KR101900307B1 - 수산화마그네슘 난연제 제조방법 및 난연제용 수산화마그네슘 - Google Patents

수산화마그네슘 난연제 제조방법 및 난연제용 수산화마그네슘 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불순물로 인한 컴파운드의 특성을 개선하기 위한 수산화마그네슘 난연제 제조방법에 대한 것으로서, 불순물 Fe와 Mn의 총함량이 100~500ppm인 수산화마그네슘 분말을 물과 혼합하고 습식 해쇄하여 수산화마그네슘 10 내지 30중량%의 수산화마그네슘 슬러리를 제조하는 단계, 상기 수산화마그네슘 슬러리에 이산화티탄 분말을 투입하고 해쇄 및 교반하는 단계 및 상기 이산화티탄이 투입된 수산화마그네슘 슬러리에 하이드록시기를 포함하는 실란화합물을 투입하고 가열 교반하여 상기 수산화마그네슘 표면에 이산화티탄-실란 코팅함으로써 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘을 형성하는 단계를 포함하는 수산화마그네슘 난연제 제조방법을 제공한다.

Description

수산화마그네슘 난연제 제조방법 및 난연제용 수산화마그네슘{METHOD FOR MANUFACTURING MAGNESIUM HYDROXIDE AND MAGNESIUM HYDROXIDE OBTAINED THEREFROM}
본 발명은 불순물로 인한 컴파운드의 특성을 개선하기 위한 수산화마그네슘 난연제 제조방법 및 이에 의해 얻어진 난연제용 수산화마그네슘에 대한 것이다.
수산화마그네슘은 의약 및 공업용 등 생활 전반의 다양한 분야에 밀접하게 사용되고 있는 물질이다. 예를 들어, 수산화마그네슘은 의약용으로서 제산제, 항스트레스 복용제, 사하제, 영양 보조제 등으로 사용되고 있으며, 공업용으로서는 탈황제, 탈유 흡착제, 토양 개질제, MgO 제조를 위한 중간제 등으로 쓰이고 있다.
특히, 수산화마그네슘은 난연제로서의 기능을 수행하고 있다. 이는 수산화마그네슘이 열에 의해 분해될 때 수증기를 배출하여 일부 연소 가스를 희석하고, 열을 흡수하는 성질을 포함하고 있어 연소의 확산을 방지하는 역할을 하기 때문이다. 따라서 수산화마그네슘에 플라스틱 및 기타 첨가제가 혼합된 컴파운드는 자동차, 기차, 선박, 발전소, 옥내용 등의 전선 피복재료나 가전기기 부품, 건축 자재, 케이블 보호재, 기타 방열재의 구성 재료로 사용되고 있다.
이와 같은 난연제용 수산화마그네슘은 천연자원으로부터 획득할 수 있음은 물론, 인위적으로 합성함으로써 얻을 수도 있다. 자연상에 존재하는 천연자원으로는 수활석(Brucite)이 있으며, 이를 용도에 따라 선별/분쇄하여 사용할 수 있다. 그러나, 입도 및 순도 등에 의해 화학적, 물리적 특성이 변화하는 등, 일정한 제약을 받는다.
따라서 화학적 합성에 의해 수산화그네슘을 제조하여 화학적 물리적 특성을 일정하게 유지할 것이 요구된다. 이러한 수산화마그네슘은 마그네슘 성분이 포함된 출발 물질에 따라 다양한 제조 방법이 있고, 기업들은 제품 가격 경쟁력, Mg원 접근성, 소비자 기호, 환경 정책 등을 고려하여 특성 및 용도에 맞는 수산화마그네슘 제조 방법을 택하고 있다.
예를 들어, 제염 공장이 많은 일본에선 간수로 대표되는 염화마그네슘(MgCl2)에 가성소다, 소석회, 수산화암모늄 등의 알칼리 반응을 주로 채택하여 수산화마그네슘 난연제를 제조하고 있으며, 유럽에서는 오스트리아의 사문석(Mg3[SiO5](OH)4)을 염산으로 정제하거나, 이스라엘의 사해 염수를 열분해하여 얻은 산화마그네슘(MgO)을 물과 반응시키는 수화반응을 통해 제조하고 있다.
우리나라 또한 경제성 있는 수산화마그네슘 합성에 관심이 증대하고 있으며, 그의 일 방법으로 제철소 부산물인 Fe-Ni 슬래그의 자원화 연구가 진행되어 왔다. 그러나, 슬래그에 포함된 금속 이온들(Fe, Mn)로 인해 수산화마그네슘의 제품 특성이 저해되는 문제가 발생되는 등 난연제로서의 용도에는 한계가 있다.
예를 들어 수산화마그네슘의 불순물로 인한 입자 형상 불균일화, 분산성 및 외관 색상 저하로 인해 파우더의 유기계 코팅 불안정, 중간 제품(컴파운드) 및 최종 제품(전선 피복물질)의 외관(백색도, 기포), 상온 물성, 내열성(인장강도, 신장률)에 악영향을 끼치는 경우가 발생할 수 있다.
컴파운드 제조사에서는 높은 순도와 극미량의 불순물(Fe, Mn)이 포함된 원료를 실란 코팅 난연제로 사용하고 있어, 이로 인한 컴파운드의 외관 색상, 분산성, 작업성, 내열성 측면에는 악영향을 주진 않는다. 일부 유럽 제품의 경우 일본 제품에 대비하여 컴파운드의 백색도가 낮아, 컴파운드 제조 과정에서 이산화티탄을 사용하여 색상을 조절하고 있으나, 컴파운드 작업 중 이산화티탄의 투입은 분산성 및 작업성 저하를 일으켜 최종 제품의 물리적 특성을 저해한다.
일본특허공개 제1985-243155호, 미국특허 제4769179호, 체코특허 제241640호 등에서는 수산화마그네슘 표면에 지방족 사슬의 탄소 분자수가 8~30 범위인 고급지방산 알칼리염을 사용하거나, 알콕시 실란, 티타네이트 커플링제를 처리한 난연제를 사용하여 컴파운드의 작업성, 분산성, 실용물성을 증진시키는 발명 등이 개시되어 있다. 하지만 불순물이 거의 없는 고순도 수산화마그네슘(Fe + Mn < 100ppm)을 원료로 한정하여 사용 중에 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이산화티탄과 실란 가교 첨가제를 수산화마그네슘 슬러리에 투입 및 선반응시켜 수산화마그네슘 난연제의 불순물로 인한 제품의 외관 저하를 최소화되도록 하고, 이에 따라 최종 제품의 외관 색상, 분산성, 내열성, 가교 성능 저하를 방지하고자 한다.
즉, 본 발명은 수산화마그네슘의 원료에 불순물이 다소 포함(Fe, Mn 총량이 100~500ppm)되어 있는 것을 원료로 사용하더라도 컴파운드의 작업성, 분산성, 외관 색상, 내열성 개선 효과를 나타낼 수 있는 실란 코팅 수산화마그네슘 난연제 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 수산화마그네슘 난연제 제조방법을 제공하며, 상기 방법은 불순물 Fe와 Mn의 총함량이 100~500ppm인 수산화마그네슘 분말을 물과 혼합하고 습식 해쇄하여 수산화마그네슘 10 내지 30중량%의 수산화마그네슘 슬러리를 제조하는 단계, 상기 수산화마그네슘 슬러리에 이산화티탄 분말을 투입하고 해쇄 및 교반하는 단계 및 상기 이산화티탄이 투입된 수산화마그네슘 슬러리에 하이드록시기를 포함하는 실란화합물을 투입하고 가열 교반하여 상기 수산화마그네슘 표면에 이산화티탄-실란 코팅함으로써 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 수산화마그네슘 분말은 평균 입도가 0.5 내지 3.0㎛인 것이 바람직하다.
상기 이산화티탄은 95% 이상의 순도를 갖는 아나타제형 또는 루타일형의 이산화티탄일 수 있다.
상기 이산화티탄은 평균입도가 0.2 내지 0.5㎛의 분말을 사용할 수 있다.
상기 이산화티탄은 상기 수산화마그네슘 중량에 대하여 0.5 내지 2.5중량%의 함량으로 투입되는 것이 바람직하다.
상기 실란화합물은 비닐계 실란, 아미노계 실란, 메타크릴레이트계 실란 및 아크릴계 실란 화합물 중 적어도 1종의 실란 화합물이 가수분해되어 말단에 하이드록시기가 도입된 것일 수 있다.
상기 하이드록시기는 알콕시기를 갖는 실란 화합물을 산성의 pH 하에서 가수분해하여 말단의 알콕시기를 하이드록시기로 치환하여 도입될 수 있다.
상기 실란 화합물은 수산화마그네슘 중량에 대하여 1.0 내지 3.0중량%의 함량으로 투입될 수 있다.
상기 가열은 50 내지 80℃의 온도로 30분 내지 120분간 수행할 수 있다.
상기 이산화티탄-실란 코팅된 수산화마그네슘을 형성하는 단계에서 형성된 이산화티탄-실란 코팅된 수산화마그네슘을 회수하고, 건조하는 단계를 더 포함한다.
이때, 상기 건조는 100℃ 내지 150℃의 온도에서 2 내지 8시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명은 다른 견지로서 난연제용 수산화마그네슘을 제공하며, 상기 수산화마그네슘은 불순물 Fe와 Mn의 총함량이 100~500ppm이고, 순도 99.5% 이상인 수산화마그네슘 분말의 표면에 이산화티탄과 실란화합물이 결합하여 코팅층을 포함한다.
상기 수산화마그네슘 분말은 평균 입도가 0.5 내지 3.0㎛일 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 따르면 수산화마그네슘 입자의 분산성을 높일 수 있어, 균일하게 실란이 코팅된 실란 코팅 난연제를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 얻어진 산화티탄-실란 복합 코팅 수산화마그네슘은 폴리머를 포함하는 난연 수지 조성물에 혼련될 때 산화티탄을 따로 처방하는 것보다 분산성이 우수하여 신장률, 기계적 강도 등의 물성을 안정적으로 확보할 수 있다.
나아가, 불순물을 다량 포함하는 수산화마그네슘을 컴파운드로 적용하더라도 종래 문제되었던 외관 백색도를 현저히 개선할 수 있으며, 나아가, 불순물로 인한 내열성 저하 문제도 현저히 개선할 수 있다.
본 발명은 수산화마그네슘에 실란 코팅액을 표면처리하는 공정에 이산화티탄을 전처리하여 난연제로서 산화티탄-실란 복합 코팅 수산화마그네슘을 제공하고자 한다.
본 발명은 이산화티탄과 실란 가교 첨가제를 수산화마그네슘 슬러리에 투입하여 선반응시킴으로써 수산화마그네슘 난연제에 포함된 불순물로 인한 제품의 외관 저하를 최소화함으로써 최종 제품의 외관 색상, 분산성, 내열성, 가교 성능 등의 물성이 저하하는 것을 방지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서 사용되는 수산화마그네슘은 원료 물질로서 고순도의 것을 사용할 수도 있으나, 99.5% 이상의 순도를 갖는 것으로서, 불순물을 포함하고 있어도 좋다. 상기 수산화마그네슘에 포함되는 불순물로는 특별히 한정하는 것은 아니지만 주로 Fe와 Mn을 포함할 수 있다. 상기 수산화마그네슘에 포함되는 불순물 Fe와 Mn의 합계 함량은 500ppm 이하로 포함하는 것일 수 있다. 본 발명은 상기 불순물을 100 내지 500ppm 정도, 보다 바람직하게는 100 내지 300ppm의 함량으로 포함하는 수산화마그네슘에 적용하는 것이 보다 효과적일 수 있다.
통상 Fe와 Mn이 다소 포함된 난연제는 컴파운드에 변색 및 내열성에 좋지 않은 영향을 준다. 이에, 플라스틱 가공시 TiO2나 기타 첨가제를 투입하여 그 영향을 최소화시키지만, 분산성이 떨어져 작업성 및 생산성 측면에서 효율을 저하시킨다. 그러나, 본 발명에 의하는 경우에는 이와 같이 Fe 및 Mn의 불순물을 포함하고 있음에도 내변색 및 내열성이 우수하고, 분산성이 우수하다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 수산화마그네슘은 평균 입도가 0.5 내지 3.0㎛인 것이 바람직하다. 평균 입도가 0.5㎛ 이하인 경우에는 입도가 작은 수산화마그네슘의 분포가 높아져 폴리머에서의 분산성이 나빠지며, 이로 인해 컴파운드의 균일한 특성이 발현되기 어렵다. 한편, 평균 입도가 3.0㎛를 초과하는 경우에는 입도가 큰 분말의 분포가 커 컴파운드의 압출 생산시 부하가 커지며, 성형품의 외관에 돌기가 생성되는 등 좋지 않은 영향을 주게 된다. 따라서, 수산화마그네슘의 평균 입도는 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하며, 0.8 내지 2.0㎛인 것이 보다 바람직하다.
상기 수산화마그네슘은 슬러리를 제조하는 단계를 포함한다. 상기 수산화마그네슘 슬러리는 수산화마그네슘을 물에 수중 혼합하여 슬러리를 제조한다. 이때, 이를 습식 해쇄하여 수산화마그네슘 입자의 뭉침 현상을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 수산화마그네슘은 전체 슬러리 100중량%에 대하여 10 내지 30중량%의 함량으로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 수산화마그네슘의 함량이 10중량% 미만이면 코팅액과의 입자 충돌 감소로 인한 반응성 감소로 코팅력이 저하되며, 이를 상쇄하기 위해서는 반응시간을 증대시켜야 하는데, 이 경우에는 단위 시간당 생산성 저감을 초래하는 문제가 있으며, 30중량%를 초과하는 경우에는 높은 점도 및 농도로 인하여 입자의 수중 분산이 어려우며, 이로 인해 균일한 표면처리가 되지 않는 문제가 있다.
다음으로, 상기 수산화마그네슘 슬러지에 이산화타탄 분말을 투입한다. 상기 이산화티탄 분말은 수산화마그네슘 입자에 물리적인 표면 인력이 작용함으로써 수산화마그네슘의 -OH 간의 수소결합에 의해 발생하는 뭉침 현상을 다소 방지하는 등 실란 코팅액 사용시 분산성을 부여할 수 있다. 또한, 최종 분말 상태까지 포함되어있어 컴파운드 배합시 백색으로 착색 및 광택 효과를 제공한다. 이때, 상기 이산화티탄 분말은 특별히 한정하지 않으나, 95% 이상의 순도를 갖는 아나타제형 및 루타일형의 이산화티탄 중 적어도 하나의 이산화티탄 분말을 사용할 수 있다.
상기 이산화티탄 분말을 투입한 후에 습식 해쇄 및 교반하여 수산화마그네슘 입자에 고른 분산 및 물리적 흡착을 가능하게 할 수 있다.
상기 이산화티탄 분말은 특별히 한정하지 않으나, 분말의 평균 입도가 0.2 내지 0.5㎛의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 0.2㎛ 미만의 이산화티탄 분말을 사용하는 경우에는 수산화마그네슘 슬러리 내에서의 미분산 문제가 나타나 최종 코팅 수산화마그네슘의 분말 색상이 균질한 백색으로 나타나지 않는 문제가 발생할 있으며, 0.5㎛를 초과하는 이산화티탄 분말을 사용하는 경우에는 수산화마그네슘의 입도 분포 범위 내에 위치하여 이산화티탄의 수산화마그네슘과의 물리적 결합이 떨어져 탈수시 물과 함께 손실될 수 있으며, 실란 코팅액의 축합 반응을 방해할 수 있다.
상기 이산화티탄 분말은 상기 수산화마그네슘 중량에 대하여 0.5~2.5중량%의 함량으로 투입하는 것이 바람직하다. 상기 이산화티탄의 함량이 0.5중량% 미만이면 500ppm의 불순물을 함유하는 수산화마그네슘의 컴파운드 외관 백색도 저하 문제를 커버할 수 없으며, 2.5중량%를 초과하는 경우에는 실란 코팅액과 수산화마그네슘의 축합반응을 저해하여 슬러리 탈수시 실란 코팅액의 손실을 가져올 수 있다. 보다 바람직하게는 0.7 내지 2.0중량%의 함량으로 투입할 수 있다.
나아가, 상기 수산화마그네슘 슬러리에는 실란 화합물이 또한 투입된다. 상기 실란화합물은 유기계 화합물로서 수산화마그네슘 표면에서 축합반응에 의해 결합하는 것으로서, 실란화합물이 코팅된 수산화마그네슘이 난연 컴파운드용 난연제로서 사용될 때 유기계인 플라스틱과의 분산 및 혼련성을 부여하여 균일한 컴파운드를 제조하는데 기여한다. 또한 상기 컴파운드 제조시, 열경화성 플라스틱을 제조하기 위해 투입되는 실란 첨가제와 수산화마그네슘 표면의 실란 코팅액이 반응하여 열가소성 수지에 가교 성능을 촉진하는 등 내열성을 제공한다.
실란 화합물이 수산화마그네슘과 축합반응을 하기 위해서는 상기 실란화합물은 말단기가 하이드록시기(-OH)를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 실란화합물은 하이드록시기를 말단기로 갖는 것을 사용할 수 있음은 물론, 실란화합물의 알콕시기(-OCH3) 등의 말단기를 가수분해반응에 의해 하이드록시기(-OH)로 치환하여 사용할 수도 있다.
예를 들어, 상기 실란 화합물로는 하이드록시기를 갖는 것은 물론, 비닐계 실란, 아미노계 실란 및 메타크릴레이트계 실란, 아크릴계 실란 화합물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있으며, 이들 트리메톡시기 또는 트리에톡시기 등의 알콕시기를 갖는 실란 화합물을 산성 pH 하에서 가수분해하여 말단기인 알콕시기(-OCH3, -CH2CH3)를 하이드록시기(-OH)로 치환하여 사용할 수 있다.
상기 실란 화합물은 슬러리 중에 포함된 수산화마그네슘의 중량에 대하여 1.0 내지 3.0중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 실란화합물의 함량이 1.0중량% 미만으로 포함되는 경우에는 수산화마그네슘 표면에 실란 화합물이 국부적으로 표면 코팅되어 제품의 품질이 불균일하게 될 수 있다. 한편, 실란화합물의 함량이 3.0중량%를 초과하는 경우에는 수산화마그네슘 표면에 실란 화합물이 단일층으로 코팅되는 것이 아니라, 실란 화합물들끼리 중합된 이중층 이상의 코팅층이 형성되어 말단기(-OH)의 기능적인 특성을 잃어 컴파운드 가교 성능을 저해할 수 있음은 물론, 이를 사용하여 얻어진 컴파운드는 압출 부하가 심화되어 표면에 돌기가 생성되는 등 외관 문제 발생 우려도 있다. 보다 바람직하게는 상기 실란화합물은 수산화마그네슘 중량에 대하여 1.5 내지 2.5중량%의 함량으로 포함할 수 있다.
상기와 같이 수산화마그네슘 슬러리에 이산화티탄 및 실란화합물을 첨가한 후에 상기 수산화마그네슘 슬러리를 가열하는 단계를 포함한다. 상기 가열에 의해 수산화마그네슘과 실란화합물이 축합반응에 의해 결합하며, 이때, 이산화티탄은 수산화마그네슘과 물리적인 표면 결합이 이루어지고, 수산화마그네슘과 실란 코팅액이 축합반응할 때 이산화티탄 일부가 반응에 참여하여 Mg-O-Si-O-Ti-O와 같은 구조를 형성할 수 있다. 이에 의해 수산화마그네슘 표면에 실란 및 이산화티탄의 코팅층이 형성된다.
이때, 상기 슬러리를 50 내지 80℃의 온도로 30분 내지 120분 동안 가열하여 축합반응을 도모할 수 있다. 50℃ 미만으로 슬러리를 가열하거나, 30분 미만의 시간동안 수행하는 경우에는 상기 축합반응이 일어나지 않아 수산화마그네슘 표면에 실란 및 이산화티탄의 코팅층이 충분히 형성되지 않으며, 80℃를 초과하거나 120분을 초과하여 가열하는 경우에는 실란 코팅액이 자가 중합되어 반응성을 잃고, 수중 분산이 되지 않아 수산화마그네슘 또는 이산화티타늄의 표면 코팅 능력을 상실하게 될 수 있다.
상기와 같은 슬러리의 가열에 의한 축합반응을 수행함으로써 표면에 이산화티탄 파우더와 실란 커플링제로 표면처리된 수산화마그네슘을 얻을 수 있다. 이후에, 슬러리로부터 여과 등의 다양한 고액분리 방법에 의해 상기 표면처리된 수산화마그네슘을 회수하고, 이를 건조함으로써 표면처리된 수산화마그네슘을 얻을 수 있다.
상기 여과 및 건조 방법은 특별히 그 조건을 제한하지 않는다. 다만, 상기 건조는 온도 150℃를 초과하거나 장시간 건조를 수행하면 표면의 실란 코팅액이 변질되어 파우더의 색상이 변하는 등 품질에 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 상기 건조는 100 내지 150℃의 온도범위에서 2 내지 8시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법에 의해 이산화티탄-실란 코팅된 수산화마그네슘을 얻을 수 있다. 이에 의해 얻어진 이산화티탄-실란 코팅된 수산화마그네슘은 고온, 예를 들어, 연소되거나 330℃를 초과하는 열이 가해지면 코팅된 표면을 제외하고 열분해가 일어나 MgO와 H2O로 되어 연소가스를 희석하는 등 흡열반응으로 난연성을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 이산화티탄-실란 코팅된 수산화마그네슘을 난연제로서 수지조성물에 첨가하고, 가교 공정을 통해 난연성 수지 조성물을 제조할 수 있으며, 예를 들어, 내열성, 내마모성 및 기계적 강도가 우수한 전선 피복 재료로 사용될 수 있다. 특히, Fe와 Mn이 다소 포함된 수산화마그네슘을 사용하는 경우에는 컴파운드에 변색 및 내열성에 부정적인 영향을 끼치지만, 본 발명에 의해 얻어진 난연제는 Fe와 Mn을 포함하고 있음에도 이와 같은 결함을 개선시킬 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 일 예로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
Fe와 Mn의 총함량이 100ppm이고, 순도 99.5% 이상이고, 평균 입도 2.0㎛, 비표면적 5.7㎡/g인 합성 수산화마그네슘 1kg에 4L의 물을 첨가하고, 습식 해쇄를 수행하여 수산화마그네슘을 20wt% 포함하는 슬러리를 제조하였다.
순도 97%이고, 평균 입도가 0.3㎛인 루타일형 이산화티탄 분말을 수산화마그네슘 중량에 대하여 1.0중량%의 함량으로 상기 슬러리에 투입하여 습식 해쇄 및 교반을 10분 동안 실시하였다.
비닐트리에톡시실란을 산성 수용액하에서 가수분해하여 말단기인 에톡시기를 하이드록시기로 치환하였다.
이후 상기 이산화티탄이 분산되어 있는 수산화마그네슘 슬러리에 상기 오톡시기가 하이드록시기로 치환된 비닐트리에톡시실란을 수산화마그네슘 중량 대비 2.0중량% 투입하고, 70℃의 온도로 1시간 동안 가열 교반함으로써 축합반응을 유도하였다.
이후, 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 슬러리를 여과한 후, 105℃로 6시간 동안 건조하여 이산화티탄 및 실란 커플링제가 코팅된 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이에 의해 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 사용된 순도 97%, 평균 입도 0.3㎛의 루타일형 이산화티탄 분말을 수산화마그네슘 중량 대비 0.5중량%의 함량으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 과정을 통해 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 3
실시예 1에서 사용된 순도 97%, 평균 입도 0.3㎛의 루타일형 이산화티탄 분말을 수산화마그네슘 중량 대비 3.0중량%의 함량으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 과정을 통해 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
종래예 1
실시예 1에서 사용된 Fe와 Mn의 총함량이 100ppm이고, 순도 99.5% 이상이고, 평균 입도 2.0㎛, 비표면적 5.7㎡/g인 합성 수산화마그네슘 대신, Fe와 Mn의 총함량이 10ppm이고, 순도 99.8% 이상, 평균 입도 1.0㎛, 비표면적 5.3㎡/g인 합성 수산화마그네슘을 사용하는 것과 이산화티탄 분말을 투입하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 과정을 통해 실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1
실시예 1에서 사용된 이산화티탄 분말을 투입하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 원료를 사용하고, 동일한 제조 과정을 수행하여 실란 코팅된 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 4
Fe와 Mn의 총함량이 100ppm이고, 순도 99.5% 이상, 평균 입도 2.0㎛, 비표면적 5.7㎡/g인 합성 수산화마그네슘 대신 Fe와 Mn의 총함량이 300ppm이고, 순도 99.5% 이상, 평균 입도 1.5㎛, 비표면적 6.2㎡/g인 합성 수산화마그네슘을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 과정을 통해 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 5
실란 코팅액으로서 트리에톡시 비닐 실란 대신 트리메톡시 프로필 메타크릴레이트 실란을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 과정을 통해 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 6
트리메톡시프로필메타크릴레이트 실란을 수산화마그네슘 중량대비 3.0중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 과정을 통해 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 2
트리메톡시프로필메타크릴레이트 실란을 수산화마그네슘 중량대비 0.7중량% 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 과정을 통해 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 3
Fe와 Mn의 총함량이 300ppm이고, 순도 99.5% 이상, 평균 입도 1.5㎛, 비표면적 6.2㎡/g인 합성 수산화마그네슘 대신, Fe와 Mn의 총함량이 650ppm이고, 순도 96.0% 이상, 평균 입도 3.0㎛, 비표면적 8.0㎡/g인 천연 수산화마그네슘을 사용하고, 이산화티탄 함량을 3.0중량% 투입한 것을 제외하고 실시예 6과 동일한 원료 및 제조 과정을 통해 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 제조하였다.
이후, 얻어진 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘 분말을 분석하고, 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
- 시편 분석 및 평가 결과
상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 3 및 종래예 1에서 제조된 각각의 표면처리된 수산화마그네슘을 컴파운드 구성 재료들과 혼합하여 다음과 같은 방법으로 시편을 제조하였다.
상기 표면처리된 수산화마그네슘 100중량부에 대하여 불포화 유기 실란이 결합된 에틸렌 비닐아세테이트 공중합 수지 30중량부(비닐아세테이트 28wt%), 불포화 유기 실란이 결합된 저밀도 폴리에틸렌 70중량부, 산화방지제(Irganox) 2중량부, 활제(Zinc stearate) 2중량부 및 가교지연제(페닐메톡시실란) 2중량부를 120℃ 온도의 오픈 롤에서 혼련시키고, 170℃ 온도의 프레스에서 10분간 성형한 후, 100℃ 온수에서 2시간 정도 수가교시켜 물성 측정용 시편을 각각 제조하였다.
각각의 시편에 대하여 물성을 평가하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 물성 측정 방법은 다음과 같이 수행하였다.
기계적 물성: ASTM D 638
산소지수: ASTM D 2863
내열특성: 120℃의 온도에서 72시간 동안 방치한 후, 인장강도와 신장률의 수치를 상온 특성 대비 변화율로 측정
핫세트 평가: 덤벨 형태의 시편의 최초 길이를 측정하고, 이후 20N/㎠의 하중을 가하고 200℃의 온도에 15분간 방치한 후, 1차 길이를 측정하였다. 이후 하중을 제거한 후 다시 200℃의 온도에 5분간 방치하고 꺼낸 후 상온 냉각하여 2차 길이를 측정하였다.
그 결과 최초 길이에 비해 1차 길이가 100% 이하, 2차 길이가 7% 미만의 변화가 일어나면 양호한 것으로 평가하였다. 1차 길이의 변화가 100~200%, 2차 길이의 변화가 7~20%이면 불충분한 것으로 평가하였다. 또한, 200℃의 온도 및 하중에 의해 시편이 끊어지면 불량이라고 평가하였다.
컴파운드 외관: 육안으로 관측하여 순백색이면서 미세 돌기가 없는 경우 양호, 연한 변색이면서 미세 돌기가 없는 경우 불충분, 진한 변색이면서 미세 돌기가 있는 경우 불량으로 평가하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 종래예1 비교예1
Mg(OH)2 화학
성분		 순도(%) 99.5 < 99.5 < 99.5 < 99.8 < 99.5 <
Fe(ppm) 80 80 80 10 > 80
Mn(ppm) 20 20 20 - 20
Fe+Mn(ppm) 100 100 100 10 > 100
입도D50(㎛) 1.78 1.78 1.78 1.20 1.78
비표면적(㎡/g) 5.7 5.7 5.7 5.3 5.7
TiO2 투입량(wt%) 1.0 0.5 2.5 - -
실란 커플링제 VTES VTES VTES VTES VTES
실란 코팅량(wt%) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
컴파운드
컴포지트		 상온
특성		 인장강도(MPa) 16.0 15.0 15.5 16.5 15.0
신장률(%) 175 150 160 160 140
컴파운드 외관 양호 불충분 양호 양호 불량
산소지수 32.0 32.0 31.0 32.0 32.0
내열
특성		 인장잔율 95 90 90 110 80
신장잔율 90 85 85 95 70
핫세트 평가 양호 양호 양호 양호 양호
구분 실시예4 실시예5 실시예6 비교예2 비교예3
Mg(OH)2 화학
성분		 순도(%) 99.5 < 99.5 < 99.5 < 99.5 < 96.0 <
Fe(ppm) 270 270 270 270 590
Mn(ppm) 30 30 30 30 60
Fe+Mn(ppm) 300 300 300 300 650
입도 D50(㎛) 1.20 1.20 1.20 1.20 3.0
비표면적(㎡/g) 6.2 6.2 6.2 6.2 8.0
이산화티탄 투입량(wt%) 1.0 1.0 1.0 1.0 2.5
실란 커플링제 VTES TMMS TMMS TMMS TMMS
실란 코팅량(wt%) 2.0 2.0 3.0 0.7 3.0
컴파운드
컴포지트		 상온
특성		 인장강도(MPa) 15.0 15.6 15.0 16.0 15.0
신장률(%) 145 150 150 170 140
컴파운드 외관 양호 양호 양호 양호 불량
산소지수 32.0 32.0 31.5 32.0 28.0
내열
특성		 인장잔율 90 90 90 90 불량
신장잔율 80 85 85 85 불량
핫세트 평가 양호 양호 양호 불량 불량
VTES: 비닐에톡시실란, TMMS: 트리메톡시프로필메타크릴레이트실란

Claims (13)

  1. 불순물 Fe와 Mn의 총함량이 100~500ppm인 수산화마그네슘 분말을 물과 혼합하고 습식 해쇄하여 수산화마그네슘 10 내지 30중량%의 수산화마그네슘 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 수산화마그네슘 슬러리에 수산화마그네슘 중량에 대하여 0.5 내지 2.5중량%의 함량으로 이산화티탄 분말을 투입하고 해쇄 및 교반하는 단계; 및
    상기 이산화티탄이 투입된 수산화마그네슘 슬러리에 하이드록시기를 포함하는 실란화합물을 수산화마그네슘 중량에 대하여 1.0 내지 3.0중량%의 함량으로 투입하고 가열 교반하여 상기 수산화마그네슘 표면에 이산화티탄-실란 코팅함으로써 이산화티탄-실란 코팅 수산화마그네슘을 형성하는 단계를 포함하는 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수산화마그네슘 분말은 평균 입도가 0.5 내지 3.0㎛인 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이산화티탄은 95% 이상의 순도를 갖는 아나타제형 또는 루타일형의 이산화티탄인 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이산화티탄은 평균입도가 0.2 내지 0.5㎛의 분말인 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 실란화합물은 비닐계 실란, 아미노계 실란, 메타크릴레이트계 실란 및 아크릴계 실란 중 적어도 1종의 실란 화합물이 가수분해되어 말단에 하이드록시기가 도입된 것인 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하이드록시기는 알콕시기를 갖는 실란 화합물을 산성의 pH 하에서 가수분해하여 말단의 알콕시기를 하이드록시기로 치환하여 도입된 것인 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 가열은 50 내지 80℃의 온도로 30분 내지 120분간 수행하는 것인 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 이산화티탄-실란 코팅된 수산화마그네슘을 형성하는 단계에서 형성된 이산화티탄-실란 코팅된 수산화마그네슘을 회수하고, 건조하는 단계를 더 포함하는 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 건조는 100 내지 150℃의 온도에서 2 내지 8시간 동안 수행하는 것인 수산화마그네슘 난연제 제조방법.
  12. 불순물 Fe와 Mn의 총함량이 100~500ppm이고, 순도 99.5% 이상인 수산화마그네슘 분말의 표면에 수산화마그네슘 중량에 대하여 1.0 내지 3.0중량%의 이산화티탄과 수산화마그네슘 중량에 대하여 0.5 내지 2.5중량%의 실란화합물이 결합하여 코팅층을 형성하는 난연제용 수산화마그네슘.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수산화마그네슘 분말은 평균 입도가 0.5 내지 3.0㎛인 난연제용 수산화마그네슘.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003253266A (ja) * 2002-03-01 2003-09-10 Sakai Chem Ind Co Ltd 難燃剤とその製造方法とそれを含む難燃性樹脂組成物
JP2007084689A (ja) 2005-09-22 2007-04-05 Tateho Chem Ind Co Ltd 被覆水酸化マグネシウム、その製造方法及びそれを含む電子部品材料用樹脂組成物
CN101418139A (zh) * 2007-10-25 2009-04-29 中国地质大学（北京） 具有阻燃性和颜料性的氢氧化镁/TiO2复合材料
JP5404621B2 (ja) * 2008-06-18 2014-02-05 丸尾カルシウム株式会社 水酸化マグネシウム組成物、その製造方法、並びに樹脂組成物及びその成形品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003253266A (ja) * 2002-03-01 2003-09-10 Sakai Chem Ind Co Ltd 難燃剤とその製造方法とそれを含む難燃性樹脂組成物
JP2007084689A (ja) 2005-09-22 2007-04-05 Tateho Chem Ind Co Ltd 被覆水酸化マグネシウム、その製造方法及びそれを含む電子部品材料用樹脂組成物
CN101418139A (zh) * 2007-10-25 2009-04-29 中国地质大学（北京） 具有阻燃性和颜料性的氢氧化镁/TiO2复合材料
JP5404621B2 (ja) * 2008-06-18 2014-02-05 丸尾カルシウム株式会社 水酸化マグネシウム組成物、その製造方法、並びに樹脂組成物及びその成形品

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