KR100400178B1 - Method of preparing alumina sols of high thixotropy and viscosity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 요변성이 우수한 고점도 알루미나 졸의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기되는 염화 알루미늄 수용액에 알칼리를 첨가하여 수산화 알루미늄을 생성시킨 다음, 산(acid)을 가하여 졸화하기 직전에, 자체 제조한 고분자형 폴리 염화 알루미늄 용액[Al2(OH)5Cl]n을 일정량 첨가함으로써, 기존의 알루미나 졸이 기지 코팅이나 결합제로 사용될 경우 고정화되는데 많은 시간이 소요되어 작업성이 떨어졌던 것과 달리, 점도 증가가 신속하게 일어나고 요변성(thixotropy, 搖變性)이 우수하여 기지에 코팅시 피막 형성이 용이할 뿐 아니라 결합성이 우수하며, 폐자원을 활용하므로 환경친화적이면서 경제적인 고점도 알루미나 졸을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a high viscosity alumina sol having excellent thixotropy, and more particularly, an alkali is added to the discarded aqueous aluminum chloride solution to produce aluminum hydroxide, and then immediately before the acid is added to solvate. By adding a predetermined amount of the polymerized polyaluminum chloride solution [Al 2 (OH) 5 Cl] n , when the conventional alumina sol is used as a base coating or a binder, it takes a lot of time to be immobilized, unlike workability, Rapid viscosity increase and excellent thixotropy make it easy to form the film when coating on the base, and it has excellent binding property. It utilizes waste resources to produce eco-friendly and economical high viscosity alumina sol. It is about a method.

Description

요변성이 우수한 고점도 알루미나 졸의 제조방법{Method of preparing alumina sols of high thixotropy and viscosity}Method of preparing high viscosity alumina sol with excellent thixotropy {Method of preparing alumina sols of high thixotropy and viscosity}

본 발명은 요변성이 우수한 고점도 알루미나 졸의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기되는 염화 알루미늄 수용액에 알칼리를 첨가하여 수산화 알루미늄을 생성시킨 다음, 산(acid)을 가하여 졸화하기 직전에, 자체 제조한 고분자형 폴리 염화 알루미늄 용액[Al2(OH)5Cl]n을 일정량 첨가함으로써, 기존의 알루미나 졸이 기지 코팅이나 결합제로 사용될 경우 고정화되는데 많은 시간이 소요되어 작업성이 떨어졌던 것과 달리, 점도 증가가 신속하게 일어나고 요변성(thixotropy, 搖變性)이 우수하여 기지에 코팅시 피막 형성이 용이할 뿐 아니라 결합성이 우수하며, 폐자원을 활용하므로 환경친화적이면서 경제적인 고점도 알루미나 졸을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a high viscosity alumina sol having excellent thixotropy, and more particularly, an alkali is added to the discarded aqueous aluminum chloride solution to produce aluminum hydroxide, and then immediately before the acid is added to solvate. By adding a predetermined amount of the polymerized polyaluminum chloride solution [Al 2 (OH) 5 Cl] n , when the conventional alumina sol is used as a base coating or a binder, it takes a lot of time to be immobilized, unlike workability, Rapid viscosity increase and excellent thixotropy make it easy to form the film when coating on the base, and it has excellent binding property. It utilizes waste resources to produce eco-friendly and economical high viscosity alumina sol. It is about a method.

알루미나 졸이란 이름에서 의미하는 바와는 달리 알루미나 입자가 아닌 알루미나 수화물이 콜로이드 형태로 물에 잘 분산된 상태를 말하지만 관습적으로 알루미나 졸이라 부른다.Unlike the name alumina sol, it refers to a state in which alumina hydrate is not dispersed in water in colloidal form, but is alumina particles, but is conventionally called alumina sol.

알루미나 및 그 수산화물은 대표적인 내화물 재료중의 하나로서 1000 ℃이상의 고온에서 사용될 수 있으며, 산화성 분위기나 산, 알카리 등에 매우 안정한 물질이다. 그러므로, 알루미나 졸도 구성물이 알루미나의 수산화물이지만 저온에서 탈수반응이 일어난 후에는 범용 알루미나 자기질 처럼 내산화성 화학적 안정성이 우수하여 고온의 산화 분위기 및 산성이나 알카리에 대한 침식이 우려되는 부분에 사용될 수 있다. 또한, 알루미나 졸은 수백 nm 이하의 매우 미세한 알루미나 수산화물이 단순히 물에 분산된 형태이지만, 일반적인 풀과 같이 기지에 잘 부착되는 접착성과 결합성을 가지고 있다. 이러한 특성을 이용하여 알루미나 졸은 고온 결합제나 표면 코팅제로서 많은 용도를 가지고 있다.Alumina and its hydroxide are one of the typical refractory materials and can be used at high temperatures of 1000 ° C. or higher, and are very stable materials such as oxidizing atmospheres, acids, and alkalis. Therefore, the alumina solvate component is a hydroxide of alumina, but after dehydration at low temperature, it is excellent in oxidation resistance and chemical stability as general alumina porcelain, so that it can be used in areas where high temperature oxidizing atmosphere and erosion to acid or alkali are concerned. In addition, the alumina sol has a form in which very fine alumina hydroxide of several hundred nm or less is simply dispersed in water, but has adhesiveness and binding property that adheres well to the base like a general grass. By utilizing these properties, alumina sol has many uses as a high temperature binder or surface coating agent.

한편, 현재 무기물의 고온 결합제로 많이 사용되고 있는 실리카 졸은 실리카 자체가 산성을 가지는 무기물이므로 시멘트 혹은 마그네시아 등의 염기성 물질과는 쉽게 반응이 일어나 침식되므로 사용의 제한이 따르며 특히 고온에서는 반응성이 높다.On the other hand, silica sol, which is currently used as a high temperature binder of inorganic materials, is an inorganic material having an acid of silica itself, and thus easily reacts with and erodes with basic materials such as cement or magnesia.

이와 달리 알루미나는 대표적인 중성 내화물 중의 하나로 여러 재료에 대한 침식이 없으며, 고온에서도 그 특성을 유지하므로 실리카 졸 결합제 보다 더 고급의 무기 결합제로 볼 수 있다. 또한, 알루미나 졸은 막을 생성하는 능력이 있어 건조에 의하여 양호한 막이 만들어지며, 무기물이지만 졸 입자가 섬유상 구조를 가지므로 유연성도 가지고 있다. 뿐만 아니라 알루미나 졸은 보수성, 대전 방지성, 이온 흡착성도 가지고 있기 때문에 섬유 표면 처리제, 플라스틱 코팅제, 흡착제, 도료 첨가제 등 다양한 용도로 사용되고 있다.On the other hand, alumina is one of the representative neutral refractory materials, which does not have erosion to various materials and maintains its properties even at high temperatures, and thus can be regarded as a higher inorganic binder than a silica sol binder. In addition, the alumina sol has the ability to form a film, and thus a good film is formed by drying. The alumina sol also has flexibility because the sol particles have a fibrous structure. In addition, alumina sol has water retention, antistatic property, and ion adsorption property, so it is used for various applications such as fiber surface treatment agent, plastic coating agent, adsorbent, and paint additive.

알루미나의 다양한 용도 중에서, 특히 표면 코팅제나 결합제로 사용할 경우, 알루미나 졸은 작업 후 빠른 시간 내에 셋팅이 가능하도록 높은 요변성(thixotropy)을 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 요변성이란 외력(外力)이 있을 때에는 점도가 낮다가, 외력이 없을 때에는 점도가 신속하게 증가하는 성질로서, 즉 단순히 저어주든지 흔들어 주든지 함으로써 겔이 유동성인 졸로 변하고, 이것을 방치하여 두면 다시 겔로 되돌아가는 성질을 뜻한다. 이러한 요변성을 갖는 물질로는 산화알루미늄 등의 졸에 적당량의 염화나트륨을 가한 것이 대표적이다.Among the various applications of alumina, especially when used as a surface coating or binder, it is desirable that the alumina sol has a high thixotropy so that the alumina sol can be set up quickly after the operation. Here, thixotropy is a property of low viscosity when there is an external force and rapid increase of viscosity when there is no external force, that is, the gel turns into a fluid sol by simply stirring or shaking. It is the property of returning to the gel again. As a substance having such thixotropy, an appropriate amount of sodium chloride is typically added to a sol such as aluminum oxide.

한편, 알루미나 졸의 일반적인 제조 방법은 여러 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 알루미늄 이소프로폭사이드를 가수분해한 침전물을 해교하는 방법[B. E. Yoldas, Am. Ceram. Soc. Bull., 54, 289(1975), 일본특허 평6-64919호], 베마이트(boehmite) 분말을 산으로 해교(peptization)하는 방법[일본특허 소59-78925호], 보크사이트 광으로부터 바이에르(Beyer) 공정에 의해 생성되는 중간 원료인 NaAlO2를 산으로 반응시켜 얻는 수산화 알루미늄을 졸화하는 방법, 그리고 보다 최근에는 금속 알루미늄 분말을 수화하여 안정한 졸로 제조하는 방법[일본특허 평7-89717호] 등이 있다.On the other hand, as for the general production method of alumina sol, several methods are known. For example, the method of peptizing the precipitate which hydrolyzed aluminum isopropoxide [BE Yoldas, Am. Ceram. Soc. Bull., 54, 289 (1975), Japanese Patent No. Hei 6-64919], a method of peptization of boehmite powder with acid [Japanese Patent No. 59-78925], Bayer from bauxite light Beyer) a method of solvating aluminum hydroxide obtained by reacting NaAlO 2 as an intermediate raw material produced by an acid, and more recently a method of hydrating metal aluminum powder to produce a stable sol [Japanese Patent No. 7-89717] There is this.

한편, 알루미나 졸의 점도 특성 개선을 위한 연구로, 일본특허 공개 평7-291621호에서는 시판되는 상용의 10% 알루미나 졸을 물로 희석하여 폴리 염화 알루미늄을 일정량 단순 용해하여 점도 안정성과 요변성 증가에 대한 방법을 제시하고 있다. 그러나, 이 방법은 단순히 폴리 염화 알루미늄의 용해에 의한 졸 용액 중에 존재하는 이온량의 증가 효과로 판단되며, 단시간내의 요변성 증가가 미약하여 실용화되기에는 무리가 따랐다.On the other hand, as a study for improving the viscosity characteristics of the alumina sol, Japanese Patent Laid-Open No. 7-291621 dilutes commercially available 10% alumina sol with water to simply dissolve a certain amount of polyaluminum chloride to increase viscosity stability and thixotropy. Here's how. However, this method is judged to be an effect of increasing the amount of ions present in the sol solution by simply dissolving polyaluminum chloride, and the increase in thixotropy in a short period of time is not sufficient for practical use.

상기한 바와 같은 기존의 알루미나 졸은 출발원료가 고가이거나, 졸의 점도 변화 속도에 관계하는 요변성에 개선의 여지가 있었다.Existing alumina sol as described above has room for improvement in thixotropy related to the rate of change of viscosity of the sol or the starting material is expensive.

이에, 본 발명자들은 환경친화적이고도 저렴한 비용으로 알루미나 졸을 제조하되, 표면 코팅제 또는 결합제에 적용시 작업성이 향상되도록 요변성을 강화시키기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 스티렌 모노머를 만드는 석유 화학 공정에서 폐기되는 염화 알루미늄 수용액이나 콘덴서용 알루미늄 박판제조 공정에서 부산물로 폐기되는 염화 알루미늄을 원료로 하여, 염화 알루미늄 수용액을 알칼리 용액으로 중화한 다음 폴리 염화 알루미늄을 일정량 첨가하고 졸화하는 등의 과정을 거치면, 점도 증가 속도가 월등히 상승하여 기지에 코팅시 셋팅(setting)하는 시간이 단축될 뿐 아니라 결합성이 우수함을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.Thus, the present inventors made an effort to prepare alumina sol at an environmentally friendly and low cost, but to enhance the thixotropy to improve the workability when applied to a surface coating or binder. As a result, an aqueous aluminum chloride solution discarded in the petrochemical process of making styrene monomer or aluminum chloride discarded as a by-product in the aluminum sheet manufacturing process for capacitors is used as a raw material. Through the process of addition and solvation, the rate of increase in viscosity is significantly increased, and the time of setting (coating) the coating on the base is not only shortened, but also has excellent binding properties.

따라서, 본 발명은 폐 알루미늄 수용액으로부터 요변성 및 결합성이 우수한 고점도의 알루미나 졸을 제조할 수 있는 신규하고도 유용한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel and useful method for producing a high viscosity alumina sol having excellent thixotropy and binding property from waste aluminum aqueous solution.

도 1은 본 발명에 따라 제조한 알루미나 졸을 24시간 유지한 후 점도계의 로터 속도에 따른 점도의 변화를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the change in viscosity according to the rotor speed of the viscometer after maintaining the alumina sol prepared according to the present invention for 24 hours.

본 발명은 수산화 알루미늄 침전물을 산(acid)으로 졸화시켜 알루미나 졸을 제조하는 방법에 있어서,The present invention provides a method for preparing an alumina sol by solvating an aluminum hydroxide precipitate with an acid,

폐 염화 알루미늄 수용액에 알칼리 용액을 첨가하여 수산화 알루미늄 침전물을 얻은 다음 20 ∼ 100 ℃에서 0.1 ∼ 10시간 동안 숙성시키는 제1공정,A first step of adding an alkaline solution to an aqueous waste aluminum chloride solution to obtain an aluminum hydroxide precipitate and then aging at 20 to 100 ° C. for 0.1 to 10 hours,

상기 침전물을 수세 및 여과한 다음, 일정량의 물과 산을 가하여 슬러리 용액을 얻는 제2공정, 그리고Washing and filtering the precipitate, and then adding a predetermined amount of water and acid to obtain a slurry solution, and

상기 슬러리 용액을 80 ∼ 130℃, 3 ∼ 30시간 열처리하여 알루미나 졸을 얻는 제3공정을 포함하는 알루미나 졸의 제조방법을 특징으로 한다.It characterized by the manufacturing method of an alumina sol containing the 3rd process of heat-processing the said slurry solution at 80-130 degreeC for 3 to 30 hours, and obtaining an alumina sol.

또한, 본 발명은 필요한 경우 상기 수산화 알루미늄 침전물을 수세 및 여과한 후, 폴리 염화 알루미늄을 첨가시키기 직전에 10 ∼ 80 ℃에서 0.1 ∼ 24시간 동안 방치하는 공정을 추가로 포함시킬 수 있다. 이렇게 상기 방법으로 제조된 알루미나 졸을 건조시키면 알루미나 겔을 얻을 수 있고, 이것을 1,000 ∼ 1,500 ℃에서 소결시키면 알루미나 소결체를 얻을 수 있다.In addition, the present invention may further include a step of washing and filtering the aluminum hydroxide precipitate, if necessary, and then leaving it at 10 to 80 ° C. for 0.1 to 24 hours immediately before adding polyaluminum chloride. Thus, when the alumina sol manufactured by the said method is dried, an alumina gel can be obtained, and when this is sintered at 1,000-1,500 degreeC, an alumina sintered compact can be obtained.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

제1공정으로, 폐 염화 알루미늄 수용액에 알칼리 용액을 첨가하여 수산화 알루미늄 침전물을 얻는 다음 20 ∼ 100 ℃에서 0.1 ∼ 10시간 동안 숙성시킨다. 이때, 상기 폐 염화 알루미늄 수용액은 스티렌 모노머를 만드는 석유 화학 공정, 콘덴서용 알루미늄 박판제조 공정 등에서 부산물로 폐기되는 염화 알루미늄을 사용할 수 있으며, 5 ∼ 15 중량%의 농도인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 알칼리 용액은 수산화 나트륨 또는 수산화 암모늄의 수용액을 사용할 수 있으며, 5 ∼ 40 중량%의 농도가 바람직하다. 그리고, 상기 숙성은 침전물의 균일성 향상과 여과 특성을 개선하기 위하여 실시하는바, 숙성시 온도가 너무 낮으면 오랜 시간이 필요한 문제가 있고, 반면에 100 ℃를 초과하면 물의 증발이 심한 문제가 있어 바람직하지 못하다.In the first step, an alkaline solution is added to the waste aqueous aluminum chloride solution to obtain an aluminum hydroxide precipitate, and then aged at 20 to 100 ° C. for 0.1 to 10 hours. At this time, the waste aluminum chloride solution may be used aluminum chloride which is discarded as a by-product in the petrochemical process for producing a styrene monomer, aluminum thin plate manufacturing process for the capacitor, etc., it is preferable to use a concentration of 5 to 15% by weight. In addition, as the alkaline solution, an aqueous solution of sodium hydroxide or ammonium hydroxide can be used, and a concentration of 5 to 40% by weight is preferable. And, the aging is carried out to improve the uniformity of the precipitate and to improve the filtration characteristics, there is a problem that requires a long time if the temperature is too low during aging, on the other hand, if the temperature exceeds 100 ℃ has a serious problem of evaporation of water Not desirable

제2공정으로, 상기 침전물을 수세 및 여과한 다음, 폴리 염화 알루미늄 수용액을 첨가시킨 후 산(acid)으로 졸화하여 슬러리 용액을 얻는다. 여기서, 수세 및 여과한 후, 20 ∼ 80 ℃에서 0.1 ∼ 24시간 동안 방치하는 공정을 추가로 포함시키거나 폴리 염화 알루미늄 수용액을 첨가하면 최종 생성된 졸의 점도 증가 속도 및 요변성에 영향을 줄 수 있다. 상기 폴리 염화 알루미늄은 Al2O3기준으로 10 ∼ 30 중량%의 수용액으로 만들어 사용하며, 이 수용액을 전체 슬러리 농도(Al2O3로 환산)에 대하여 0.1 ∼ 50 중량%, 바람직하게는 10 ∼ 30 중량%로 첨가시키는 바, 너무 적게 첨가시키면 첨가효과를 기대할 수 없고, 너무 많이 첨가하면 졸의 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 그리고, 이와 함께 이온교환수를 가하여 최종 생성된 알루미나 졸의 농도(Al2O3로 환산한 경우)가 5 ∼ 15 중량% 되도록 하는 것이바람직하다. 그리고, 초산 및 염산 등과 같은 산(acid)을 알루미늄 1몰당 0.01 ∼ 0.2 몰, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.1 몰 가하여 상온에서 약 2시간 교반하여 수산화 알루미늄 슬러리를 제조한다.In the second step, the precipitate is washed with water and filtered, and then a polyaluminum chloride aqueous solution is added and then solvated with an acid to obtain a slurry solution. Here, after washing with water and filtering, further including the step of leaving for 0.1 to 24 hours at 20 to 80 ℃ or the addition of an aqueous solution of polyaluminum chloride may affect the rate of viscosity increase and thixotropy of the final sol produced. have. The polyaluminum chloride is used as an aqueous solution of 10 to 30% by weight based on Al 2 O 3 , and the aqueous solution is 0.1 to 50% by weight based on the total slurry concentration (converted to Al 2 O 3 ), preferably 10 to When added in an amount of 30% by weight, too little addition can not be expected, the addition of too much, there is a problem that the stability of the sol is lowered. In addition, it is preferable to add ion-exchanged water so that the concentration of the final alumina sol (when converted into Al 2 O 3 ) is 5 to 15% by weight. Acids such as acetic acid and hydrochloric acid are added in an amount of 0.01 to 0.2 mol, preferably 0.05 to 0.1 mol, per mol of aluminum, followed by stirring at room temperature for about 2 hours to prepare an aluminum hydroxide slurry.

제3공정으로, 상기 슬러리 용액을 열처리하여 유사 베마이트 결정형 알루미나 졸을 완성시킨다. 이때, 열처리는 80 ∼ 130 ℃에서 3 ∼ 30시간, 바람직하게는 90 ∼ 110 ℃에서 10 ∼ 15시간 동안 교반하면서 실시하는바, 상기 80 ℃ 미만의 온도에서 열처리하면 생성된 졸의 안정도가 나빠지는 문제가 있고, 130 ℃를 초과하는 온도이면 베마이트 구조가 얻어지지 않는 문제가 있다.In a third process, the slurry solution is heat treated to complete pseudo boehmite crystalline alumina sol. At this time, the heat treatment is carried out while stirring for 3 to 30 hours at 80 to 130 ℃, preferably for 10 to 15 hours at 90 to 110 ℃, the heat treatment at a temperature of less than 80 ℃ deteriorates the stability of the resulting sol There exists a problem and there exists a problem that a boehmite structure is not obtained in the temperature exceeding 130 degreeC.

상기 일련의 제조과정을 종합해보면, 먼저 염화 알루미늄 용액이 알칼리 용액으로 중화되어 무정형 수산화 알루미늄[Al(OH)3] 침전물이 생성된 다음, 산 촉매의 영향으로 열에너지를 받아 다음 반응식 1과 같은 자체 축중합 반응에 의해 유사 베마이트 결정형(AlOOH)의 알루미나 졸이 생성되는 것으로 판단된다.In summary, the aluminum chloride solution is neutralized with an alkaline solution to form an amorphous aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ] precipitate, which is subjected to thermal energy under the influence of an acid catalyst. It is judged that alumina sol of pseudo boehmite crystalline form (AlOOH) is produced by the polymerization reaction.

이와 같은 본 발명에 따른 알루미나 졸은 점도 증가 속도가 빠르고, 요변성이 우수할 뿐만 아니라 고점도를 가지고, 기지 부착성 및 결합성이 우수하여 각종 매질의 표면 코팅제나 고온 무기 결합제로 널리 적용할 수 있다.Such alumina sol according to the present invention has a high viscosity increase rate, excellent thixotropy, high viscosity, excellent adhesion and binding properties can be widely applied as a surface coating agent or a high temperature inorganic binder of various media. .

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited to the examples.

실시예 1Example 1

약 13 중량%의 염화 알루미늄(AlCl3) 용액 700 g을 2ℓ3구 라운드 플라스크에 넣고 교반하면서 5 중량% 수산화 나트륨(NaOH) 수용액 1000 g을 서서히 첨가하여 pH 7이 되도록 중화 반응시켰다. 반응종료 후에 약 2시간 동안 교반을 계속하여 침전물의 숙성과 균일화가 일어나도록 하였다. 그런 다음, 생성된 수산화 알루미늄 침전물을 여과하고 1000 g의 이온 교환수로 두 번 연속하여 세척하여 불순물을 제거하였다. 수세한 침전물에 이온 교환수 68 g과 25.5wt% 폴리 염화 알루미늄 용액 3.3g, 그리고 99 %의 초산 6.5 g을 가하여 1시간 정도 교반하여 최종 생성된 알루미나 졸의 전체적인 농도가 Al2O3로 환산하여 약 10 중량%이 되도록 하였다. 이 용액을 1ℓ의 3구 라운드 플라스크에 옮긴 후 100 ℃ 정도에서 10시간 교반하면서 열처리하여 알루미나 졸을 완성하였다.700 g of a solution of about 13% by weight of aluminum chloride (AlCl 3 ) was placed in a 2 L three-necked round flask, and neutralized to pH 7 by slowly adding 1000 g of 5% by weight aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution while stirring. After completion of the reaction, stirring was continued for about 2 hours to allow aging and homogenization of the precipitate. The resulting aluminum hydroxide precipitate was then filtered and washed twice in succession with 1000 g of ion exchanged water to remove impurities. 68 g of ion-exchanged water, 3.3 g of 25.5 wt% polyaluminum chloride solution, and 6.5 g of 99% acetic acid were added to the washed precipitate, which was stirred for about 1 hour. The total concentration of the resulting alumina sol was converted into Al 2 O 3 . It was about 10% by weight. The solution was transferred to a 1 L three-necked round flask and heat treated with stirring at about 100 ° C. for 10 hours to complete an alumina sol.

그 결과, 얻어진 알루미나 졸은 약 3시간 후 점도가 340 × 103CPS에서 1800 ×103CPS로 증가하였다.As a result, the obtained alumina sol increased in viscosity from 340 × 10 3 CPS to 1800 × 10 3 CPS after about 3 hours.

실시예 2Example 2

다음 표 1에 나타난 바와 같은 조성으로 첨가량을 조절하고, 상기 실시예 1에서 중화반응으로 생성된 침전물을 수세 후 상온(20 ℃)에서 24시간 동안 방치한것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 알루미나 졸을 제조하였다.Next to adjust the amount to the composition as shown in Table 1, the same method as in Example 1 except that the precipitate produced by the neutralization reaction in Example 1 was left at room temperature (20 ℃) for 24 hours after washing with water. An alumina sol was prepared.

그 결과, 얻어진 알루미나 졸은 약 3시간 후 점도가 340 × 103CPS에서 2230 ×103CPS로 증가하였다.As a result, the obtained alumina sol increased in viscosity from 340 × 10 3 CPS to 2230 × 10 3 CPS after about 3 hours.

비교예Comparative example

다음 표 1에 나타난 바와 같은 조성으로 첨가량을 조절하고, 폴리 염화 알루미늄을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 알루미나 졸을 제조하였다.Alumina sol was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of the composition was adjusted to the composition as shown in Table 1, and poly aluminum chloride was not added thereto.

시험예 1: 점도 상승 속도 측정Test Example 1: Viscosity Rising Rate Measurement

상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예에서 제조한 알루미나 졸을 브룩필드(Brookfield)제 점도계로 스핀들 속도 100 rpm에서 시간에 따른 점도 변화를 측정하고, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.The viscosity change of the alumina sol prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples was measured with a Brookfield viscometer at a spindle speed of 100 rpm, and the results are shown in Table 2 below.

상기 표 2에 의하면, 실시예 1 ∼ 2로 제조한 알루미나 졸의 경우는 1시간 이후 각각 점도가 약 3배에서 5배로 급격히 증가함을 알 수 있다.According to Table 2, in the case of the alumina sol prepared in Examples 1 to 2 it can be seen that the viscosity rapidly increases from about 3 to 5 times after 1 hour respectively.

시험예 2: 요변성 시험Test Example 2: Thixotropic Test

상기 실시예 2와 동일한 제조방법을 사용하되, 폴리 염화 알루미늄 함량이 각각 0, 15, 30 중량%인 졸을 제조하고, 24시간 방치한 다음 점도계의 로터 속도에 따른 점도의 변화를 다음 도 1에 나타내었다.Using the same production method as in Example 2, a sol having a polyaluminium chloride content of 0, 15, 30% by weight, respectively, was left for 24 hours and then the viscosity change according to the rotor speed of the viscometer is shown in Indicated.

도 1을 보면, 로터 속도(shear rate)가 높아짐에 따라 졸의 점도가 감소하는데, 점도 감소가 빠를수록 높은 요변성을 나타낸다. 따라서, 폴리 염화 알루미늄의 함량이 증가할수록 요변성이 향상됨을 알 수 있었다.Referring to FIG. 1, the viscosity of the sol decreases as the rotor rate increases, and the faster the viscosity decrease, the higher the thixotropy. Therefore, it was found that thixotropy improved as the content of polyaluminum chloride increased.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 요변성이 우수한 고점도 알루미나 졸은산업 부산물로 폐기되는 염화 알루미늄 수용액을 출발 원료로 사용하므로 원가가 대폭 절감되며, 표면 코팅제나 결합제 등으로 사용할 경우 작업 후 신속하게 고체화되어 고정될 뿐 아니라 결합성이 우수하여 각종 매질의 표면 코팅제, 도료 첨가제 등 다양한 용도에 효과적으로 활용할 수 있다.As described above, the high viscosity alumina sol having excellent thixotropy according to the present invention uses a solution of aluminum chloride, which is discarded as an industrial by-product, as a starting material, greatly reducing costs, and when used as a surface coating agent or a binder, solidifies quickly after work. It is not only fixed but also excellent in binding property, and can be effectively used for various applications such as surface coating agents and paint additives of various media.

Claims (8)

수산화 알루미늄 침전물을 산(acid)으로 졸화시켜 알루미나 졸을 제조하는 방법에 있어서,In a method of preparing an alumina sol by solvating an aluminum hydroxide precipitate with an acid, 폐 염화 알루미늄 수용액에 알칼리 용액을 첨가하여 수산화 알루미늄 침전물을 얻는 다음 20 ∼ 100 ℃에서 0.1 ∼ 10시간 동안 숙성시키는 제1공정,A first step of adding an alkaline solution to a waste aluminum chloride solution to obtain an aluminum hydroxide precipitate and then aging at 20 to 100 ° C. for 0.1 to 10 hours, 상기 침전물을 수세 및 여과한 다음, 10 ∼ 30 중량% 농도의 폴리 염화 알루미늄 수용액을 전체 슬러리 농도(Al2O3로 환산)에 대하여 0.1 ∼ 50 중량%로 범위내에서 첨가시킨 후 산(acid)을 알루미늄 1 몰당 0.01 ∼ 0.2 몰비로 첨가하여 졸화시켜 슬러리 용액을 얻는 제2공정, 그리고The precipitate was washed with water and filtered, and then an aqueous solution of 10 to 30% by weight of polyaluminum chloride was added within a range of 0.1 to 50% by weight based on the total slurry concentration (in terms of Al 2 O 3 ). Step of obtaining a slurry solution by adding to a mol of 0.01 to 0.2 mol per mol of aluminum to obtain a slurry solution, and 상기 슬러리 용액을 80 ∼ 130 ℃에서 3 ∼ 30시간 동안 열처리하여 알루미나 졸을 얻는 제3공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미나 졸의 제조방법.And a third step of obtaining the alumina sol by heat-treating the slurry solution at 80 to 130 ° C. for 3 to 30 hours. 제 1 항에 있어서, 상기 수산화 알루미늄 침전물을 수세 및 여과한 후, 폴리 염화 알루미늄을 첨가시키기 직전에, 20 ∼ 80 ℃에서 0.1 ∼ 24시간 동안 방치하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미나 졸의 제조방법.The alumina sol according to claim 1, further comprising a step of leaving the aluminum hydroxide precipitate washed with water and filtered, and then left at 20 to 80 ° C. for 0.1 to 24 hours immediately before adding polyaluminum chloride. Manufacturing method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 알칼리 용액은 수산화 나트륨 또는 수산화 암모늄의 수용액인 것을 특징으로 하는 알루미나 졸의 제조방법.The method of claim 1, wherein the alkaline solution is an aqueous solution of sodium hydroxide or ammonium hydroxide. 상기 청구항 1의 방법으로 제조된 알루미나 졸이 건조되어 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 겔.Alumina gel, characterized in that the alumina sol prepared by the method of claim 1 is dried. 상기 청구항 7의 방법으로 제조된 알루미나 겔이 1000 ∼ 1500 ℃에서 소결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 소결체.The alumina gel produced by the method of claim 7 is sintered at 1000 ~ 1500 ℃ characterized in that the alumina sintered body.
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