KR101752170B1 - Dispersion sol of rutile titanium dioxide and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 티타늄 전구체를 물과 산의 존재하에서 상온 또는 수열하에서 졸겔 반응시켜 생성된 분말 산화티탄을 알코올 용매하에서 밀링함으로써 제조되는 고굴절 및 저광촉매 특성을 갖는 고분산된 루타늄계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a highly dispersed ruthenium-based titanium dioxide nanodispersed sol having a high refractive index and a low photocatalytic property, prepared by milling a titanium precursor in the presence of water and under a sol-gel reaction at room temperature or under hydrothermal conditions, And a method for producing the same.
Description
본 발명은 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 티타늄 전구체를 물과 산의 존재하에서 상온 또는 수열하에서 졸겔 반응시켜 생성된 분말 산화티타늄을 알코올 용매하에서 밀링함으로써 제조되는, 고굴절 및 저광촉매 특성을 갖는 고분산된 루타늄계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸 및 이의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a rutile-based titanium dioxide nanodispersion sol, and more particularly, to a rutile-based titanium dioxide nanodispersion sol, and more particularly, to a rutile-based titanium dioxide nanodispersion sol which is produced by milling a powdered titanium oxide produced by subjecting a titanium precursor to sol- gel reaction at room temperature or under hydrothermal conditions in the presence of water and acid, A highly dispersed ruthenium-based titanium dioxide nanodispersed sol having high refractive index and low photocatalytic properties, and a method for producing the same.
티타늄 디옥사이드는 광촉매, 고굴절, 백색도 및 내식성과 같은 우수한 물성을 가지고 있어, 페인트, 광촉매, 화장품, 태양전지 등과 같은 분야에서 활발하게 활용되고 있으며, 이러한 우수한 물성을 지니는 티타늄 디옥사이드의 적용범위가 디스플레이용 고굴절 코팅소재로까지 확대되고 있다.Titanium dioxide has excellent physical properties such as photocatalyst, high refractive index, whiteness and corrosion resistance, and is actively used in fields such as paint, photocatalyst, cosmetics, and solar cell. The application range of titanium dioxide having such excellent properties is high refractive index Coating materials.
현재, 상기와 같은 티타늄 디옥사이드를 투명한 분산졸과 루타일계 결정구조로 제조한 예가 거의 없으며, 주로 나노입자가 응집된 분말형태로 제조되어 페인트 재료로 사용되고 있으며, 특히 고분산된 투명 분산졸을 제조하는 기술들은 아직 연구단계에 머물고 있는 실정이고, 투명 분산졸을 제조했다 하여도 농도가 낮아서 제조 공정상의 수율 및 분산안정성이 낮아서 경제적이지 못한 문제가 있다.At present, there is no example in which titanium dioxide as described above is prepared with a transparent dispersed sol and a rutile crystal structure. The nanoparticles are mainly prepared as aggregated powder and used as a paint material. In particular, Technologies have been still in the research stage, and even when a transparent dispersion sol is prepared, the concentration is low and the yield and dispersion stability in the manufacturing process are low, which is not economical.
대한민국 특허출원번호 제1998-28928호에서는 사염화티타늄 (TiCl4)으로부터 제조된 티타닐클로라이드(TiOCl2)를 단순히 가열함으로써 결정체가 자발적으로 균일침전을 일으키도록 하여 루타일상과 아나타제상의 생성비율을 조절하거나, 또는 상온과 같은 낮은 온도에서 합성반응을 시행하여 루타일상 TiO2 초미분체를 단분산구로 제조하는 방법에 대해 개시되어 있으나, 특별한 반응용기 없이 반응에 참여하는 물의 증발을 억제하지 않으면서도 순수한 루타일상을 얻을 수 있는 조건의 반응온도가 매우 낮기 때문에, 반응속도 자체가 매우 느리다는 단점을 가지고 있다.Korean Patent Application No. 1998-28928 discloses that by simply heating titanyl chloride (TiOCl 2 ) produced from titanium tetrachloride (TiCl 4 ), the crystalline body spontaneously undergoes uniform precipitation to control the ratio of formation of rutile phase and anatase phase , Or a low temperature such as room temperature to produce a ruta-TiO 2 ultrafine powder as a monodisperse. However, it has been disclosed that a pure rutile phase The reaction temperature itself is very low because the reaction temperature is very low.
대한민국 특허공개공보 제2004-0100732호에서는 졸-겔 방법을 통하여 고압에서 이산화티타늄 나노 입자를 제조하는 방법을 언급하고 있다. 상기 방법을 통해 안정한 분산 상태의 이산화티타늄 나노 입자를 제조할 수 있다. 그러한 이러한 방법은 상대적으로 공정이 고온 및 고압에서 수행하여야 하는 단점이 있고, 제조된 이산화티타늄 나노 입자를 건조한 후 분산 용매에 재분산 시, 입자 간의 뭉침이 발생하여, 안정한 졸을 형성하기 위해선 졸 내 고형분 함량이 매우 낮아야 하므로 실제 공정에 적용하기에 적합하지 못하다. Korean Patent Publication No. 2004-0100732 discloses a method for producing titanium dioxide nanoparticles at a high pressure through a sol-gel method. Titanium dioxide nanoparticles in a stable dispersion state can be prepared by the above method. Such a method has a disadvantage in that the process must be performed at a high temperature and a high pressure, and when the titanium dioxide nanoparticles are dried and redispersed in a dispersion solvent, the particles are agglomerated to form a stable sol. It is not suitable to be applied to an actual process because the solid content must be very low.
대한민국 특허공개공보 제2001-0028286호에는 졸-겔 방법을 통하여 상압에서 수(水)분산된 이산화티타늄 졸을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 상기 제조된 이산화티타늄 졸은 코팅막으로서 적용이 가능하나, 고굴절 하드 코팅막의 충전제로 이용하기에는 고형분의 함량이 너무 낮은 단점이 있다. 더욱이, 고형분의 함량을 높이기 위해 물을 제거하는 경우, 입자 간 응집이 발생하여 입자가 커지는 문제가 발생한다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0028286 discloses a method for producing a titanium dioxide sol dispersed in water at normal pressure through a sol-gel method. The titanium dioxide sol thus prepared is applicable as a coating film, but has a disadvantage in that the solid content is too low to be used as a filler in a high refractive index hard coating film. Furthermore, when water is removed to increase the solid content, agglomeration between particles occurs and particles become large.
따라서, 굴절률이 높고 투명특성이 우수하면서도 입자간의 뭉침이 발생하지 않아 안정한 졸을 형성하고, 반응속도가 빠르며, 제조공정이 간단하고 용이하면서 다양한 응용 분야에 적용할 수 있는 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸을 제조하는 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, a rutile-based titanium dioxide nano-dispersed sol can be applied to various application fields with high refractive index, excellent transparency, no agglomeration between particles, forming a stable sol, exhibiting a high reaction rate, There is a demand for development of a method for manufacturing a semiconductor device.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 아나타제계 티타늄 디옥사이드 나노 분산졸 또는 응집형 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노입자 분말형에 비하여 루타일계이면서 용매하에서 고분산된 분산졸로서 고굴절 및 저광촉매 특성을 지닌 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노 분산졸의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a titanium dioxide nanoparticle dispersion, which is rutile and highly dispersed in a solvent, compared with conventional anatase titanium dioxide nanodispersion sol or coagulated rutile titanium dioxide nanoparticle powder. And a process for producing a rutile-based titanium dioxide nano-disperse sol having high refractive index and low photocatalytic property as a dispersed sol.
또한, 본 발명의 목적은 루타일 결정상을 가지며, 고굴절 및 저광촉매 특성을 지닌 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a rutile-based titanium dioxide nano-disperse sol having rutile crystal phase and high refractive index and low photocatalytic properties.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:According to an aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a rutile titanium dioxide nanodispersed sol comprising the steps of:
1) 티타늄 전구체를 산의 존재하에 물 또는 알코올에 첨가하여, 상온(23±2℃) 또는 수열하에서 졸-겔 반응시켜 티타늄 디옥사이드 혼합액을 얻는 단계;1) adding a titanium precursor to water or an alcohol in the presence of an acid, and performing a sol-gel reaction at room temperature (23 ± 2 ° C) or under hydrothermal conditions to obtain a titanium dioxide mixed solution;
2) 상기 티타늄 디옥사이드 혼합액을 알코올로 희석한 후, 밀링하여 분산졸을 제조하는 단계.2) diluting the titanium dioxide mixed solution with alcohol, and then milling to prepare a dispersion sol.
상기 1) 단계에서 상기 티타늄 전구체는 티타늄테트라 이소프로폭사이드(titanium tetraisopropoxide; TTIP) 및 티타닐 클로라이드(TiOCl2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the step 1), the titanium precursor may be at least one selected from the group consisting of titanium tetraisopropoxide (TTIP) and titanyl chloride (TiOCl 2 ).
상기 1) 단계에서 상기 산은 질산, 황산, 염산 및 초산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the step 1), the acid may be at least one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and acetic acid.
상기 1) 단계에서 사용되는 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부틸알코올 및 이소부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The alcohol used in the step 1) may be one or more selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and isobutyl alcohol.
상기 1) 단계에서 상기 졸-겔 반응은 상온(23±2℃)에서 70∼80시간 교반하여 수행되는 것일 수 있다.In the step 1), the sol-gel reaction may be performed by stirring at room temperature (23 ± 2 ° C) for 70 to 80 hours.
상기 1) 단계에서 상기 졸-겔 반응은 수열하(40∼80℃)에서 20∼50시간 교반하여 수행되는 것일 수 있다.In the step 1), the sol-gel reaction may be performed under stirring (40 to 80 ° C) for 20 to 50 hours.
상기 1) 단계에서 수용성 고분자를 더 첨가할 수 있다.The water-soluble polymer may be further added in the step 1).
상기 수용성 고분자는 비이온, 음이온 및 양이온 수용성 고분자로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The water-soluble polymer may be at least one selected from non-ionic, anionic, and cationic water-soluble polymers.
상기 2) 단계에서 사용되는 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부틸알코올 및 이소부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The alcohol used in the step 2) may be at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and isobutyl alcohol.
상기 2) 단계에서 밀링은 비드 밀을 이용하고, 상기 비드밀의 지르코니아 비드 크기는 0.3mm 이하일 수 있다.In the step 2), the bead mill is used for milling, and the zirconia bead size of the bead mill may be 0.3 mm or less.
상기 2) 단계에서 밀링 시 분산제를 더 첨가할 수 있다.In the step 2), a dispersant may be further added during milling.
상기 분산제는 카르복시산염(RCOO-M+), 설폰산 염(RSO3 -M+), 황산에스테르 염(ROSO3 -M+), 인산에스테르 염(RPO3 -Na2 +), 암모늄 할로겐화물(R4N+Cl-), 폴리옥시에틸렌(-OCH2CH2O-), 글리콜산에톡실레이트라우릴에테르 및 스티렌-아크릴로니트릴의 공중합체일 수 있다.The dispersant may be selected from the group consisting of carboxylic acid salts (RCOO - M + ), sulfonic acid salts (RSO 3 - M + ), sulfuric acid ester salts (ROSO 3 - M + ), phosphoric acid ester salts (RPO 3 - Na 2 + ), ammonium halides R4N + Cl -), polyoxyethylene (-OCH 2 CH 2 O - may be a copolymer of acrylonitrile), Tra-ray lauryl ether, glycolic acid ethoxylate styrene.
본 발명의 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸은 본 발명에 따른 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법에 의해 제조되고, 티타늄 디옥사이드 입자는 루타일 결정상을 가지며, 단결정 크기가 8∼12nm이고, 평균 입경이 15∼70nm일 수 있다.The rutile titanium dioxide dispersed sol of the present invention is produced by the process for producing rutile titanium dioxide nanodispersed sol according to the present invention, wherein the titanium dioxide particles have a rutile crystal phase, a single crystal size of 8 to 12 nm, Lt; / RTI >
상기 티타늄 디옥사이드 나노분산졸은 티타늄 디옥사이드의 고형분의 함량이 1 내지 50중량%일 수 있다.The titanium dioxide nanodispersion sol may have a solid content of 1 to 50% by weight of titanium dioxide.
본 발명에 의하면, 간단하면서도 반응속도가 빠르고, 입자간의 뭉침없이 안정한 분산졸을 제조할 수 있는, 고굴절 및 고투명성의 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸의 제조방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a process for producing a rutile-type titanium dioxide dispersed sol having high refraction and high transparency, which is simple and has a high reaction speed and is capable of producing a stable dispersion sol without aggregation between particles.
또한, 본 발명에 의하면, 단결정의 크기 및 평균 입경이 작아 분산도가 우수하고, 고굴절 및 고투명성을 갖는 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸이 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a rutile titanium dioxide dispersion sol having a small size and an average particle diameter of a single crystal and having a high degree of dispersion and high transparency.
도 1은 실시예 1에 따른 티타늄 디옥사이드 분산졸의 제조공정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시예 1에 의해 제조된 티타늄 디옥사이드 분산졸의 XRD의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 의해 제조된 티타늄 디옥사이드 분산졸 중 티타늄 디옥사이드 입자의 TEM 사진이다.
도 4는 실시예 1과 비교예 4에 의해 제조된 티타늄 디옥사이드 분산졸의 사진이다.1 is a schematic view showing a process for producing a titanium dioxide dispersed sol according to Example 1;
2 is a graph showing the results of XRD of the titanium dioxide dispersed sol prepared in Example 1. Fig.
3 is a TEM photograph of the titanium dioxide particles in the titanium dioxide dispersed sol produced by Example 1. Fig.
4 is a photograph of the titanium dioxide dispersed sol prepared by Example 1 and Comparative Example 4. Fig.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구체예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 구체예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 발명의 구체예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. It is to be understood by one of ordinary skill in the art that the scope of the invention is to be fully understood and the invention is only defined by the scope of the claims.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 본 발명에 따른 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing the rutile-based titanium dioxide nano-disperse sol according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:The process for preparing the rutile based titanium dioxide nano-disperse sol according to the present invention may comprise the following steps:
1) 티타늄 전구체를 산의 존재하에 물 또는 알코올에 첨가하여, 상온(23±2℃) 또는 수열하에서 졸-겔 반응시켜 티타늄 디옥사이드 혼합액을 얻는 단계;1) adding a titanium precursor to water or an alcohol in the presence of an acid, and performing a sol-gel reaction at room temperature (23 ± 2 ° C) or under hydrothermal conditions to obtain a titanium dioxide mixed solution;
2) 상기 티타늄 디옥사이드 혼합액을 알코올로 희석한 후, 밀링하여 분산졸을 제조하는 단계.2) diluting the titanium dioxide mixed solution with alcohol, and then milling to prepare a dispersion sol.
상기 1) 단계에서 상기 티타늄 전구체는 티타늄테트라 이소프로폭사이드(titanium(Ⅳ) tetraisopropoxide; TTIP) 및 티타닐 클로라이드(TiOCl2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the step 1), the titanium precursor may be at least one selected from the group consisting of titanium tetraisopropoxide (TTIP) and titanyl chloride (TiOCl 2 ).
상기 1) 단계에서 상기 산은 포름산, 초산, 프로피온산, 부티르산, 락트산, 시트르산푸마르산 등의 유기산 또는 인산, 황산, 염산, 질산, 불화수소산, 클로로설폰산, 파라-톨루엔설폰산, 3염화초산, 폴리인산, 과염소산 등의 무기산도 가능하며, 바람직하게는 질산, 황산, 염산 및 초산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the step 1), the acid may be an organic acid such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, lactic acid, or citric acid fumaric acid, or an organic acid such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, chlorosulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, , Perchloric acid, and the like, and preferably at least one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and acetic acid.
상기 1) 단계에서 사용되는 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부틸알코올 및 이소부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The alcohol used in the step 1) may be one or more selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and isobutyl alcohol.
상기 1) 단계에서 졸-겔 반응은 티타늄 디옥사이드 분자 주변의 전자밀도가 저하되고, 전자와의 친화성이 커져 물과 반응이 쉽게 일어나 가수분해 속도가 증가하고, 친핵체의 공격을 쉽게 받아 응축반응이 빠르게 일어나 티타늄 디옥사이드 입자 간의 중합 반응이 일어나는 과정이다. 특히, 상기 1) 단계는 산의 존재하에 수행됨으로써 졸-겔 반응의 반응속도를 높일 뿐만 아니라, 산이 중합을 일으키는 해교제(peptidizing agent)로서 작용하게 된다.In the sol-gel reaction in the step 1), the electron density around the titanium dioxide molecule is lowered and the affinity with electrons is increased, so that the reaction with water is facilitated to increase the rate of hydrolysis. It is a process in which polymerization reaction occurs between titanium dioxide particles rapidly. Particularly, the step 1) is carried out in the presence of an acid, thereby not only increasing the reaction rate of the sol-gel reaction but also acting as a peptidizing agent for causing the acid to polymerize.
상기 1) 단계에서 상기 졸-겔 반응은 상온(23±2℃)에서 70∼80시간 교반하여 수행되는 것이 바람직한데, 70시간 미만이면 티타늄 옥사이드 입자들 간의 농축(condensation) 반응을 통한 응집에 의하여 입자의 크기가 커지거나, 단분산된 투명한 티타늄 디옥사이드 분산졸을 얻기 어려워 바람직하지 않고, 80시간을 초과하면 건조 공정이 너무 길어지고 미반응물 등이 잔류하여 단분산된 투명한 티타늄 디옥사이드 졸을 얻기 어렵거나 분산성이 악화되어 바람직하지 않다.In the step 1), the sol-gel reaction is preferably carried out by stirring at room temperature (23 ± 2 ° C) for 70 to 80 hours. When the reaction is less than 70 hours, condensation through condensation reaction It is not preferable to increase the particle size or to obtain a monodispersed transparent titanium dioxide dispersed sol. If it exceeds 80 hours, the drying process becomes too long, unreacted materials remain, and it is difficult to obtain a monodispersed transparent titanium dioxide sol The dispersibility is undesirably deteriorated.
상기 1) 단계에서 상기 졸-겔 반응은 수열하(40∼80℃)에서 20∼50시간 교반하여 수행되는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 결정 성장이 제대로 이루어지지 않거나, 분산성이 악화되어 물리적인 교반 등의 재처리 후에도 침전물이 발생가능하거나 입자의 크기가 너무 커져 바람직하지 않다.In the step 1), the sol-gel reaction is preferably carried out under stirring (40 to 80 ° C) for 20 to 50 hours. When the temperature is outside the range, the crystal growth is not properly performed or the dispersibility is deteriorated A precipitate may be generated even after reprocessing such as physical agitation or the particle size is too large.
상기 1) 단계에서의 교반속도는 특별히 제한이 없으나, 예를 들면 500∼600rpm으로 강한 교반 하에 혼합할 수 있다.The stirring speed in the above step 1) is not particularly limited, but it can be mixed under strong stirring at 500 to 600 rpm, for example.
상기 1) 단계에서 수용성 고분자를 더 첨가할 수 있는데, 상기 수용성 고분자는 초기 입자 크기 제어 및 응집을 방지하기 위한 것으로, 비이온, 음이온 및 양이온 수용성 고분자로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 그 구체예로는 비이온 수용성 고분자는 폴리비닐알코올(PVA), 폴리아크릴아민(PAAM) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP)일 수 있고, 상기 음이온 수용성 고분자는 폴리아크릴산, 폴리(스티렌설폰산)(PSSA), 폴리규산(PSiA) 및 폴리인산일 수 있으며, 상기 양이온 수용성 고분자는 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리아민 및 폴리아미드아민(PAMAM)일 수 있다.The water-soluble polymer may be one or more selected from non-ionic, anionic and cationic water-soluble polymers for preventing initial particle size control and aggregation, and specific examples thereof The nonionic water soluble polymer may be polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylamine (PAAM), and polyvinyl pyrrolidone (PVP), and the anionic water soluble polymer may be polyacrylic acid, poly (styrenesulfonic acid) (PSSA) , Polyacidic acid (PSiA) and polyphosphoric acid, and the cationic water-soluble polymer may be polyethyleneimine (PEI), polyamine and polyamideamine (PAMAM).
상기 2) 단계에서 사용되는 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부틸알코올 및 이소부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The alcohol used in the step 2) may be at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and isobutyl alcohol.
상기 (2) 단계에서 밀링은 비드 밀을 이용하고, 상기 비드 밀의 지르코니아 비드 크기는 0.3mm 이하인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 밀링이 제대로 이루어지지 않아 바람직하지 않다.In the step (2), the bead mill is used for milling, and the zirconia bead size of the bead mill is preferably 0.3 mm or less. If the bead mill is out of the range, milling is not properly performed.
<Q: 상기 지르코니아 비드 크기의 한정이유를 당소 임의대로 기재하였으니 이에 대하여 검토바랍니다.><Q: The reasons for limiting the size of the zirconia beads are described as optional.
상기 (2)단계에서 밀링시 밀링의 효과를 더욱 극대화하기 위해 분산제를 더 첨가할 수 있으며, 그 구체예로는 카르복시산염(RCOO-M+), 설폰산 염(RSO3 -M+), 황산에스테르 염(ROSO3 -M+), 인산에스테르 염(RPO3 -Na2 +), 암모늄 할로겐화물(R4N+Cl-), 폴리옥시에틸렌(-OCH2CH2O-), 글리콜산에톡실레이트라우릴에테르 및 스티렌-아크릴로니트릴의 공중합체일 수 있으나, 특별히 한정은 없다.In the step (2), a dispersant may be further added in order to further maximize the effect of milling at the time of milling. Specific examples thereof include a carboxylic acid salt (RCOO - M + ), a sulfonic acid salt (RSO 3 - M + (ROSO 3 - M + ), phosphate ester salt (RPO 3 - Na 2 + ), ammonium halide (R 4 N + Cl - ), polyoxyethylene (--OCH 2 CH 2 O - ), glycolic acid ethoxylate But are not limited to, copolymers of styrene-acrylonitrile and styrene-acrylonitrile.
본 발명에 따른 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸은 본 발명의 상기 제조방법에 의해 제조되고, 티타늄 디옥사이드 입자는 루타일 결정상을 가지며, 단결정 크기가 8∼12nm이고, 평균 입경이 15∼70nm일 수 있는데, 상기 범위를 벗어나면 고투명성을 갖는 분산졸을 얻을 수 없어 바람직하지 않다.The rutile titanium dioxide nano-disperse sol according to the present invention is produced by the above-described production method of the present invention, and the titanium dioxide particle has a rutile crystal phase, and can have a single crystal size of 8 to 12 nm and an average particle diameter of 15 to 70 nm If it is out of the above range, a dispersion sol having high transparency can not be obtained, which is not preferable.
상기 티타늄 디옥사이드 입자는 입자 분포가 좁은 단분산성(monodispersity)을 가지므로, 상기 단결정 크기 및 평균 입경의 범위를 갖는 티타늄 디옥사이드 입자를 알코올에 분산하더라도 입자의 뭉침 현상이 발생하지 않아 안정한 졸 형태를 유지할 수 있다.Since the titanium dioxide particles have monodispersity with narrow particle distribution, even if the titanium dioxide particles having the size of the single crystal and the average particle size are dispersed in the alcohol, the aggregation of the particles does not occur and the stable sol form can be maintained have.
상기 티타늄 디옥사이드 나노분산졸은 티타늄 디옥사이드의 고형분의 함량이 10 내지 50중량%일 수 있으며, 고농도로 분산이 가능하다.The titanium dioxide nanodispersion sol may have a solid content of 10 to 50% by weight of titanium dioxide, and may be dispersed at a high concentration.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
물성 측정Property measurement
1) 결정상 및 단결정의 크기(Dhkl)의 측정1) Measurement of crystal size and size of single crystals (D hkl )
티타늄 디옥사이드 입자에 대하여 Siemens사의 C5000 제품을 사용하여 XRD를 측정한 후, 단결정 크기는 하기 [수학식 1]인 쉐러 방정식(scherrer's equation)을 이용하여 연산하였다.Titanium dioxide particles were measured for XRD using a C5000 product from Siemens, and the size of the single crystal was calculated using the Scherrer's equation (Equation 1).
[수학식 1][Equation 1]
여기서, K는 0.9이고, λ는 0.15418nm이며, β는 FWHM이고, θ는 FWHM의 피크위치이다.Where K is 0.9, [lambda] is 0.15418 nm, [beta] is FWHM and [theta] is the peak position of FWHM.
2) 평균 입경(D50)2) Average particle diameter (D 50 )
티타늄 디옥사이드 입자의 입경은 Otsuka사의 ELSZ-1000 제품을 사용하여 광자상관법 또는 동적 광산란 (PCS - Photon Correlation Spectroscopy 또는 DLS - Dynamic Light Scattering) 방식으로 측정하였다. 시료는 에탄올 베이스에서 측정하였으며, 평균 입경(D50)은 메디안(Median)값을 사용하였다.The particle diameters of the titanium dioxide particles were measured by photon correlation or dynamic light scattering (PCS-Photon Correlation Spectroscopy or DLS-Dynamic Light Scattering) using ELSZ-1000 manufactured by Otsuka. Samples were measured on an ethanol base and the median particle size (D 50 ) was used.
실시예Example 1 One
500ml 플라스크에 HNO3 수용액 200ml에 티타늄(Ⅳ) 테트라이소프로폭사이드 50g을 첨가한 후 교반하였다. 상기 혼합액을 80℃에서 가열한 후, 500 내지 600rpm으로 24시간 동안 교반을 거쳐 루타일계 티타늄 디옥사이드 침전물을 얻었다. 상기 루타일계 티타늄 디옥사이드 침전물의 이온 전도도가 적어도 3μS/cm 이하가 될 때까지 증류수 및 에탄올로 원심분리를 사용하여 세척하였다. 다음으로, 세척된 루타일계 티타늄 디옥사이드는 에탄올 베이스에서 2중량%로 희석하였다. 250ml 용기에 상기 희석된 루타일계 티타늄 디옥사이드 졸 200g을 0.3mm 이하의 비드 크기를 갖는 지르코니아 비드로 2000 내지 3000rpm으로 1시간 동안 밀링하였다. 밀링 후, 얻어진 루타일계 티타늄 디옥사이드가 분산된 졸은 입도 분석기인 XRD, 마이크로 입도 분석기인 PSA 및 투과 전자 현미경인 TEM으로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1 및 도 2, 도 3 및 도 4에 나타내었다.In a 500 ml flask, 50 g of titanium (IV) tetraisopropoxide was added to 200 ml of an aqueous solution of HNO 3 , followed by stirring. The mixed solution was heated at 80 DEG C, and then stirred at 500 to 600 rpm for 24 hours to obtain a rutile-based titanium dioxide precipitate. The rutile titanium dioxide precipitate was washed with distilled water and ethanol using centrifugation until the ionic conductivity of the rutile titanium dioxide precipitate was at least 3 mu S / cm or less. Next, the washed rutile titanium dioxide was diluted to 2 wt% in the ethanol base. In a 250 ml vessel, 200 g of the diluted rutile based titanium dioxide sol was milled with zirconia beads having a bead size of 0.3 mm or less at 2000 to 3000 rpm for 1 hour. After the milling, the obtained sol dispersed with rutile titanium dioxide was analyzed by XRD (particle size analyzer), PSA (micro particle size analyzer) and TEM (transmission electron microscope). The crystal structure, the size and average particle size (D 50 ) The results are shown in Table 1 and Fig. 2, Fig. 3 and Fig.
실시예Example 2 2
에탄올 용매 200ml에 40% 농도의 티타늄(Ⅳ) 옥시클로라이드(TiOCl2)-염산 수용액 67g을 첨가하여 교반한 후, 500ml 플라스크에 넣고, 상기 수용액을 40℃에서 가열한 후, 500 내지 600rpm으로 48시간 동안 교반하여 용해한 다음, 숙성 과정을 거쳐 루타일계 티타늄 디옥사이드 침전물을 얻은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸을 제조하였으며, 상기에서 얻어진 분산졸은 XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.(IV) oxychloride (TiOCl 2 ) -hydrochloric acid aqueous solution of 40% concentration was added to 200 ml of ethanol solvent and stirred. Then, the mixture was placed in a 500 ml flask, and the aqueous solution was heated at 40 ° C and then heated at 500 to 600 rpm for 48 hours And then the solution was agitated and dissolved to obtain a rutile titanium dioxide precipitate. The rutile titanium dioxide dispersed sol was prepared in the same manner as in Example 1, and the dispersed sol thus obtained was analyzed by XRD. The crystal structure, the size of the single crystal and the average particle diameter (D 50 ) were measured. The results are shown in Table 1 below.
실시예Example 3 3
증류수 200ml에 40% 농도의 티타늄(Ⅳ) 옥시클로라이드-염산 수용액 67g을 첨가하여 교반한 후, 500ml 플라스크에 넣고, 상기 수용액을 80℃에서 가열한 후, 500 내지 600rpm으로 24시간 동안 교반하여 용해한 다음, 숙성 과정을 거쳐 루타일계 티타늄 디옥사이드 침전물을 얻은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸을 제조하였으며, 상기에서 얻어진 분산졸은 XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.67 g of a 40% strength titanium (IV) oxychloride-hydrochloric acid aqueous solution was added to 200 ml of distilled water and stirred. Then, the solution was placed in a 500 ml flask, and the aqueous solution was heated at 80 ° C and then dissolved by stirring at 500 to 600 rpm for 24 hours , A rutile-based titanium dioxide dispersed sol was prepared in the same manner as in Example 1, except that the rutile-based titanium dioxide precipitate was obtained through an aging process. The dispersed sol thus obtained was analyzed by XRD and the crystal structure, single crystal Size and average particle diameter (D 50 ) were measured. The results are shown in Table 1 below.
실시예Example 4 4
증류수 200ml에 40% 농도의 티타늄(Ⅳ) 옥시클로라이드-염산 수용액 67g을 첨가하여 교반한 후, 500ml 플라스크에 넣고, 상기 수용액을 25℃에서 가열한 후, 500 내지 600rpm으로 72시간 동안 교반하여 용해한 다음, 숙성 과정을 거쳐 루타일계 티타늄 디옥사이드 침전물을 얻은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸을 제조하였으며, 상기에서 얻어진 분산졸은 XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.67 g of a 40% strength titanium (IV) oxychloride-hydrochloric acid aqueous solution was added to 200 ml of distilled water, and the mixture was stirred in a 500 ml flask. The aqueous solution was heated at 25 ° C. and stirred at 500 to 600 rpm for 72 hours , A rutile-based titanium dioxide dispersed sol was prepared in the same manner as in Example 1, except that the rutile-based titanium dioxide precipitate was obtained through an aging process. The dispersed sol thus obtained was analyzed by XRD and the crystal structure, single crystal Size and average particle diameter (D 50 ) were measured. The results are shown in Table 1 below.
실시예Example 5 5
HNO3 수용액 대신에 프로피온산 수용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸을 제조하였으며, 상기에서 얻어진 분산졸은 XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A rutile-type titanium dioxide dispersed sol was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of propionic acid was used instead of the aqueous solution of HNO 3. The dispersion sol thus obtained was analyzed by XRD and the crystal structure, The particle diameter (D 50 ) was measured and the results are shown in Table 1 below.
실시예Example 6 6
실시예 1에서 상기 혼합액 제조를 위한 교반시 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 고분자 1g을 더 첨가하여 혼합액을 수득한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸을 제조하였으며, 상기에서 얻어진 분산졸은 XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A rutile-type titanium dioxide dispersed sol was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 g of a polyethylene oxide (PEO) polymer was further added during stirring for the preparation of the mixed solution in Example 1 to obtain a mixed solution, The crystal structure, the size and the average particle diameter (D 50 ) of the single crystal were measured, and the results are shown in Table 1 below.
실시예Example 7 7
실시예 1에서 상기 밀링 시 첨가제로 아크릴레이트 공중합체를 티타늄 디옥사이드 고형분 대비 10중량%를 더 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸을 제조하였으며, 상기에서 얻어진 분산졸은 XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A rutile titanium dioxide dispersed sol was prepared in the same manner as in Example 1, except that 10% by weight of the acrylate copolymer was added to the titanium dioxide solid content as the additive at the milling in Example 1, The obtained dispersion sol was analyzed by XRD, and the crystal structure, the size and the average particle diameter (D 50 ) of the single crystal were measured, and the results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 1 One
증류수 100ml에 98%의 티타늄테트라 이소프로폭사이드 0.1mol과 1M의 HNO3를 혼합한 후, 500ml 플라스크에 넣어 교반하였다. 상기 혼합액을 65℃에서 가열한 후, 500 내지 600rpm으로 2시간 동안 교반한 후, 180℃에서 24시간의 수열 과정을 거쳐 아나타제계 티타늄 디옥사이드 침전물을 얻었고, 이렇게 얻어진 분말은 XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.To 100 ml of distilled water, 0.1 mol of 98% titanium tetraisopropoxide and 1M of HNO 3 were mixed, and the mixture was stirred in a 500 ml flask. The mixed solution was heated at 65 ° C., stirred at 500 to 600 rpm for 2 hours, and subjected to hydrothermal treatment at 180 ° C. for 24 hours to obtain an anatase-type titanium dioxide precipitate. The powder thus obtained was analyzed by XRD, , The size of the single crystal and the average particle size (D 50 ) were measured. The results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 2 2
실시예 3에서 상기 용해 및 숙성 과정을 12시간 동안 수행한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 티타늄 디옥사이드 침전물을 제조하였고, 얻어진 침전물은 이온 전도도가 적어도 3μS/cm 이하가 될 때까지 증류수 및 에탄올로 원심분리를 사용하여 세척하고 건조하여 분말을 얻었다. 이렇게 얻어진 분말은 아나타제계 및 루타일계 티타늄 디옥사이드 구조로 얻어졌고, XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A titanium dioxide precipitate was prepared in the same manner as in Example 3, except that the dissolution and aging process was carried out for 12 hours in Example 3. The resulting precipitate was washed with distilled water and ethanol until the ionic conductivity became at least 3 mu S / cm or less ≪ / RTI > and dried to obtain a powder. The powder thus obtained was obtained by anatase and rutile titanium dioxide structures and analyzed by XRD. The crystal structure, the size and the average particle size (D 50 ) of the single crystal were measured, and the results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 3 3
실시예 3에서 상기 수용액을 80℃에서 가열한 후, 500 내지 600rpm으로 5시간 동안 교반한 다음, 12시간의 수열과정을 거치는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 티타늄 디옥사이드 침전물을 제조하였고, 얻어진 침전물은 이온 전도도가 적어도 3μS/cm 이하가 될 때까지 증류수 및 에탄올로 원심분리를 사용하여 세척하고 건조하여 분말을 얻었다. 이렇게 얻어진 분말은 아나타제계 티타늄 디옥사이드 구조로 얻어졌고, XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여 그 결과를, 하기 표 1에 나타내었다.A titanium dioxide precipitate was prepared in the same manner as in Example 3, except that the aqueous solution was heated at 80 ° C in Example 3, stirred at 500 to 600 rpm for 5 hours, and then subjected to hydrothermal treatment for 12 hours. The precipitate was washed with distilled water and ethanol using centrifugation until the ionic conductivity was at least 3 μS / cm and dried to obtain a powder. The powder thus obtained was obtained with an anatase type titanium dioxide structure and analyzed by XRD. The crystal structure, the size and the average particle diameter (D 50 ) of the single crystal were measured, and the results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 4 4
하기 표 1에 표시된 입경 크기를 갖는 루타일계 티타늄 디옥사이드 분말(듀폰사)을 에탄올 용매하에서 실시예 1과 동일한 조건으로 비드 밀링하여 루타일계 티타늄 디옥사이드 분산졸을 제조하였고, XRD로 분석하였으며, 결정상 구조, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.Rutile titanium dioxide powder (Du Pont) having a particle size shown in the following Table 1 was bead-milled under the same conditions as in Example 1 in an ethanol solvent to prepare a rutile-type titanium dioxide dispersed sol. The rutile titanium dioxide dispersed sol was analyzed by XRD, The size and average particle size (D 50 ) of the single crystal were measured, and the results are shown in Table 1 and FIG.
Example
Comparative Example
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 7에서 제조된 루타일계 티타늄 옥사이드 분산졸의 티타늄 옥사이드 입자는 비교예 1 내지 4에서 제조된 티타늄 디옥사이드 분말보다 결정상, 단결정의 크기 및 평균 입경(D50) 값이 작게 측정되어 분산도가 우수함을 알 수 있다.As can be seen from the above Table 1, the titanium oxide particles of the rutile-type titanium oxide dispersed sol prepared in Examples 1 to 7 had a larger crystal size and a larger average particle diameter than the titanium dioxide powder prepared in Comparative Examples 1 to 4 D 50 ) was measured to be small and it was found that the dispersion was excellent.
비교예 1에 의해 제조된 분산졸의 티타늄 디옥사이드 입자는 티타늄테트라 이소프로폭사이드의 전구체를 사용하여 아나타제 결정상으로 얻어졌다. The titanium dioxide particles of the dispersed sol prepared in Comparative Example 1 were obtained as anatase crystal phase using a precursor of titanium tetraisopropoxide.
비교예 2에 의해 제조된 분산졸의 티타늄 디옥사이드 입자는 아나타제/루타일 복합 결정으로 얻어졌으며, 단결정의 크기가 13.6nm로 실시예들에 의한 티타늄 디옥사이드 입자의 단결정 크기에 비해 2∼3nm 더 컸다.The titanium dioxide particle of the dispersion sol prepared in Comparative Example 2 was obtained as an anatase / rutile composite crystal. The size of the single crystal was 13.6 nm, which was 2 to 3 nm larger than the single crystal size of the titanium dioxide particles according to Examples.
비교예 3에 의해 제조된 분산졸의 티타늄 디옥사이드 입자는 단결정의 크기가 실시예에서 제조된 것보다 컸으며, 반응시간과 수열처리를 통하여 아타나제 결정상으로 얻어졌다.The titanium dioxide particles of the dispersed sol prepared in Comparative Example 3 were larger in size than the single crystals produced in the examples and were obtained as atanas crystal phase through reaction time and hydrothermal treatment.
비교예 4에서는 평균 입경이 194nm인 상용분말을 사용하여 밀링한 결과, 실시예 1보다 단결정의 크기가 2배 이상 큰 분산졸이 얻어졌다.In Comparative Example 4, milling was performed using a commercial powder having an average particle size of 194 nm. As a result, a dispersion sol having a size of a single crystal larger than that of Example 1 was obtained.
또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 경우, 고투명성의 티타늄 디옥사이드 분산졸이 얻어졌으나, 비교예 4의 경우, 불투명한 티타늄 디옥사이드 분산졸이 얻어졌음을 알 수 있다.Further, as shown in Fig. 4, in the case of Example 1, a highly transparent titanium dioxide dispersed sol was obtained, whereas in Comparative Example 4, an opaque titanium dioxide dispersed sol was obtained.
Claims (14)
방법:
1) 티타늄 전구체를 산의 존재하에 물 또는 알코올에 첨가하여, 상온(23±2
℃)에서 70~80시간 또는 40~80℃의 수열하에서 20~50시간 졸-겔 반응시켜 티타늄 디옥사이드 혼합액을 얻는 단계;
2) 상기 티타늄 디옥사이드 혼합액을 알코올로 희석한 후, 밀링하여 분산졸
을 제조하는 단계.
Preparation of rutile-based titanium dioxide nanodispersed sol, comprising the steps of:
Way:
1) adding a titanium precursor to water or alcohol in the presence of an acid,
Deg.] C for 70 to 80 hours or hydrothermal reaction at 40 to 80 [deg.] C for 20 to 50 hours to obtain a titanium dioxide mixed solution;
2) The above titanium dioxide mixed solution was diluted with alcohol and then milled to prepare dispersed sol
≪ / RTI >
상기 1) 단계에서 상기 티타늄 전구체는 티타늄테트라 이소프로폭사이드(titanium tetraisopropoxide; TTIP) 및 티타닐 클로라이드(TiOCl2)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the titanium precursor is at least one selected from the group consisting of titanium tetraisopropoxide (TTIP) and titanyl chloride (TiOCl 2 ) in the step 1 ).
상기 1) 단계에서 상기 산은 질산, 황산, 염산 및 초산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the acid in the step 1) is at least one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and acetic acid.
상기 1) 단계에서 사용되는 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부틸알코올 및 이소부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the alcohol used in step (1) is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and isobutyl alcohol.
상기 1) 단계에서 수용성 고분자를 더 첨가하는 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the water-soluble polymer is further added in the step 1).
상기 수용성 고분자는 비이온, 음이온 및 양이온 수용성 고분자로부터 선택되는 1종 이상인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the water-soluble polymer is at least one selected from non-ionic, anionic, and cationic water-soluble polymers.
상기 2) 단계에서 사용되는 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부틸알코올 및 이소부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the alcohol used in the step 2) is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and isobutyl alcohol.
상기 2) 단계에서 밀링은 비드 밀을 이용하고, 상기 비드밀의 지르코니아 비드 크기는 0.3mm 이하인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the bead mill is used for the milling in the step 2), and the zirconia bead size of the bead mill is 0.3 mm or less.
상기 2) 단계에서 밀링 시 분산제를 더 첨가하는 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.The method according to claim 1,
A method for producing a rutile-type titanium dioxide nano-disperse sol comprising the steps of:
상기 분산제는 카르복시산염(RCOO-M+), 설폰산 염(RSO3 -M+), 황산에스테르 염(ROSO3 -M+), 인산에스테르 염(RPO3 -Na2 +), 암모늄 할로겐화물(R4N+Cl-), 폴리옥시에틸렌(-OCH2CH2O-), 글리콜산에톡실레이트라우릴에테르 및 스티렌-아크릴로니트릴의 공중합체인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The dispersant may be selected from the group consisting of carboxylic acid salts (RCOO - M + ), sulfonic acid salts (RSO 3 - M + ), sulfuric acid ester salts (ROSO 3 - M + ), phosphoric acid ester salts (RPO 3 - Na 2 + ), ammonium halides R4N + Cl -), polyoxyethylene (-OCH 2 CH 2 O -) , Tra-ray lauryl ether ethoxylate glycolic acid and styrene copolymer of acrylonitrile rutile titanium dioxide ilgye method for producing a nano-dispersion sol.
A titanium dioxide particle produced by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 4 or 12 to 12, wherein the titanium dioxide particle has a rutile crystal phase, the size of the single crystal is from 8 to 12 nm, Rutile-based titanium dioxide nano-disperse sol having an average particle diameter of 15 to 70 nm.
상기 티타늄 디옥사이드 나노분산졸은 티타늄 디옥사이드의 고형분의 함량이 1 내지 50중량%인 루타일계 티타늄 디옥사이드 나노분산졸.14. The method of claim 13,
Wherein the titanium dioxide nano-disperse sol is a rutile-type titanium dioxide nano-disperse sol having a solid content of titanium dioxide of 1 to 50 wt%.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
SE2050954A1 (en) * | 2020-08-14 | 2022-02-15 | Tiotech As | Manufacture of a titanium dioxide bronze material for a battery electrode |
KR102428917B1 (en) | 2022-02-11 | 2022-08-02 | 김래희 | Improved process for preparing titanium oxychloride |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090180976A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Nanobiomagnetics, Inc. | Single step milling and surface coating process for preparing stable nanodispersions |
KR101490456B1 (en) * | 2013-06-21 | 2015-02-05 | 전북대학교산학협력단 | Titanium dioxide nanorods and method for manufacturing thereof |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090180976A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Nanobiomagnetics, Inc. | Single step milling and surface coating process for preparing stable nanodispersions |
KR101490456B1 (en) * | 2013-06-21 | 2015-02-05 | 전북대학교산학협력단 | Titanium dioxide nanorods and method for manufacturing thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
IJETAE,VOL3,ISSUE 1, JANUARY 2013* |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE2050954A1 (en) * | 2020-08-14 | 2022-02-15 | Tiotech As | Manufacture of a titanium dioxide bronze material for a battery electrode |
SE544708C2 (en) * | 2020-08-14 | 2022-10-18 | Tiotech As | Manufacture of a titanium dioxide bronze material for a battery electrode |
KR102428917B1 (en) | 2022-02-11 | 2022-08-02 | 김래희 | Improved process for preparing titanium oxychloride |
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