용할시 우수한 영상(excellent picuture quality),컴퓨터, 디스크에 이용할시 고밀도 기록등이 가능하다는 잇점을 가지고 있어 여러분야의 응용에 적용할 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (1)
- 침상형 헤마타이트 분말의 제조방법에 있어서, 출발원료인 제이철염 수용액과 알카리와의 중화반응에 의해 수산화제이철 침전물을 제조하는 단계; 상기 수산화제이철 침전물에 결정성장 조절제로 글루코닌산 및 그염 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 상기 수산화제이철 철원자에 대한 몰양 환산값으로 3×10-5∼7×10-5몰양의 범위로 첨가하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리 용액의 pH를 7.0-12.0의 범위로 조절하는 단계; 및 상기 슬러리 용액을 140-280℃의 온도 범위에서 수열반응시키는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 입자 특성이 우수한 침상형 헤마타이트 분말의 제조방법
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Cited By (1)
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KR100487905B1 (ko) * | 2002-10-02 | 2005-05-06 | 한국과학기술연구원 | 형상이방성 산화철 나노분말 및 그 제조방법 |
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KR100487905B1 (ko) * | 2002-10-02 | 2005-05-06 | 한국과학기술연구원 | 형상이방성 산화철 나노분말 및 그 제조방법 |
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