KR100491344B1 - Titanium oxide particles and composition containing the same - Google Patents

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Abstract

BET 비표면적이 3m2/g∼200m2/g인 산화 티탄 미립자는, 4 염화 티탄을 산화성 가스로 고온 산화함으로써 산화 티탄을 제조하는 기상법에 있어서, 4 염화 티탄을 포함하는 가스 및 산화성 가스를 각각 500℃ 이상으로 예열한 후 반응관에 공급하여 반응시킴으로써 얻어진다. 이 미립자상 산화 티탄은 응집이 적은 미립자으로서, 분산성이 우수하다.Titanium oxide fine particles having a BET specific surface area of 3m 2 / g~200m 2 / g is 4 the titanium chloride in the vapor phase to a high temperature to prepare a titanium oxide by oxidation with an oxidizing gas, the oxidizing gas and the gas containing titanium tetrachloride each It is obtained by preheating to 500 degreeC or more, supplying it to a reaction tube, and making it react. This fine particulate titanium oxide is fine particles with little aggregation and is excellent in dispersibility.

Description

산화 티탄 미립자 및 그를 함유하는 조성물{TITANIUM OXIDE PARTICLES AND COMPOSITION CONTAINING THE SAME} Titanium oxide fine particle and the composition containing it {TITANIUM OXIDE PARTICLES AND COMPOSITION CONTAINING THE SAME}

본 발명은, 기상법에 의하여 얻어지는 입자상, 특히 미립자상의 산화 티탄, 그 제조 방법 및 그를 함유하는 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 4 염화 티탄을 원료로 하는, 응집 입자가 적고 분산성이 우수한 미립자상 산화 티탄 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to particulate, particularly particulate titanium oxide obtained by a gas phase method, a method for producing the same, and a composition containing the same. Titanium and its manufacturing method.

미립자상 산화 티탄, 특히 초미립자상 산화 티탄의 공업적 응용 분야는 매우 넓으며, 자외선 차폐재나 실리콘 고무에의 첨가제, 광촉매 등, 그 용도는 다양한 분야에 걸쳐 있다.「산화 티탄」은 일본 공업 규격(JIS)에서는「이산화 티탄」이라고 불리고 있는데, 일반명으로서「산화 티탄」도 사용되고 있다. 따라서, 이하, 이 간략한 용어를 본 발명의 설명에 있어서 사용하기로 한다. Industrial applications of particulate titanium oxide, in particular ultrafine titanium oxide, are very wide, and their applications, including ultraviolet shielding materials, additives to silicone rubber, and photocatalysts, are widely used. JIS) is called "titanium dioxide", but "titanium oxide" is also used as a general name. Therefore, hereinafter, this brief term will be used in the description of the present invention.

예를 들면, 화장료나 의복 재료 등의 분야에 있어서는, 자외선을 차폐하기 위한 용도가 근년 더욱 중요하게 여겨지고 있으며, 차폐재로서는 초미립자상의 산화 티탄이 안전성이 높아, 많이 사용되고 있다. 차폐에는, 자외선의 흡수와 산란 두 가지 기능이 필요하나, 초미립자상의 산화 티탄은 이 두 가지 기능을 모두 가지고 있다. For example, in the field of cosmetics, clothing materials, etc., the use for shielding ultraviolet rays is considered more important in recent years. As a shielding material, ultrafine titanium oxide has high safety and is used a lot. Shielding requires two functions, ultraviolet absorption and scattering, but the ultrafine titanium oxide has both functions.

산화 티탄에는 약400nm 이하 파장의 자외선을 흡수하여 전자를 여기시키는 성질이 있다. 자외선을 흡수한 산화 티탄 미립자에 있어서 발생한 전자와 홀은 입자 표면에 도달하면 산소나 물과 화합하여 여러가지 래디컬종을 발생시킨다. 래디컬 종에는 유기물을 분해하는 작용이 있으므로, 산화 티탄을 화장료 등에 사용하는 경우에는 일반적으로 산화 티탄의 초미립자에 표면 처리를 해둔다. 또한 산화티탄의 광 여기에 의한 광촉매 반응을 이용하기 위하여 미립자상의 산화 티탄이 사용된다. 또한 자외선을 산란시킬 목적으로 산화 티탄이 사용되는 경우에는 1차 입자지름이 약80nm인 초미립자상의 산화 티탄이 사용된다. 일반적으로, 초미립자의 1차 입자지름은, 명확하지는 않으나, 통상 약 0.1μm 이하의 미립자에 대하여 호칭된다. Titanium oxide has the property of absorbing ultraviolet rays having a wavelength of about 400 nm or less to excite electrons. The electrons and holes generated in the titanium oxide fine particles absorbing ultraviolet rays, when reaching the particle surface, are combined with oxygen or water to generate various radical species. Since radical species have an effect of decomposing organic matter, when titanium oxide is used in cosmetics or the like, surface treatment is generally performed on the ultrafine particles of titanium oxide. Further, fine titanium oxide is used to utilize the photocatalytic reaction by photoexcitation of titanium oxide. When titanium oxide is used for the purpose of scattering ultraviolet rays, ultrafine titanium oxide having a primary particle diameter of about 80 nm is used. In general, the primary particle diameter of the ultrafine particles is not clear, but is usually referred to for fine particles of about 0.1 μm or less.

산화 티탄은, 일반적으로 4염화 티탄이나 황산티타닐을 원료로 하여 친수성 용매 중에 가수분해하는 액상법, 또는 4염화 티탄과 같은 휘발성 원료를 기화하게 한 다음, 산소 혹은 수증기와 같은 산화성 가스와, 가스 상태로 고온하에서 반응시키는 기상법을 사용하여 제조된다. 예를 들면, 특개평1-145307 호 공보에는, 휘발성 금속 화합물 및 수증기의 어느 일방의 유속을 5m/초 이상으로 설정하여 구상 금속 산화물 초미립자를 제조하는 방법이 개시되어 있다. Titanium oxide is generally a liquid phase method of hydrolysis in a hydrophilic solvent using titanium tetrachloride or titanium sulfate as a raw material, or a volatile raw material such as titanium tetrachloride is vaporized, followed by an oxidizing gas such as oxygen or water vapor, and a gaseous state. It is prepared by using a gas phase method to react under high temperature. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-45307 discloses a method for producing spherical metal oxide ultrafine particles by setting a flow rate of either a volatile metal compound or water vapor to 5 m / sec or more.

일반적으로 액상법에 의하여 제조된 이산화 티탄 분말은, 응집이 심하다고 하는 결점이 있다. 따라서, 산화 티탄을 화장료 등에 사용하는 경우에는 산화 티탄을 강하게 해쇄하거나 분쇄할 필요가 있고, 분쇄 등의 처리로 인하여 발생하는 마모물의 혼입이나, 입도 분포 불균일, 촉감의 악화 등의 문제를 일으켰다. Generally, the titanium dioxide powder produced by the liquid phase method has the drawback that aggregation is severe. Therefore, when titanium oxide is used in cosmetics or the like, it is necessary to disintegrate or pulverize titanium oxide strongly, causing problems such as mixing of abrasions caused by processing such as grinding, uneven particle size distribution, and deterioration of touch.

또한 기상법에 의하여 제조된 이산화티탄의 경우에도, 종래의 기상법에서는 초미립자상의 산화 티탄은 얻어지지만 입성장한 산화 티탄 입자밖에 얻어지지 않아, 미립자상의 산화 티탄을 얻기 위해서는, 산화 티탄을 강하게 해쇄하거나 분쇄할 필요가 있어, 액상법의 경우와 동일한 문제점을 가지고 있었다. Also in the case of titanium dioxide produced by the gas phase method, in the conventional gas phase method, ultrafine titanium oxide is obtained, but only grain grown titanium oxide particles are obtained. In order to obtain particulate titanium oxide, it is necessary to strongly disintegrate or pulverize the titanium oxide. And had the same problems as in the liquid phase method.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로 본 발명의 목적은, 응집이 매우 적은 미립자상, 특히 초미립자상으로서, 매우 분산성이 우수한 산화티탄을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a titanium oxide having excellent dispersibility, as a particulate form having a very small agglomeration, especially an ultrafine grain form.

본 발명 외의 목적은 이러한 미립자상 산화 티탄의 제조 방법을 제공하는 것이다. An object other than the present invention is to provide a method for producing such particulate titanium oxide.

본 발명자들은, 상기 문제점에 대하여 예의 연구한 결과, 기상법에 있어서 원료 가스 및 산화성 가스를 각각 예열해둠으로써, 매우 분산성이 우수한 산화 티탄의 미립자를 얻는데 성공하였다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching the said problem, the present inventors succeeded in obtaining the microparticles | fine-particles of titanium oxide which were very excellent in dispersibility by preheating raw material gas and oxidizing gas in the vapor phase method, respectively.

즉 본 발명의 산화 티탄의 제조 방법은, 4염화 티탄을 산화성 가스로 고온 산화함으로써 산화 티탄을 제조하는 기상법에 있어서, 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 각각 500℃ 이상으로 예열한 후 반응관에 공급하여 반응시키고, BET 비표면적이 3m2/g∼200m2/g인 미립자상 산화 티탄, 특히 BET 비표면적이 5m2 /g∼200m2/g, 나아가 BET 비표면적이 10m2/g∼200m2/g인 미립자상 산화 티탄을 제조하는 것을 특징으로 한다.That is, in the gas phase method for producing titanium oxide by oxidizing titanium tetrachloride with an oxidizing gas at high temperature, the method for producing titanium oxide according to the present invention comprises reaction of preheating the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas to 500 ° C. or higher, respectively. was reacted by supplying the tube, BET specific surface area of 3m 2 / g~200m 2 / g of the fine particle titanium oxide, in particular BET specific surface area of 5m 2 / g~200m 2 / g, 2 / g is further a BET specific surface area of 10m It is characterized by producing particulate titanium oxide which is ˜200 m 2 / g.

이 때, 예열된 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스는, 각각 유속10m/초 이상으로 반응관에 공급할 수 있다. At this time, the gas and the oxidizing gas containing the preheated titanium tetrachloride can be supplied to the reaction tube at a flow rate of 10 m / sec or more, respectively.

또한 예열된 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 반응관에 공급하고, 반응관 내의 온도가 600℃를 넘는 고온도 조건에서 3초 이하, 바람직하게는 1초 이하, 더욱 바람직하게는 0.5초 이하의 시간동안, 체류시켜 반응시킬 수 있다. In addition, a gas containing preheated titanium tetrachloride and an oxidizing gas are supplied to the reaction tube, and the temperature in the reaction tube is 3 seconds or less, preferably 1 second or less, and more preferably 0.5 second at a high temperature condition exceeding 600 ° C. It can be made to react by holding for the following time.

본 발명의 미립자상 산화 티탄의 제조 방법은, 4염화 티탄을 산화성 가스로 고온 산화함으로써 산화 티탄을 제조하는 기상법에 있어서, 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 각각 500℃ 이상으로 예열해두고, 예열한 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 각각 유속 10m/초 이상으로 반응관에 공급하고, 반응관 내의 평균 유속이 5m/초 이상, 반응관 내의 온도가 600℃를 넘는 고온도 조건에서 3초 이하, 바람직하게는 1초 이하, 더욱 바람직하게는 0.5초 이하의 시간동안, 체류시켜 반응시키는 것을 특징으로 한다. The method for producing particulate titanium oxide of the present invention is a gas phase method for producing titanium oxide by high temperature oxidation of titanium tetrachloride with an oxidizing gas, wherein the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas are respectively preheated to 500 ° C. or higher. High temperature conditions in which the preheated titanium tetrachloride gas and the oxidizing gas are respectively supplied to the reaction tube at a flow rate of 10 m / sec or more, the average flow rate in the reaction tube is 5 m / sec or more, and the temperature in the reaction tube exceeds 600 ° C. At 3 seconds or less, preferably 1 second or less, more preferably 0.5 seconds or less, and the reaction is characterized in that the reaction.

상기 각 제조 방법은, 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 각각500℃ 이상으로 예열한 후, 예열한 4 염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스가 반응관 내에 공급되어 반응관 내에 난기류를 일으키는 것이 바람직하다. In each of the above production methods, after preheating the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas to 500 ° C. or higher, respectively, the preheated titanium tetrachloride gas and the oxidizing gas are supplied into the reaction tube to cause turbulence in the reaction tube. It is preferable.

또한 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스는 동축 평행류 노즐에 의하여 반응관 내에 공급되고, 또한 상기 동축 평행류 노즐 내관의 내경은 50mm 이하일 수 있다. Further, the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas are supplied into the reaction tube by a coaxial parallel flow nozzle, and the inner diameter of the coaxial parallel flow nozzle inner tube may be 50 mm or less.

또한 4염화 티탄을 함유하는 가스는 4 염화 티탄을 10%∼100% 함유할 수 있다. In addition, the gas containing titanium tetrachloride may contain 10% to 100% of titanium tetrachloride.

또 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 예열하는 온도는 800℃이상일 수 있다. The temperature for preheating the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas may be 800 ° C. or higher.

본 발명의 미립자상 산화 티탄은, BET 비표면적이 3m2/g∼200m2/g인 미립자이고, 특히 BET 비표면적이 5m2/g∼200m2/g, 또한 BET 비표면적이 10m2/g∼200m 2/g인 초미립자이고, 또한 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90이 2.2μm 이하임을 특징으로 한다.Microparticulate titanium oxide of the present invention, a BET specific surface area of 3m 2 / g~200m 2 / g of particles and, in particular, a BET specific surface area of 5m 2 / g~200m 2 / g, also a BET specific surface area of 10m 2 / g Ultra-fine particles of ˜200 m 2 / g, and characterized in that 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 is 2.2 μm or less.

본 발명의 미립자상 산화 티탄은, BET 비표면적이 3m2/g∼200m2/g, 특히 5m2/g∼200m2/g, 또한 10m2/g∼200m2/g이고, 또한 아래의 로진·램러식에 의한 분포 정수 n이 1.7 이상임을 특징으로 한다.Microparticulate titanium oxide of the present invention, and a BET specific surface area of 3m 2 / g~200m 2 / g, in particular 5m 2 / g~200m 2 / g, also 10m 2 / g~200m 2 / g, also under rosin The distribution constant n by the lambda formula is characterized by being 1.7 or more.

R = 100exp(-bDn)R = 100exp (-bD n )

(식중, D는 입경을 나타내고, b는 정수이다.)(Wherein D represents a particle diameter and b is an integer.)

본 발명의 미립자상 산화 티탄은, 상기 어느 하나에 기재된 제조 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 한다. The particulate titanium oxide of the present invention is produced using any one of the above production methods.

또한 본 발명의 미립자상 산화 티탄 조성물은, 상기 산화 티탄의 적어도 일종을 포함하는 것을 특징으로 한다. Further, the particulate titanium oxide composition of the present invention is characterized by containing at least one kind of the titanium oxide.

본 발명의 상술한 및 다른 목적, 효과, 특징 및 이점에 대하여 첨부 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. The above and other objects, effects, features and advantages of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 초미립자 산화 티탄은, 4염화 티탄을 함유하는 가스를 원료로 하는 기상법에 있어서, 산소 또는 수증기 또는 이들을 함유하는 혼합 기체(이하「산화성 가스」라고 한다)를 사용하여 고온 산화함으로써 제조된다. 단, 4염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스는 반응관에 도입하기 전에, 각각500℃ 이상으로 예열해 둘 필요가 있다. The ultrafine titanium oxide of the present invention is produced by high temperature oxidation using oxygen or water vapor or a mixed gas (hereinafter referred to as "oxidizing gas") in a gas phase method using gas containing titanium tetrachloride as a raw material. However, the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas need to be preheated to 500 ° C. or higher before introduction into the reaction tube.

본 발명에 있어서는, 4 염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스의 각각을 반응관에 10m/초 이상의 유속, 바람직하게는 30m/초 이상의 유속으로 도입하는 것이 바람직하고, 또 반응관 내에 있어서 고습도 조건하에 가스가 체류하여 반응하는 시간(이하「고온 체류 시간」이라 하기도 한다)이 3초 이내, 바람직하게는 1초 이내, 더욱 바람직하게는 0.5초 이내가 되도록 이들 가스를 반응시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 제조하면, 극히 분산성이 우수한, BET 비표면적이 3m2/g∼200m2/g인 미립자상의 산화 티탄, 특히 BET 비표면적이 5m2/g∼200m2/g, 나아가 BET 비표면적이 10m2/g∼200m2/g인 초미립자상의 산화 티탄이 얻어진다. 기상법에 의하여 지금까지 제조된 산화 티탄은, BET 비표면적이 10m2/g미만이었다.In the present invention, it is preferable to introduce each of the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas into the reaction tube at a flow rate of 10 m / sec or more, preferably 30 m / sec or more, and under high humidity conditions in the reaction tube. It is preferable to react these gases so that the time for the gas to stay and react (hereinafter also referred to as "high temperature residence time") is within 3 seconds, preferably within 1 second, more preferably within 0.5 seconds. According to this production, the dispersion is extremely high, the BET specific surface area of 3m 2 / g~200m 2 / g of titanium oxide on the particles, especially having a BET specific surface area of 5m 2 / g~200m 2 / g, further a BET specific surface area 10m 2 / g~200m the titanium oxide on the ultrafine particles 2 / g is obtained. Titanium oxide produced so far by the vapor phase method had a BET specific surface area of less than 10 m 2 / g.

본 발명에 있어서는 분산성의 지표로서, 레이저 회절식 입도 분포 측정법으로 측정한 입도 분포를 채용한다. 입도 분포 측정 순서에 대하여 다음과 같이 설명한다. In this invention, the particle size distribution measured by the laser diffraction type particle size distribution measuring method is employ | adopted as an index of dispersibility. The particle size distribution measurement procedure will be described as follows.

산화 티탄 0.05g에 순수 50m1 및 10% 헥사메탈린산 소다 수용액 100μl을 가한 슬러리에, 3분간 초음파 조사(46KHz, 65W)한다. 이 슬러리를 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치((주)시마쯔 제작소 SALD-2000J)에 걸어, 입도 분포를 측정한다. 이와 같이 측정된 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90의 값이 작으면, 친수성 용매에 대하여 양호한 분산성을 나타내고 있는 것으로 판단된다. Ultrasonic irradiation (46KHz, 65W) was performed for 3 minutes to the slurry which added 50 micrometers of pure waters, and 100 microliters of 10% of 10% hexamethyl phosphate aqueous solution to 0.05 g of titanium oxides. This slurry is hanged on a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (SALD-2000J manufactured by Shimadzu Corporation) to measure the particle size distribution. When the value of the 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution thus measured is small, it is judged that the dispersibility is good in the hydrophilic solvent.

본 발명의 미립자 산화 티탄은 입도의 균일성이 우수하다. 본 발명에 있어서 입도의 균일성에 관하여, 로진·램러(Rosin-Rammler)식을 사용하고, 그 분포 정수(n)로 규정한다. 이하, 로진·램러식에 대하여 간단히 설명하나, 그 상세에 대하여는 세라믹 공학 핸드북 (사단법인 일본 세라믹 협회편 제1판) 제596∼598페이지에 기재되어 있다. The fine particle titanium oxide of the present invention is excellent in uniformity of particle size. In the present invention, the Rosin-Rammler equation is used for the uniformity of the particle size, and the distribution constant n is defined. Hereinafter, the rosin-lamellar type will be briefly described. Details thereof are described in pages 596 to 598 of the Ceramic Engineering Handbook (first edition of the Japan Ceramic Association, Inc.).

로진·램러식은 아래 식(1)으로 나타낸다. The rosin-lamer type is represented by the following formula (1).

R=100exp(-bDn) (1)R = 100exp (-bD n ) (1)

다만 식중, D는 입경을 나타내고, b는 정수이며, R은 D(입경)보다 큰 입자수의 전입자수에 대한 백분율이고, n은 분포 정수이다. In the formula, D represents a particle size, b is an integer, R is a percentage of the total number of particles larger than D (particle size), n is a distribution integer.

이 때, b=1/ Den으로 두면, (1)식은In this case, if b = 1 / De n , the formula (1)

R=100exp{-(D/De)n} (2)R = 100exp {-(D / De) n } (2)

으로 바꿀 수 있다. 단, De는 입도 특성수, n은 분포 정수라 불리는 정수이다. (1)식에서의 정수 b는 입도 특성수 De, 즉 플러스 시브 (ober particle diameter) 36.8% (R=1/ e=0.368)에 대한 입경과 분포 정수 n으로부터 상기 식 (b=1/ Den)에 의하여 도출되는 정수이다.Can be changed to However, De is a particle size characteristic number, n is an integer called a distribution constant. The constant b in the formula (1) is the particle size characteristic De, i.e., from the particle diameter and distribution constant n for the plus particle (ober particle diameter) 36.8% (R = 1 / e = 0.368), the formula (b = 1 / De n ) Is an integer derived by.

(1)식 또는 (2)식부터 아래 식(3)이 얻어진다. The following formula (3) is obtained from formula (1) or formula (2).

log{log(100/ R)}=nlogD + C (3)log {log (100 / R)} = nlogD + C (3)

단, 식중, C는 정수를 나타낸다. 상기 식 (3)으로부터, x축으로 1ogD, y축으로 1og{log(100/ R)}의 눈금을 붙인 로진·램러(RR) 선도에 이들의 관계를 그리면 거의 직선이 된다. 그 직선의 구배(n)는 입도의 균일성 정도를 나타내고, n의 수치가 클수록 입도의 균일성이 우수한 것으로 판단된다. However, in formula, C represents an integer. From the above formula (3), when these relationships are plotted on a rosin-lambler (RR) diagram with a scale of 1ogD on the x-axis and 1og {log (100 / R)} on the y-axis, the line becomes almost straight. The gradient n of the straight line represents the degree of uniformity of the particle size, and it is judged that the larger the value of n, the better the uniformity of the particle size.

본 발명의 미립자상 산화 티탄은, 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90이 2.2μm 이하인 것이 바람직하고, 로진·램러식에 의한 분포 정수 n이 1.7 이상인 것이 바람직하다. It is preferable that 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 of the particulate-form titanium oxide of this invention is 2.2 micrometers or less, and it is preferable that distribution constant n by rosin-lambler type is 1.7 or more.

본 발명의 미립자상 산화 티탄은, 각종 조성물의 안료 또는 광촉매 효과를 이용한 입자 성분으로서 포함되고, 구체적으로는, 화장료, 의료, 자외선 차폐재 또는 실리콘 고무 등의 각종 제품의 첨가제에 이용할 수 있다. The particulate titanium oxide of the present invention is included as a particle component using pigments or photocatalytic effects of various compositions, and specifically, it can be used for additives of various products such as cosmetics, medical care, ultraviolet shielding materials or silicone rubber.

다음으로 산화 티탄의 제조 방법에 대하여 설명한다. Next, the manufacturing method of titanium oxide is demonstrated.

기상법에 의한 일반적인 산화 티탄의 제조 방법은 공지되어 있고, 4 염화 티탄을 산소 또는 수증기와 같은 산화성 가스를 사용하여, 약1,000℃에서의 반응 조건하에 산화시키면 미립자상 산화 티탄이 얻어진다. A general method for producing titanium oxide by the gas phase method is known, and when titanium tetrachloride is oxidized using an oxidizing gas such as oxygen or water vapor under reaction conditions at about 1,000 ° C., fine particulate titanium oxide is obtained.

기상법에서의 입자의 성장 기구에는 대별하여 두 종류가 있고, 그 하나는, CVD(화학적 기상 성장)이고, 다른 하나는 입자의 충돌(합체)이나 소결에 의한 성장이다. 본 발명이 목적으로 하는 초미립자상의 산화 티탄을 얻으려면, 이들 성장시간 모두를 짧게 하여야 한다. 즉, 전자의 성장에 있어서는, 예열온도를 높여두고 화학적 반응성(반응 속도)을 높이는 등으로 성장을 억제할 수 있다. 후자의 성장에 있어서는, CVD가 완결된 후 조속히 냉각, 희석 등을 실시하고, 고온 체류 시간을 최대한 줄임으로써 소결 등에 의한 성장을 억제할 수 있다. There are two types of growth mechanisms of particles in the gas phase method, one of which is CVD (chemical vapor growth), and the other is growth by collision (merging) or sintering of particles. In order to obtain the ultrafine titanium oxide for the purpose of the present invention, all of these growth times must be shortened. That is, in the growth of electrons, the growth can be suppressed by increasing the preheating temperature and increasing the chemical reactivity (reaction rate). In the latter growth, growth by sintering or the like can be suppressed by cooling, diluting or the like immediately after completion of CVD and minimizing the high temperature residence time as much as possible.

본 발명에 있어서는, 4염화 티탄을 함유하는 가스를 산화성 가스로 고온 산화함에 따라 산화 티탄을 제조하는 기상법에 있어서, 4 염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 각각 500℃ 이상으로 예열해 둠으로써, CVD의 성장을 억제할 수 있고, BET 비표면적이 3m2/g∼200m2/g인 산화 티탄 미립자를 얻을 수 있다는 것을 밝혀내었다.In the present invention, in the gas phase method for producing titanium oxide by oxidizing a gas containing titanium tetrachloride to an oxidizing gas at high temperature, by preheating the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas to 500 ° C. or higher, respectively, has been found that it is possible to inhibit the growth of CVD and, BET specific surface area of 3m 2 / g~200m 2 / g can be obtained in the titanium oxide fine particles.

또한 본 발명의 산화 티탄 미립자는 부정형 또는 비구상 입자로 이루어지며, 종래 기술 특개평1-145307호 공보에 개시한 바와 같은 구상의 입자와는 다르다 (실시례 2에 있어서 얻어지는 산화 티탄 입자의 투과형 전자 현미경 사진을 참조). In addition, the titanium oxide fine particles of the present invention are composed of amorphous or non-spherical particles, and are different from spherical particles as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-45307 (transmission electron microscope of titanium oxide particles obtained in Example 2). See photo).

원료가 되는 4염화 티탄을 함유하는 가스는, 상기 가스 중 4염화 티탄 농도가 10용량%∼100용량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20용량%∼100용량%이다. 4염화 티탄 농도가 10용량% 이상인 가스를 원료로서 사용하면, 균일 핵의 발생이 많아지거나, 또는 반응성이 높아지기 때문에, CVD 지배에 의한 성장한 입자가 형성되기 어려워, 입도 분포가 좁은 입자가 얻어진다. The gas containing titanium tetrachloride as a raw material preferably has a concentration of titanium tetrachloride in the gas of 10% by volume to 100% by volume, more preferably 20% by volume to 100% by volume. When a gas having a titanium tetrachloride concentration of 10% by volume or more is used as a raw material, the generation of uniform nuclei or reactivity increases, making it difficult to form grown particles by CVD domination, thereby obtaining particles having a narrow particle size distribution.

또한 4 염화 티탄을 함유하는 가스 중의 4 염화 티탄을 희석하는 가스는 4 염화 티탄과 반응하지 않고 또한 산화되지 않는 것을 선택하여야 한다. 구체적으로는, 바람직한 희석 가스로서, 질소, 아르곤 등을 들 수 있다. It is also to be chosen that the gas which dilutes titanium tetrachloride in the gas containing titanium tetrachloride does not react with and is not oxidized with titanium tetrachloride. Specifically, nitrogen, argon, etc. are mentioned as a preferable dilution gas.

4염화 티탄을 함유하는 가스와 산화성 가스의 예열온도는 동일 온도이든 다른 온도이든 무방하나, 각각 500℃ 이상인 것이 필요하고, 바람직하게는 800℃이상이다. 단, 각각의 가스의 예열온도 차는 작을수록 좋지만, 목적으로 하는 입자 사이즈에 의한 예열온도 차는 300℃를 넘지 않는 범위에서 선택 하면 된다. 예열온도가 500℃ 보다 낮으면, 균일 핵의 발생이 적고, 또한 반응성이 낮기 때문에, 얻어지는 입자상 산화 티탄의 입도 분포는 넓어진다. 한편, 상기 예열온도는 아래의 반응 온도 이하이면 충분하다. The preheating temperature of the gas containing titanium tetrachloride and the oxidizing gas may be the same or different, but each must be at least 500 ° C, preferably at least 800 ° C. However, the smaller the preheating temperature difference of each gas is, the better, but the preheating temperature difference depending on the target particle size may be selected within a range not exceeding 300 ° C. When the preheating temperature is lower than 500 ° C., since the generation of uniform nuclei is less and the reactivity is low, the particle size distribution of the particulate titanium oxide obtained is widened. On the other hand, the preheating temperature is sufficient if the reaction temperature below.

4 염화 티탄을 함유하는 가스와 산화성 가스를 반응관에 도입할 때의 유속은 10m/초 이상인 것이 바람직하다. 유속을 올리면, 양자의 가스의 혼합이 촉진되기 때문이다. 반응관에의 가스의 도입 온도가 500℃이상이면, 혼합과 동시에 반응은 완결되기 때문에 균일 핵의 발생이 증진되고, 또한, CVD 지배에 의한 성장한 입자가 형성되는 존을 짧게 할 수 있다. It is preferable that the flow velocity at the time of introducing the gas containing titanium tetrachloride and an oxidizing gas into a reaction tube is 10 m / sec or more. This is because increasing the flow rate promotes mixing of the gases. When the temperature of gas introduction into the reaction tube is 500 ° C or higher, the reaction is completed at the same time as mixing, so that the generation of uniform nuclei is enhanced and the zone in which grown particles are formed by CVD domination can be shortened.

본 발명에 있어서는, 반응관에 도입된 가스가 충분히 혼합되도록, 원료 가스가 반응관에 도입되는 것이 바람직하다. 가스가 충분하게 혼합되면, 반응관내에서의 가스의 유체 상태에 관하여 특별한 제한은 없지만, 바람직하게는, 예를 들면, 난류가 생기는 유체 상태이다. 또한 소용돌이 류가 존재하여도 된다. 상술한 예열온도 차가 있으면 반응관에 도입되는 가스의 난류 또는 소용돌이류가 생기는 경우가 있어 좋다.In the present invention, the source gas is preferably introduced into the reaction tube so that the gas introduced into the reaction tube is sufficiently mixed. If the gases are sufficiently mixed, there is no particular limitation as to the fluid state of the gas in the reaction tube, but it is preferably a fluid state in which turbulence occurs, for example. Swirl streams may also be present. If there is a difference in the preheating temperature described above, turbulence or vortex flow of the gas introduced into the reaction tube may occur.

또한, 원료 가스를 반응관에 도입하는 도입 노즐로서는, 동축 평행류, 사교류, 십자류 등을 부여하는 노즐이 채용되지만, 이들에 한정되지 않는다. 일반적으로 동축 평행류 노즐는, 사교류나 십자류를 부여하는 노즐에 비하여 혼합의 정도는 어느 정도 떨어지나, 구조가 간단하므로 설계상 바람직하게 사용된다. Moreover, although the nozzle which provides coaxial parallel flow, cross flow, cross flow, etc. is employ | adopted as an introduction nozzle which introduces source gas into a reaction tube, it is not limited to these. In general, coaxial parallel flow nozzles have a somewhat lower degree of mixing than nozzles for providing cross flow and cross flow, but are preferably used in design because they have a simple structure.

예를 들면, 동축 평행류 노즐의 경우는, 내관에 4 염화 티탄을 함유하는 가스를 도입한다. 단, 내관지름은 50mm이하인 것이, 가스의 혼합이라는 관점에서 바람직하다. For example, in the case of a coaxial parallel flow nozzle, a gas containing titanium tetrachloride is introduced into the inner tube. However, the inner tube diameter is preferably 50 mm or less from the viewpoint of gas mixing.

본 발명에 있어서는, 반응관 내에 도입된 가스의 반응관 내에서의 유속은 가스의 혼합을 완전하게 하려면 큰 것이 바람직하고, 특히, 평균 유속 5m/초 이상인 것이 바람직하다. 반응관 내의 가스의 유속이 5m/초 이상이면, 반응관 내에서의 혼합을 충분히 할 수 있고, CVD 지배에 의한 성장한 입자의 발생이 적으며, 입도 분포가 넓은 입자가 생성되는 경우가 없다. In the present invention, the flow rate of the gas introduced into the reaction tube in the reaction tube is preferably large in order to completely mix the gas, and in particular, the average flow rate is preferably 5 m / sec or more. When the flow rate of the gas in the reaction tube is 5 m / sec or more, the mixing in the reaction tube can be sufficiently performed, the generation of grown particles due to CVD domination is small, and the particles having a wide particle size distribution are not produced.

반응관 내에서의 이 반응은 발열 반응이고, 반응 온도는 제조된 초미립자 산화 티탄의 소결온도보다 고온이다. 반응 장치로부터의 방열은 있지만, 반응 후, 급냉하지 않는 한 제조된 산화 티탄의 미립자는 소결이 진행되어, 성장한 입자가 되어 버린다. 본 발명에 있어서는, 반응관 내의 600℃를 넘는 고온 체류 시간은 3초 이하, 바람직하게는 1초 이하, 특히 바람직하게는 0.5초 이하로 하고, 그 후 급냉하는 것이 바람직하다. This reaction in the reaction tube is an exothermic reaction, and the reaction temperature is higher than the sintering temperature of the prepared ultrafine titanium oxide. Although there is heat radiation from the reaction apparatus, the fine particles of the produced titanium oxide are sintered unless they are rapidly cooled after the reaction, resulting in grown particles. In the present invention, the high temperature residence time exceeding 600 ° C in the reaction tube is 3 seconds or less, preferably 1 second or less, particularly preferably 0.5 seconds or less, and then quenched after that.

반응 후의 입자를 급냉하는 수단으로서는, 반응 후의 혼합물에 다량의 냉각 공기나 질소 등의 가스를 도입하거나, 물을 분무하거나 하는 것 등이 채용된다. As means for quenching the particles after the reaction, a large amount of cooling air or a gas such as nitrogen is introduced into the mixture after the reaction, or water is sprayed.

도1에 본 발명의 산화 티탄의 제조에 사용된, 동축 평행류 노즐을 구비한 반응관의 개략 모식도를 나타낸다. 4 염화 티탄을 함유하는 가스는 예열기(2)로 소정 온도까지 예열하고, 동축 평행류 노즐부(1)의 내관으로부터 반응관(3)에 도입된다. 산화성 가스는 예열기(2)로 소정 온도까지 예열하고, 동축 평행류 노즐부(1)의 외관으로부터 반응관(3)에 도입된다. 또한, 본 발명에 있어서는 각각 예열기(2)의 온도는 같거나, 다르거나 무방하다. 반응관 내(3)에 도입된 가스는 혼합되어 반응한 후, 냉각 가스로 급냉되고, 그 후, 버그 필터(4)로 보내져 미립자상 산화 티탄이 포집된다. Fig. 1 shows a schematic diagram of a reaction tube having a coaxial parallel flow nozzle used for producing the titanium oxide of the present invention. The gas containing titanium tetrachloride is preheated to the predetermined temperature by the preheater 2, and introduced into the reaction tube 3 from the inner tube of the coaxial parallel flow nozzle portion 1. The oxidizing gas is preheated to the predetermined temperature by the preheater 2 and introduced into the reaction tube 3 from the appearance of the coaxial parallel flow nozzle unit 1. In addition, in this invention, the temperature of the preheater 2 is the same, different, or respectively, respectively. The gas introduced into the reaction tube 3 is mixed and reacted, quenched with a cooling gas, and then sent to the bug filter 4 to collect particulate titanium oxide.

실시예Example

이하, 실시례를 사용하여 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들 실시례에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, although it demonstrates concretely using an Example, this invention is not limited to these Examples.

<실시례1>Example 1

농도 100%의 가스상 4 염화 티탄 11.8Nm3/시간 (N은 표준 상태, 즉 0℃, 760mmHg를 의미한다. 이하 동일)을 함유하는 가스를 1,000℃로, 8Nm3/시간의 산소 및 20Nm3/시간의 수증기의 혼합 가스를 1,000℃로 각각 예열하고, 동축 평행류 노즐을 사용하여, 각각 유속 49m/초, 60m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 반응은 도1에 도시하는 바와 같은 반응관을 사용하고, 동축 평행류 노즐 내관 지름은 20mm로 하고, 내관에 4 염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.Gas containing titanium tetrachloride 11.8Nm 3 / hour in concentration 100% (N stands for standard state, i.e. 0 ° C, 760mmHg. The same below) at 1,000 ° C, 8Nm 3 / hour of oxygen and 20Nm 3 / The mixed gas of steam of time was preheated to 1,000 degreeC, respectively, and it introduce | transduced into the reaction tube at the flow rates of 49 m / sec and 60 m / sec using the coaxial parallel flow nozzle, respectively. However, the reaction used the reaction tube as shown in FIG. 1, the coaxial parallel-flow nozzle inner tube diameter was 20 mm, and the gas containing titanium tetrachloride was introduce | transduced into the inner tube.

반응관의 내경은 100mm이고, 반응 온도 1,320℃에서의 관내 유속은 계산치로 10m/초이었다. 반응관 내의 고온 체류 시간이 0.3초 이하가 되도록, 반응 후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그필터를 사용하여 제조된 미립자상 분말을 포집한다. The inner diameter of the reaction tube was 100 mm, and the flow velocity in the tube at the reaction temperature of 1,320 ° C. was 10 m / sec. After the reaction, cooling air is introduced into the reaction tube so that the high temperature residence time in the reaction tube is 0.3 seconds or less, and thereafter, particulate powder produced using a Teflon bug filter is collected.

얻어진 산화 티탄 미립자는, BET 비표면적이 14m2/g인 미립자이었다. 또한 얻어진 산화 티탄 미립자에 대하여 레이저 회절식 입도 분포 측정법에 의하여 측정한 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90은, 0.8μm이고, 로진·램러식에서의 n치는 2.8이었다. 또한, n치는 레이저 회절에 있어서 얻어진 3점 데이타, D10, D50, D90을 각각 RR(로진·램러) 선도에 있어서 R=90%, 50%, 10%로 그리고, 그들 3점의 근사 직선으로부터 구하였다.The obtained titanium oxide fine particles were fine particles having a BET specific surface area of 14 m 2 / g. In addition, the 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measuring method for the obtained titanium oxide fine particles was 0.8 μm, and the n value in the rosin-lamellar type was 2.8. In addition, n-values were obtained by three points of data, D10, D50, and D90 obtained by laser diffraction, respectively, as R = 90%, 50%, and 10% in the RR (Rosin-Lambler) diagram, respectively. It was.

<실시례 2><Example 2>

가스상 4 염화 티탄 8.3Nm3/시간과 질소 6Nm3/시간을 혼합한 4염화 티탄을 함유하는 가스를 800℃로, 산소4Nm3/시간과 수증기15Nm3/시간을 혼합한 산화성 가스를 900℃에 각각 예열하고, 동축 평행류 노즐을 사용하여, 각각 유속 50m/초, 38m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 동축 평행류 노즐 내관 지름은 20mm으로 하고, 내관에 4 염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.Gas containing titanium tetrachloride mixed with gaseous titanium tetrachloride 8.3Nm 3 / hour and nitrogen 6Nm 3 / hour is 800 ° C, and an oxidizing gas with oxygen 4Nm 3 / hour and water vapor 15Nm 3 / hour is mixed at 900 ° C. Each was preheated and introduced into the reaction tube at a flow rate of 50 m / sec and 38 m / sec, respectively, using a coaxial parallel flow nozzle. However, the coaxial parallel flow nozzle inner tube diameter was 20 mm, and the gas containing titanium tetrachloride was introduce | transduced into an inner tube.

반응관의 내경은 100mm이고, 반응온도 1,200℃에 있어서 관내 유속은 계산치로 8m/초이었다. 반응관 내의 고온 체류 시간이 0.2초 이하가 되도록, 반응후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그 필터를 사용하여 미립자 분말을 포집하였다. The inner diameter of the reaction tube was 100 mm, and the flow velocity in the tube was 8 m / sec at a calculated temperature of 1,200 占 폚. After reaction, cooling air was introduce | transduced into a reaction tube so that the high temperature residence time in a reaction tube might be 0.2 second or less, and the particulate powder was collected using the Teflon bug filter after that.

얻어진 산화 티탄 미립자는, BET 비표면적이 78m2/g인 미립자이었다. 또 얻어진 산화 티탄 미립자에 대하여, 레이저 회절식 입도 분포 측정법에 의하여 측정한 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포 지름 D90은 1.4μm이고, 실시례1과 같이 구한 로진·램러식에서의 n치는 2.1이었다.The obtained titanium oxide fine particles were fine particles having a BET specific surface area of 78 m 2 / g. For the obtained titanium oxide fine particles, the 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measuring method was 1.4 μm, and the n value in the rosin-lamellar formula obtained as in Example 1 was 2.1. .

또 얻어진 산화 티탄 미립자를 투과형 전자현미경(TEM)에 조사하자, 도2의 TEM 사진에 보이는 비구상 또는 부정형상의 입자가 관측되었다. When the obtained titanium oxide fine particles were irradiated with a transmission electron microscope (TEM), the non-spherical or irregular particle shown in the TEM photograph of FIG. 2 was observed.

<실시례3>Example 3

가스상 4 염화 티탄 4.7Nm3/시간과 질소16Nm3/시간을 혼합하여 이루어지는 4염화 티탄을 함유하는 가스를 1,100℃로, 공기 20Nm3/시간과 수증기 25Nm3/시간과 혼합하여 이루어지는 산화성 가스를 1,000℃로 각각 예열하고, 동축 평행류 노즐을 사용하여, 각각 유속 92m/초, 97m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 동축 평행류 노즐 내관지름은 20mm으로 하고, 내관에 4 염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.Gaseous titanium tetrachloride 4.7Nm 3 / hour and nitrogen 16Nm 3 / hour mixed with the gas containing titanium tetrachloride comprising the 1,100 ℃, air 20Nm 3 / hour and water vapor 25Nm 3 / hour and mixed with an oxidizing gas comprising 1,000 Each was preheated to ° C and introduced into the reaction tube at a flow rate of 92 m / sec and 97 m / sec, respectively, using a coaxial parallel flow nozzle. However, the coaxial parallel flow nozzle inner tube diameter was 20 mm, and the gas containing titanium tetrachloride was introduce | transduced into an inner tube.

반응관의 내측 치수는 100mm이고, 반응 온도 1,250℃에서의 관내 유속은 계산치로 13m/초이었다. 반응관 내에 있어서 고온 체류 시간이 0.2초가 되도록, 반응 후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그 필터를 사용하여 미립자 분말을 포집한다. The inner dimension of the reaction tube was 100 mm, and the flow velocity in the tube at the reaction temperature of 1,250 ° C. was 13 m / sec. After reaction, cooling air is introduce | transduced into a reaction tube so that high temperature residence time may be 0.2 second in a reaction tube, and fine particle powder is collected using a Teflon bug filter after that.

얻어진 산화 티탄 미립자는, BET상 비표면적이 115m2/g인 미립자이었다. 또한 얻어진 산화 티탄 미립자에 대하여, 레이저 회절식 입도 분포 측정법으로 측정한 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포 지름 D90은 2.1μm이고, 실시례1과 같이 하여 구한 로진·램러식에서의 n치는 1.8이었다.The obtained titanium oxide microparticles | fine-particles were microparticles | fine-particles whose BET phase specific surface area is 115 m <2> / g. The titanium oxide fine particles thus obtained had a 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 of 2.1 μm in the particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measuring method, and the n value in the rosin-lamellar formula obtained as in Example 1 was 1.8. .

<비교례1><Comparative Example 1>

농도 100%의 가스상 4 염화 티탄 11.8Nm3/시간을 400℃로, 산소 8Nm3/시간과 수증기 20Nm3/시간을 혼합한 산화성 가스를 850℃로 각각 예열하고, 동축 평행류 노즐을 사용하여, 각각 유속 26m/초, 40m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 동축 평행류 노즐 내관 지름은 20mm으로 하고, 내관에 4 염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.The gaseous titanium tetrachloride 11.8Nm 3 / hour of the concentration of 100% to 400 ℃, respectively preheat the oxidizing gas is a mixture of oxygen 8Nm 3 / hour and water vapor 20Nm 3 / hour to 850 ℃, and using a coaxial parallel flow nozzle, The reaction tubes were introduced at a flow rate of 26 m / sec and 40 m / sec, respectively. However, the coaxial parallel flow nozzle inner tube diameter was 20 mm, and the gas containing titanium tetrachloride was introduce | transduced into an inner tube.

반응관의 안쪽 치수는 100mm이고, 반응 온도 680℃에서의 관내 유속은 계산치로 5.6m/초였다. 반응관 내에서의 고온 체류 시간이 0.3초 이하가 되도록, 반응 후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그 필터를 사용하여 입자 분말을 포집한다. The inner dimension of the reaction tube was 100 mm, and the flow velocity in the tube at the reaction temperature of 680 ° C. was 5.6 m / sec. After the reaction, cooling air is introduced into the reaction tube so that the high temperature residence time in the reaction tube is 0.3 seconds or less, and thereafter, particle powder is collected using a Teflon bug filter.

얻어진 산화 티탄 입자는, BET 비표면적이 8m2/g의 입자이었다. 또 얻어진 산화 티탄 입자에 대하여, 레이저 회절식 입도 분포 측정법에 의하여 측정한 입도 분포에 있어서 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90은 11μm이고, 실시례1과 마찬가지로 하여 구한 로진·램러식에서의 n치는 1.1이었다.The obtained titanium oxide particles were particles having a BET specific surface area of 8 m 2 / g. In the particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measurement method, the obtained titanium oxide particles had a 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 of 11 µm, and the n value in the rosin-lamer's equation obtained in the same manner as in Example 1 was 1.1. .

이 값은, 실시례1과 비교하면 1차, 2차 입경 모두 크고, 또한 입도 분포가 넓어져 있다. Compared with Example 1, this value is larger in both primary and secondary particle diameters, and the particle size distribution is wider.

<비교례2><Comparative Example 2>

농도 100%의 가스상 4염화 티탄 11.8Nm3/시간을 1,000℃로, 산소 8Nm3/시간과 수증기 20Nm3/시간을 혼합한 산화성 가스를 1,000℃로 각각 예열하고, 동축 평행류 노즐을 사용하여, 각각 유속 5.4m/초, 23m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 동축 평행류 노즐 내관 지름은 60mm로 하고, 내관에 4 염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.Each preheated gaseous titanium tetrachloride 11.8Nm 3 / hour of the concentration of 100% to 1,000 ℃, the oxidizing gas is mixed with oxygen 8Nm 3 / hour and water vapor 20Nm 3 / hour to 1,000 ℃, and using a coaxial parallel flow nozzle, The reaction tubes were introduced at flow rates of 5.4 m / sec and 23 m / sec, respectively. However, the coaxial parallel flow nozzle inner tube diameter was 60 mm, and the gas containing titanium tetrachloride was introduce | transduced into an inner tube.

반응관의 내측 치수는 100mm이고, 반응 온도 1,320℃에서의 관내 유속은 계산치로 10m/초이었다. 반응관 내에서의 고온 체류 시간이 0.3초 이하가 되도록, 반응 후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그 필터를 사용하여 입자 분말을 포집한다. The inner dimension of the reaction tube was 100 mm, and the flow velocity in the tube at the reaction temperature of 1,320 ° C. was 10 m / sec. After the reaction, cooling air is introduced into the reaction tube so that the high temperature residence time in the reaction tube is 0.3 seconds or less, and thereafter, particle powder is collected using a Teflon bug filter.

얻어진 산화 티탄 입자는, BET 비표면적이 8m2/g의 입자이었다. 또한 얻어진 산화 티탄 입자에 대해서, 레이저 회절식 입도 분포 측정법에 의하여 측정한 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포 지름 D90은 2.3μm이고, 실시례1과 같이 하여 구한 로진·램러식에서의 n치는 1.6이었다.The obtained titanium oxide particles were particles having a BET specific surface area of 8 m 2 / g. For the titanium oxide particles thus obtained, the 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measuring method was 2.3 μm, and the n value in the rosin-lamer's equation obtained in the same manner as in Example 1 was 1.6. It was.

이 값은, 실시례1과 비교하면 1차, 2차 입경이 모두 크고, 또한 입도 분포가 넓어져 있다. Compared with Example 1, this value is larger in both the primary and secondary particle diameters, and the particle size distribution is wider.

<비교례 3><Comparative Example 3>

농도 100%의 가스상 4 염화 티탄 11.8Nm3/시간을 1,000℃로, 산소 8Nm3/시간과 수증기 20Nm3/시간을 혼합한 산화성 가스를 1, 000℃로 각각 예열하고, 동축 평행류 노즐을 사용하고, 각각 유속49m/초, 32m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 동축 평행류 노즐 내관지름은 20mm으로 하여, 내관에는 4염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.The gaseous titanium tetrachloride 11.8Nm 3 / hour of the concentration of 100% to 1,000 ℃, and respectively preheat the oxidizing gas is mixed with oxygen 8Nm 3 / hour and water vapor 20Nm 3 / hour in 1, 000 ℃, using a coaxial parallel flow nozzle And introduced into the reaction tube at a flow rate of 49 m / sec and 32 m / sec, respectively. However, the inner tube diameter of the coaxial parallel flow nozzle was set to 20 mm, and a gas containing titanium tetrachloride was introduced into the inner tube.

반응관의 내경은 100mm이고, 반응 온도 1, 320℃에서의 관내 유속은 계산치로 14m/초이었다. 반응관 내에 있어서 고온 체류 시간이 2초가 되도록, 반응 후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그 필터를 사용하여 입자 분말을 포집한다.. The inner diameter of the reaction tube was 100 mm, and the flow velocity in the tube at the reaction temperature of 1,320 ° C. was 14 m / sec. After the reaction, cooling air is introduced into the reaction tube so that the high temperature residence time is 2 seconds in the reaction tube, and thereafter, particle powder is collected using a Teflon bug filter.

얻어진 산화 티탄 입자는, BET 비표면적이 8m2/g의 입자이었다. 또 얻어진 산화 티탄 입자에 대해서, 레이저 회절식 입도 분포 측정법에 의하여 측정한 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포경 D90은 1.8μm이고, 실시례1와 동일하게 하여 구한 로진·램러식에서의 n치는 2.0이었다.The obtained titanium oxide particles were particles having a BET specific surface area of 8 m 2 / g. For the titanium oxide particles thus obtained, the 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measurement method was 1.8 µm, and the n value in the rosin-lamellar equation obtained in the same manner as in Example 1 was obtained. It was 2.0.

이 값은, 실시례1과 비교하면 1차, 2차 입경은 모두 크고, 또한 입도 분포가 넓어져 있다. Compared with Example 1, this value is larger in both primary and secondary particle diameters, and the particle size distribution is wider.

<비교례4><Comparative Example 4>

농도 100%의 가스상 4 염화 티탄 11.8Nm3/시간을 1,000℃로, 산소 8Nm3/시간과 수증기 20Nm3/시간을 혼합한 산화성 가스를 1,000℃로 각각 예열하고, 동축 평행 노즐을 사용하여, 각각 유속 49m/초, 60m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 동축 평행류 노즐 내관지름은 20mm으로 하고, 내관에 4 염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.The gaseous titanium tetrachloride 11.8Nm 3 / hour of the concentration of 100% to 1,000 ℃, respectively preheat the oxidizing gas is mixed with oxygen 8Nm 3 / hour and water vapor 20Nm 3 / hour to 1,000 ℃, and using a coaxial parallel nozzle, respectively, A flow rate of 49 m / sec and 60 m / sec was introduced into the reaction tube. However, the coaxial parallel flow nozzle inner tube diameter was 20 mm, and the gas containing titanium tetrachloride was introduce | transduced into an inner tube.

반응관의 내경은 250mm이고, 반응 온도 1,320℃에 있어서 관내 유속은 계산값으로 1.6m/초이었다. 반응관 내에서의 고온 체류 시간이 0.3초 이하가 되도록, 반응 후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그 필터를 사용하여 입자 분말을 포집한다.. The inner diameter of the reaction tube was 250 mm, and the flow velocity in the tube was 1.6 m / sec at a calculated value of 1,320 占 폚. After the reaction, cooling air is introduced into the reaction tube so that the high temperature residence time in the reaction tube is 0.3 seconds or less, and thereafter, particle powder is collected using a Teflon bug filter.

얻어진 산화 티탄 입자는, BET 비표면적이 9m2/g의 입자이었다. 또 얻어진 산화 티탄에 대해서, 레이저 회절식 입도 분포 측정법에 의하여 측정한 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90은 4.2μm이고, 실시례 1과 같이 구한 로진·램러식에서의 n치는 1.4이었다.The obtained titanium oxide particles were particles having a BET specific surface area of 9 m 2 / g. Moreover, about the obtained titanium oxide, 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution measured by the laser diffraction type particle size distribution measuring method was 4.2 micrometer, n value in the rosin-lambler formula calculated like Example 1 was 1.4.

이 값은, 실시례1과 비교하면 1차, 2차 입자 지름 모두 크고, 또한 입도 분포가 넓어져 있다. Compared with Example 1, this value is larger in both the primary and secondary particle diameters, and the particle size distribution is wider.

<비교례5><Comparative Example 5>

농도 100%의 가스상 4염화 티탄 11.8Nm3/시간을 400℃로, 산소 8Nm3/시간과 수증기 20Nm3/시간을 혼합한 산화성 가스를 500℃로 각각 예열하고, 동축 평행 노즐을 사용하여, 각각 유속 46m/초, 40m/초로 반응관에 도입하였다. 단, 동축 평행류 노즐 내관 지름은 15mm으로 하고, 내관에 4염화 티탄을 함유하는 가스를 도입하였다.The gaseous titanium tetrachloride 11.8Nm 3 / hour of the concentration of 100% to 400 ℃, respectively preheat the oxidizing gas is mixed with oxygen 8Nm 3 / hour and water vapor 20Nm 3 / hour to 500 ℃, and using a coaxial parallel nozzle, respectively, It was introduced into the reaction tube at a flow rate of 46 m / sec and 40 m / sec. However, the coaxial parallel flow nozzle inner tube diameter was 15 mm, and the gas containing titanium tetrachloride was introduce | transduced into an inner tube.

반응관의 내경은 100mm이고, 반응온도 550℃에서의 관내 유속은 계산치로 5.3m/초였다. 반응관 내에서의 고온 체류 시간이 0.3초 이하가 되도록, 반응 후 냉각 공기를 반응관에 도입하고, 그 후, 테프론제 버그 필터를 사용하여 입자 분말을 포집한다. The inner diameter of the reaction tube was 100 mm, and the flow velocity in the tube at the reaction temperature of 550 ° C. was 5.3 m / sec. After the reaction, cooling air is introduced into the reaction tube so that the high temperature residence time in the reaction tube is 0.3 seconds or less, and thereafter, particle powder is collected using a Teflon bug filter.

얻어진 산화 티탄 입자는, BET 비표면적이 7m2/g의 입자이었다. 또 얻어진 산화 티탄 입자에 대하여, 레이저 회절식 입도 분포 측정법에 의하여 측정한 입도 분포에서의 90% 누적 중량 입도 분포 지름 D90은 15μm이고, 실시례1과 같이 구한 로진·램러식에서의 n치는 0.9이었다.The obtained titanium oxide particles were particles having a BET specific surface area of 7 m 2 / g. Moreover, about the obtained titanium oxide particle, 90% cumulative weight particle size distribution diameter D90 in the particle size distribution measured by the laser diffraction type particle size distribution measuring method was 15 micrometers, and n value in the rosin-lambler formula calculated like Example 1 was 0.9.

이 값은, 실시례1과 비교하면 1차, 2차 입경이 모두 크고, 또한 입도 분포가 넓어져 있다. Compared with Example 1, this value is larger in both the primary and secondary particle diameters, and the particle size distribution is wider.

이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 4 염화 티탄을 산화성 가스로 고온 산화함으로써 산화 티탄을 제조하는 기상법에 있어서, 4 염화 티탄을 함유하는 가스 및 산화성 가스를 각각 500℃ 이상으로 예열한 후 반응관에 공급하여 반응시킴으로써, 미립자상으로 분산성이 우수한, BET 비표면적이 3∼200m2/g인 미립자상 산화 티탄, 특히 BET 비표면적이 5∼200m2/g, 또한 BET 비표면적이 10∼200m2/g인 초미립자상 산화 티탄을 얻을 수 있었다.As described above, according to the present invention, in the gas phase method of producing titanium oxide by high temperature oxidation of titanium tetrachloride with an oxidizing gas, a gas containing titanium tetrachloride and an oxidizing gas are respectively preheated to 500 ° C. or higher. by reacting the then supplied to the reaction tube, the fine particles onto the dispersibility is excellent, BET specific surface area of 3~200m 2 / g of microparticulate titanium oxide, especially having a BET specific surface area 5~200m 2 / g, a BET specific surface area also Ultrafine particulate titanium oxide of 10 to 200 m 2 / g was obtained.

또한, 본 발명의 미립자상 산화 티탄은 입도 분포가 샤프하고, 친수성 용매에 대한 분산성이 우수하므로, 해쇄 공정 등이 불필요하거나 또는 매우 경미한 설비로 할 수 있어, 공업적으로 대단히 큰 실용적 가치를 가지는 것이다. In addition, since the particulate titanium oxide of the present invention has a sharp particle size distribution and excellent dispersibility in hydrophilic solvents, a disintegration step or the like is unnecessary or very light, and has a very large practical value. will be.

본 발명은 그 본질적 특징으로부터 일탈하지 아니하고 다른 특정 실시태양으로 실시할 수도 있다. 따라서, 본 실시 형태는 모든 점에 있어서 예시적인 것이며, 한정적이 아니고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 첨부한 청구항에 의하여 개시되는 것이며, 따라서 청구항의 균등 범위 내에 들어가는 모든 변경은 모두 본 발명에 포함되는 것이다. The invention may be practiced in other specific embodiments without departing from its essential features. Accordingly, the present embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is to be described by the appended claims rather than the foregoing description, and therefore, all modifications falling within the scope of equivalents of the claims are the present invention. It is included in.

도1은 동축 평행류 노즐을 구비한 반응관의 개략 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a reaction tube having a coaxial parallel flow nozzle.

도2는 실시례2에 있어서 얻어진 산화 티탄의 TEM 사진이다. FIG. 2 is a TEM photograph of titanium oxide obtained in Example 2. FIG.

Claims (2)

BET 비표면적이 3m2/g 내지 200m2/g이고, 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90이 2.2μm 이하인 산화 티탄 미립자.Titanium oxide fine particles having a BET specific surface area of 3 m 2 / g to 200 m 2 / g and a 90% cumulative weight particle size distribution diameter D 90 of 2.2 μm or less. BET 비표면적이 3m2/g 내지 200m2/g이고, 90% 누적 중량 입도 분포지름 D90이 2.2μm 이하인 산화 티탄 미립자를 함유하는 조성물.A composition containing titanium oxide fine particles having a BET specific surface area of 3 m 2 / g to 200 m 2 / g and a 90% cumulative weight particle size distribution diameter D 90 of 2.2 μm or less.
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