KR102005857B1 - Manufacturing method of sodium hexa Hydroxy antimonate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 육수산화물안티몬산나트륨(NaSb(OH)6)의 제조 방법에 관한 것으로, 자세하게는 저품위 삼산화안티몬(Sb2O3)을 이용하여 오산화안티몬(Sb2O5)을 제조하고 이 오산화안티몬을 이용하여 난연제로 이용되고 있는 안티몬산나트륨(NaSbO3)의 핵심 소재인 육수산화물안티몬산나트륨을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing sodium oxide antimonate sodium (NaSb (OH) 6 ), and more particularly, to a method for producing antimony pentoxide (Sb 2 O 5 ) by using low grade antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) Which is a core material of sodium antimonate (NaSbO 3 ), which is used as a flame retardant.
오산화안티몬(Sb2O5)은 백색 분말 형태로서, 무기계 난연제로 사용되며, 화학적으로 안정하여 고분자 내에서 높은 분산성과 착색력, 뛰어난 난연성을 나타낸다.Antimony pentoxide (Sb 2 O 5 ) is in the form of a white powder and is used as an inorganic flame retardant. It is chemically stable and exhibits high dispersibility, coloring power, and excellent flame retardancy in the polymer.
또한 삼산화안티몬(Sb2O3)에 비해 독성이 적고 액상제품과 분말제품으로 생산 가능하여 작업환경이 용이하다. In addition, it is less toxic than antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) and can be produced as a liquid product and a powder product, thus facilitating the working environment.
육수산화물안티몬산나트륨(NaSb(OH)6)은 안티몬산나트륨(NaSbO3)의 핵심소재 역할을 하는데, 안티몬산나트륨(NaSbO3)은 백색 분말로서, 고온에서 산화제로 쓰인다. 또한 난연성을 가지고 있어 난연 보조제로 이용될 수 있으며, 에나멜용 불투명화제나 유리 섬유의 유리 청징제 및 탈색제로 이용되기도 한다.Broth antimony oxide sodium (NaSb (OH) 6) is in the role of a core material of sodium antimony (NaSbO 3), sodium antimony (NaSbO 3) is a white powder, used at a high temperature with an oxidizing agent. Also, it has flame retardancy and can be used as a flame retardant adjuvant. It is also used as an opacifier for enamel, a glass fining agent for glass fiber, and a decolorizing agent.
종래 안티몬산나트륨(NaSbO3)의 제조기술은 삼산화안티몬(Sb2O3)을 수산화나트륨 용액에 용해시킨 후 가열하여 수득하는 기술이 알려져 있다.Conventionally, a technique for producing sodium antimonate (NaSbO 3 ) is known in which antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) is dissolved in a sodium hydroxide solution and then heated to obtain it.
이러한 안티몬산나트륨(NaSbO3) 제조 기술은 순도 97% 이하의 저품위 삼산화안티몬(Sb2O3)을 이용할 경우 황변 현상이 발생하여 생산되는 안티몬산나트륨(NaSbO3)의 품질을 저하시키기 때문에, 순도 99% 이상의 고품위 삼산화안티몬(Sb2O3)을 사용해야한다는 단점이 있다. For this antimony sodium (NaSbO 3) manufacturing technology to reduce the quality of the antimony sodium (NaSbO 3) produced by the yellowing issue through a low - grade antimony trioxide (Sb 2 O 3) of less than 97% purity, the purity (Sb 2 O 3 ) of 99% or more.
또한 종래의 안티몬산나트륨(NaSbO3)의 제조기술은 주로 고순도의 삼산화안티몬(Sb2O3)을 사용하기에 대량생산에 적용하기가 어렵다는 단점이 있다. In addition, the conventional technology for producing sodium antimonate (NaSbO 3 ) has a disadvantage in that it is difficult to apply it to mass production since mainly high purity antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) is used.
또한 종래 저품위 삼산화안티몬으로 중간물질인 오산화안티몬을 거치지 않고 안티몬산나트륨을 제조하는 과정은 강염기 물질인 수산화나트륨을 다량으로 사용한다. 이때 다량으로 사용하는 수산화나트륨의 용해과정은 발열 반응이기 때문에 대량 생산시 위험성이 높아 안전하지 않다는 단점이 있다.The process of preparing sodium antimonate without passing antimony pentoxide, which is an intermediate low-grade antimony trioxide, conventionally uses a large amount of sodium hydroxide, which is a strong base material. In this case, since the dissolution process of sodium hydroxide used in a large amount is an exothermic reaction, there is a disadvantage that it is not safe because of high risk in mass production.
따라서 수요가 증가하고 있는 안티몬산나트륨(NaSbO3)을 저가에 공급하기 위해서는 저가의 저품위 삼산화안티몬을 활용하여 안전한 제조공정으로 고순도의 안티몬산나트륨(NaSbO3)을 대량으로 제조하는 방법이 필요한 실정이다.Therefore, in order to supply low-priced sodium antimonate (NaSbO 3 ) which is in increasing demand, there is a need for a method of mass-producing high-purity sodium antimonate (NaSbO 3 ) using a low-cost low-grade antimony trioxide in a safe manufacturing process .
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고품위 삼산화안티몬을 제조하는 괴정에서 부산물로 발생하는 저품위 삼산화안티몬을 재활용하여 오산화안티몬으로의 산화과정을 거쳐 안티몬산나트륨의 핵심소재인 고순도의 육수산화물안티몬산나트륨을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.The object of the present invention is to recycle the low-grade antimony trioxide generated as a by-product in the form of high-quality antimony trioxide, and oxidize it to antimony pentoxide to obtain high purity oxalic oxide And to provide a method for producing sodium antimonate.
본 발명의 다른 목적은 고순도의 육수산화물안티몬산나트륨을 제조시 황변현상을 최소화하면서 고수율로 안전하게 육수산화물안티몬산나트륨을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for safely producing sodium hexametaphosphate sodium salt at a high yield while minimizing yellowing in the production of high purity sodium hexametaphosphate antimonate.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 고품위 삼산화안티몬의 제조 과정 중에 발생하는 순도 97% 이하의 저품위 삼산화안티몬을 수산화칼륨 용액에 용해시킨 후 산화제를 첨가하여 제 1 용액을 형성하는 단계; In order to accomplish the above object and to achieve the object of eliminating the conventional drawbacks, the present invention relates to a process for producing a high-quality antimony trioxide, which comprises dissolving antimony trioxide having a purity of 97% or less in a potassium hydroxide solution, To form a first solution;
상기 제 1 용액을 가열한 후 재결정하여 오산화안티몬을 수득하는 단계; Heating the first solution and then recrystallizing to obtain antimony pentoxide;
상기 제 1 용액에 수산화나트륨 및 산화제를 첨가하여 제 2 용액을 형성하는 단계; 및 Adding sodium hydroxide and an oxidizing agent to the first solution to form a second solution; And
상기 제 2 용액을 가열하여 육수산화물 안티몬산나트륨을 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 육수산화물안티몬산나트륨의 제조방법을 제공함으로써 달성된다.And heating the second solution to obtain a sodium oxalate antimonate. The method according to claim 1, wherein the sodium hypochlorite is sodium hypochlorite.
바람직한 실시예로, 상기 수산화칼륨 용액은 삼산화안티몬 1중량부 기준 0.05 내지 0.1 중량부를 첨가할 수 있다.In a preferred embodiment, the potassium hydroxide solution may be added in an amount of 0.05 to 0.1 part by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide.
바람직한 실시예로, 상기 수산화나트륨은 삼산화안티몬 1중량부 기준 4 내지 4.5 중량부를 첨가할 수 있다.In a preferred embodiment, the sodium hydroxide may be added in an amount of 4 to 4.5 parts by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide.
바람직한 실시예로, 상기 산화제는 과산화수소일 수 있다.In a preferred embodiment, the oxidant may be hydrogen peroxide.
바람직한 실시예로, 상기 산화제는 삼산화안티몬 1 중량부 기준 2 내지 2.5 중량부를 첨가할 수 있다.In a preferred embodiment, the oxidizing agent may be added in an amount of 2 to 2.5 parts by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide.
바람직한 실시예로, 상기 오산화안티몬을 수득하는 단계는 제 1 용액을 55 내지 75℃의 온도로 가열하는 단계일 수 있다.In a preferred embodiment, the step of obtaining the antimony pentoxide may be a step of heating the first solution to a temperature of 55 to 75 占 폚.
바람직한 실시예로, 상기 육수산화물안티몬산나트륨을 수득하는 단계는 제 2 용액을 70 내지 80℃의 온도로 가열하는 단계일 수 있다.In a preferred embodiment, the step of obtaining the hydrous oxide sodium antimonate may be a step of heating the second solution to a temperature of 70 to 80 캜.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 육수산화물안티몬산나트륨의 제조방법은 고품위 삼산화안티몬의 제조 과정 중에 발생하는 부산물인 저품위의 삼산화안티몬을 재활용할 수 있어, 재료비용을 절감할 수 있고, 저품위 삼산화안티몬을 사용하더라도 황변 현상이 발생하는 것을 최소화할 수 있다는 효과를 가진다.The method for producing sodium hexametaphosphate according to the present invention having the above characteristics can recycle low-level antimony trioxide, which is a by-product generated during the production of high-quality antimony trioxide, and can reduce material cost, It is possible to minimize the occurrence of yellowing even when using antimony.
또한 육수산화물안티몬산나트륨 제조과정에서 생성되는 중간 물질인 오산화안티몬은 뛰어난 난연성을 갖고 있어, 그 자체를 난연제로도 활용할 수 있다는 효과를 가진다.Also, antimony pentoxide, which is an intermediate substance produced in the process of producing sodium oxide antimony oxide, has an excellent flame retardant property and can be utilized as a flame retardant itself.
또한 중간 물질인 오산화안티몬을 활용한 제조과정을 거치게 함으로써 육수산화물안티몬산나트륨의 수율을 높일 수 있다는 효과가 있다. In addition, the production process using the antimony pentoxide, which is an intermediate material, has an effect of increasing the yield of the sodium oxide antimony oxide.
또한 저품위의 삼산화안티몬을 재활용하여 중간 물질인 오산화안티몬을 생성한 후 육수산화물안티몬산나트륨 제조하는 최종 제조 단가를 낮출 수 있으며, 대량 생산시 수산화나트륨 용해 과정에서 발생하는 위험성을 낮출 수 있다는 효과가 있다.In addition, it is possible to lower the final production cost of sodium oxide antimony oxide after recycling the low-grade antimony trioxide to produce the intermediate antimony pentoxide, thereby reducing the risk of sodium hydroxide dissolution during mass production .
상기와 같은 여러 효과를 가지는 본 발명은 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.The present invention having the above-mentioned various effects is an invention that is highly expected to be used in industry.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 오산화안티몬의 SEM 이미지이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 오산화안티몬과 육수산화물안티몬산나트륨이 섞여 있는 SEM 이미지이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 육수산화물안티몬산나트륨의 SEM 이미지이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 육수산화물안티몬산나트륨의 분자식이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 생성된 육수산화물안티몬산나트륨의 FT-IR이고,
도 6은 기존 육수산화물안티몬산나트륨의 SEM 이미지이다.1 is an SEM image of antimony pentoxide according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a SEM image of antimony pentoxide and sodium hexachloroxide antimony mixed according to an embodiment of the present invention,
3 is an SEM image of sodium oxide antimony oxide according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a molecular formula of sodium hexachloroantimonate according to an embodiment of the present invention,
Figure 5 is FT-IR of sodium hexachloroantimonate produced according to one embodiment of the present invention,
6 is an SEM image of a conventional sodium oxide antimony oxide.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 발명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. in the present invention may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 오산화안티몬의 SEM 이미지로, 도 1에서 나타나는 불균일한 형태의 구조들은 오산화안티몬의 결정구조를 나타낸다.FIG. 1 is an SEM image of antimony pentoxide according to an embodiment of the present invention. The nonuniform structure shown in FIG. 1 represents the crystal structure of antimony pentoxide.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 오산화안티몬과 육수산화물안티몬산나트륨이 섞여 있는 SEM 이미지로, 사진에서 나타나는 불균일한 구조는 오산화안티몬의 결정 구조를 나타내고, 팔면체 모양의 구조는 육수산화물안티몬산나트륨의 결정 구조를 나타낸다.FIG. 2 is a SEM image of a mixture of antimony pentoxide pentoxide and sodium hexacyanate antimony oxide according to an embodiment of the present invention. The nonuniform structure shown in the photograph shows the crystal structure of antimony pentoxide, and the octahedral structure of the antimony pentoxide Indicates the crystal structure of sodium.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 육수산화물안티몬산나트륨의 SEM 이미지로, 사진에서 나타나는 팔면체 모양의 구조는 육수산화물안티몬산나트륨의 결정 구조를 나타낸다.FIG. 3 is an SEM image of a sodium oxide antimonate sodium oxide according to an embodiment of the present invention. The octahedral structure shown in the photograph shows the crystal structure of the sodium oxide antimony oxide.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 육수산화물안티몬산나트륨의 분자식인데, 도시된 구조는 SEM 이미지에서 나타나는 팔면체 구조의 육수산화물안티몬산나트륨의 분자 구조를 나타낸다. FIG. 4 is a molecular formula of a sodium oxide antimonate monohydrate according to an embodiment of the present invention. The structure shown in FIG. 4 shows the molecular structure of octahydrate sodium antimonate having octahedral structure shown in the SEM image.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 생성된 육수산화물안티몬산나트륨의 FT-IR이다. 여기서 IR peak는 3217 cm-1에서 Broad한 -OH의 strong한 peak이고, 1034 - 1095 cm-1 에서 Sb와 상호작용하는 -OH의 bending vibration이고, 1400 cm-1에서 Sb-O stretch peak이고, 671 cm-1 에서 Sb-O bending peak이다. 이러한 데이터 분석자료는 합성된 물질이 본 발명에 따라 합성된 육수산화물안티몬산나트륨임을 나타내는 데이터이다.Figure 5 is FT-IR of sodium hexachloroantimonate produced according to one embodiment of the present invention. Here, the IR peak is a strong peak of -OH at 3217 cm -1, a bending vibration of -OH interacting with Sb at 1034 - 1095 cm -1 , and an Sb-O stretch peak at 1400 cm -1 , And Sb-O bending peak at 671 cm -1 . This data analysis data is data indicating that the synthesized material is sodium oxide antimony oxide synthesized according to the present invention.
도 6에서 나타나는 팔면체 형태의 구조는 기존에 합성되어 있는 육수산화물안티몬산 나트륨의 SEM 이미지로서 실시예를 통해 발명한 육수산화안티몬산 나트륨의 합성 여부를 판단하기 위해 나타낸 사진이다.The octahedral structure shown in FIG. 6 is a SEM image of sodium oxide antimony oxide synthesized in the prior art to determine the synthesis of sodium hexametaphosphate oxide invented through the examples.
본 발명은 안티몬산나트륨의 제조하는데 사용되는 육수산화물안티몬산나트륨의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing sodium hexametaphosphate used in the production of sodium antimonate.
구체적으로 본 발명의 제조방법은 순도 97% 이하의 저품위 삼산화안티몬을 수산화칼륨 용액에 용해시킨 후 산화제를 첨가하여 제 1 용액을 형성하는 단계; 상기 제 1 용액을 가열한 후 재결정하여 오산화안티몬을 수득하는 단계; 상기 제 1 용액에 수산화나트륨 및 산화제를 첨가하여 제 2 용액을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 용액을 가열하여 육수산화물 안티몬산나트륨을 수득하는 단계;를 포함한다.Specifically, the method of the present invention includes the steps of: dissolving low-quality antimony trioxide having a purity of 97% or less in a potassium hydroxide solution, and then adding an oxidizing agent to form a first solution; Heating the first solution and then recrystallizing to obtain antimony pentoxide; Adding sodium hydroxide and an oxidizing agent to the first solution to form a second solution; And heating the second solution to obtain a broth oxide sodium antimonate.
삼산화안티몬(Antimony trioxide, Sb2O3)은 안티몬 산화물의 일종으로서, 백색 분말 형태이고, 분자량은 291.52, 비중은 5.2 ~ 5.4, 융점은 656 ℃, 비점은 1425 ℃, 밀도는 5.6이다. 삼산화안티몬은 열을 가하면 황색 액체가 되고, 냉각시키면 백색 결정이 되며, 염산, 가성가리, 주석산 등에는 녹으나, 물이나 알코올에는 녹지않는 성질을 가기고 있다. Antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) is a kind of antimony oxide and is in the form of a white powder. Its molecular weight is 291.52, its specific gravity is 5.2 to 5.4, its melting point is 656 ° C, its boiling point is 1425 ° C and its density is 5.6. Antimony trioxide is a yellow liquid when heated, and when cooled, it becomes a white crystal. It dissolves in hydrochloric acid, soda lime, tartaric acid and the like, but does not dissolve in water or alcohol.
삼산화안티몬은 주로 난연제, 안료, 유리의 조제, 촉매 등에 이용 된다.Antimony trioxide is mainly used as a flame retardant, pigment, glass preparation, catalyst and the like.
오산화안티몬(Antimony pentoxide, Sb2O5)은 삼산화안티몬과 같은 안티몬 산화물의 일종으로서, 백색 분말 형태이고, 분자량은 323.5, 비중은 3.80, 융점은 380 ℃, 비점은 밀도는 3.78이다. 오산화안티몬은 삼산화안티몬과 같이 무기계 난연제로 사용되며, 화학적으로 안정하여 고분자 내에서 높은 분산성과 착색력, 뛰어난 난연성을 나타낸다. 또한 삼산화안티몬에 비해 독성이 적으며, 액상제품과 분말제품으로 생산 가능하기 때문에 작업환경이 용이한 점이 있어 공정을 개선할 수 있는 장점을 지닌다.Antimony pentoxide (Sb 2 O 5 ) is a kind of antimony oxide such as antimony trioxide. It is in the form of a white powder. It has a molecular weight of 323.5, a specific gravity of 3.80, a melting point of 380 ° C and a boiling point of 3.78. Antimony pentoxide is used as an inorganic flame retardant such as antimony trioxide. It is chemically stable and exhibits high dispersibility, coloring power, and excellent flame retardancy in the polymer. In addition, it is less toxic than antimony trioxide and can be produced as a liquid product and a powder product.
본 발명에서 상기 삼산화안티몬은 순도 99% 이상의 고품위 삼산화안티몬이 아닌, 순도가 97% 이하의 저품위 삼산화안티몬을 사용하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the antimony trioxide is characterized by using low-grade antimony trioxide having a purity of 97% or less, not high-quality antimony trioxide having a purity of 99% or more.
상기 저품위 삼산화안티몬은 고품위 삼산화안티몬의 제조 과정 중에 발생하는 부산물인 저품위 삼산화안티몬을 재활용한다. 이로인해 본 발명은 재료비용을 절감할 수 있어서 오산화안티몬의 제조단가와 오산화안티몬으로부터 제조되는 안티몬산나트륨의 핵심소재인 육수산화물안티몬산나트륨의 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.The low-grade antimony trioxide recycles the low-grade antimony trioxide, which is a by-product generated during the manufacturing process of high-quality antimony trioxide. Accordingly, the present invention can reduce the material cost, and thus it is possible to lower the manufacturing cost of antimony pentoxide and the manufacturing cost of sodium hexamate antimony oxide, which is a core material of sodium antimonate produced from antimony pentoxide.
상기 제 1 용액을 형성하는 단계는 순도 97% 이하의 저품위 삼산화안티몬을 수산화칼륨 용액에 용해시킨 후 산화제를 첨가하는 과정으로서, 이는 상기 저품위 삼산화안티몬을 오산화안티몬으로 산화시키는 과정이다. The step of forming the first solution is a step of dissolving low-grade antimony trioxide having a purity of 97% or less in a potassium hydroxide solution, and then adding an oxidizing agent, which oxidizes the low-grade antimony trioxide to antimony pentoxide.
수산화칼륨 용액은 분산제로서의 역할을 하여 삼산화안티몬의 반응성을 높여주는 역할을 한다.The potassium hydroxide solution acts as a dispersing agent to increase the reactivity of antimony trioxide.
상기 수산화칼륨 용액의 농도는 수산화칼륨의 전체 용액에 대한 중량부 통해 결정한다. 삼산화안티몬 1 중량부 기준 0.05 ~ 0.1 중량부를 첨가하는 것이 가장 바람직하다. 0.05 중량부 미만으로 첨가하면 삼산화안티몬의 분산이 제대로 일어나지 않으며, 0.1 중량부보다 초과하여 첨가되면 불순물이 발생하여 수율이 감소한다. The concentration of the potassium hydroxide solution is determined by the weight of the total solution of potassium hydroxide. And most preferably 0.05 to 0.1 part by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide. When the amount of the antimony trioxide is less than 0.05 part by weight, the dispersion of antimony trioxide does not occur properly. If the amount of the antimony trioxide exceeds 0.1 part by weight, impurities are generated and the yield is decreased.
이때 수산화칼륨이 아닌 수산화나트륨을 사용하게 되면 황변현상이 발생하여 수율이 감소하게 된다. 따라서 수산화칼륨이 바람직하다.If sodium hydroxide is used instead of potassium hydroxide, yellowing occurs and the yield is reduced. Therefore, potassium hydroxide is preferable.
상기 산화제는 특별히 한정적인 것은 아니나, 본 발명이 목적하는 오산화안티몬의 제조 과정에는 과산화수소수를 사용하는 것이 바람직하다.The oxidizing agent is not particularly limited, but it is preferable to use hydrogen peroxide for the production of antimony pentoxide, which is the object of the present invention.
또한, 상기 산화제의 첨가량은 상기 삼산화안티몬 1 중량부 기준 2 ~ 2.5 중량부로 넣어주는 것이 가장 바람직하다. 이는 상기 산화제의 첨가량이 상기 제 1 용액을 형성하는 과정중에 2중량부 미만 첨가할 경우 산화제와의 반응이 적게되어 원하고자 하는 최종 물질로 반응이 전체적으로 다 진행되지 않기 때문에 효율이 감소하는 것이 문제가 되고, 2.5 중량부 보다 많이 첨가될 경우 가격면에서 문제가 나타날 수 있다. 또한 과량의 과산화수소수를 첨가하였을 때 남아있는 염기와 반응하여 생성된 물질이 산화제 역할을 억제할 수 있기 때문이다.It is most preferred that the amount of the oxidizing agent added is 2 to 2.5 parts by weight based on 1 part by weight of the antimony trioxide. This is because when the amount of the oxidizing agent added is less than 2 parts by weight in the course of forming the first solution, the reaction with the oxidizing agent is reduced, and the efficiency is decreased because the reaction does not proceed as a whole If it is added in an amount of more than 2.5 parts by weight, there may be a problem in terms of price. In addition, when an excess amount of hydrogen peroxide is added, a substance generated by reaction with the remaining base can inhibit the oxidizing agent.
상기 오산화안티몬을 수득하는 단계는 상기 제 1 용액을 전기로에서 가열하여 목적물인 오산화안티몬을 수득하는 단계로, 상기 제 1 용액을 55 내지 75℃의 온도로 가열하는 것으로 충분하다. 55℃ 미만의 온도로 가열해주게 되면 반응이 충분히 일어나지 않으며 75℃를 초과하는 온도로 가열해주게 되면 폭발의 위험이 있기 때문이다.The step of obtaining the antimony pentoxide is a step of heating the first solution in an electric furnace to obtain the target antimony pentoxide, and heating the first solution to a temperature of 55 to 75 캜 is sufficient. If heated to below 55 ° C, the reaction will not occur sufficiently and if heated to above 75 ° C, there is a risk of explosion.
이후 발생하는 침전물을 재결정시켜 주면 하얀색 분말이 얻어진다. 이렇게 얻어지는 오산화안티몬은 분자 간의 상호작용으로 인해 수산화칼륨 수용액에 첨가하더라도 스태킹(stacking)이 일어나 분산되지 않는다.The resulting precipitate is recrystallized to obtain a white powder. The thus obtained antimony pentoxide is stacked and not dispersed even when added to an aqueous solution of potassium hydroxide due to intermolecular interaction.
상기 제 2 용액을 형성하는 단계는 상기 제 1 용액을 55 내지 75℃의 온도로 가열한 후 분자간 인력(stacking)을 최소화 하기 위해 재결정 과정을 생략하고, 상기 제 1용액내에 수산화나트륨과 산화제를 첨가하여 형성한다. The step of forming the second solution may include heating the first solution to a temperature of 55 to 75 ° C, omitting the recrystallization process to minimize intermolecular stacking, adding sodium hydroxide and an oxidizing agent to the first solution, .
수산화나트륨은 삼산화안티몬 1 중량부에 대하여 4 내지 4.5 중량부 만큼 첨가하는 것이 바람직하다. 4 중량부 보다 적게 첨가하면 반응이 덜 진행되기 때문에 수율이 감소하며 4.5 중량부를 초과하여 첨가할 될 경우 황변 현상이 심해지는 것을 확인할 수 있었다. It is preferable that sodium hydroxide is added in an amount of 4 to 4.5 parts by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide. When the amount is less than 4 parts by weight, the yield is decreased because the reaction proceeds less, and when it is added in an amount exceeding 4.5 parts by weight, the yellowing phenomenon becomes severe.
상기 산화제는 특별히 한정적인 것은 아니나, 본 발명이 목적하는 육수산화물안티몬산나트륨의 제조 과정에는 과산화수소수를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 산화제의 첨가량이 상기 제 2 용액을 형성하는 과정중에 2 중량부 아래로 내려가게 되면 산화제와의 반응이 적게되어 원하고자 하는 최종 물질로 반응이 전체적으로 다 진행되지 않기 때문에 효율이 감소하는 것이 문제가 되고, 2.5 중량부 초과 으로 넘어갈 경우 가격 면에서 문제가 나타날 수 있다. 또한 과량의 과산화수소수를 첨가하였을 때 남아있는 염기와 반응하여 생성된 물질이 산화제 역할을 억제할 수 있기 때문이다.The oxidizing agent is not particularly limited, but it is preferable to use hydrogen peroxide water for the production of the sodium oxide antimony acid sodium salt of the present invention. This is because when the amount of the oxidizing agent is lowered below 2 parts by weight during the formation of the second solution, the reaction with the oxidizing agent becomes less, , And if it exceeds 2.5 parts by weight, there may be a problem in terms of price. In addition, when an excess amount of hydrogen peroxide is added, a substance generated by reaction with the remaining base can inhibit the oxidizing agent.
상기 육수산화물안티몬산나트륨을 수득하는 단계는 상기 제 2 용액을 전기로에서 가열하여 목적물인 육수산화물안티몬산나트륨을 수득하는 단계로서, 본 발명의 경우 상기 제 2 용액을 70 내지 80℃의 온도로 가열하는 것으로 충분하다. 70℃ 미만의 온도로 가열해주게 되면 반응이 충분히 일어나지 않으며 80℃를 초과한 온도로 가열해주게 되면 폭발의 위험이 있기 때문이다.The step of obtaining the hydrous oxide sodium antimonate is a step of heating the second solution in an electric furnace to obtain the desired sodium hexachloroxide antimonate. In the present invention, the second solution is heated to a temperature of 70 to 80 캜 It is enough to do. If the temperature is lower than 70 ℃, the reaction will not occur sufficiently. If heated to 80 ℃, there is a risk of explosion.
이 후 상온에서 재결정을 진행한 후 5℃ 이하의 온도에서 재결정을 진행하였고, 이때 발생한 침전물을 여과하여 110℃에서 건조 시켰다.After recrystallization at room temperature, recrystallization was carried out at a temperature of 5 ° C or lower. The resulting precipitate was filtered and dried at 110 ° C.
본 발명에 의해 제조되는 중간물질인 오산화안티몬(Antimony Pentoxide, Sb2O5)은 삼산화안티몬과 같은 안티몬 산화물의 일종으로서, 백색 분말 형태이고, 분자량은 323.5, 비중은 3.80, 융점은 380 ℃, 밀도는 3.78이다. 오산화안티몬은 삼산화안티몬과 같이 무기계 난연제로 사용되며, 화학적으로 안정하여 고분자 내에서 높은 분산성과 착색력, 뛰어난 난연성을 나타낸다. Antimony pentoxide (Sb 2 O 5 ), an intermediate prepared by the present invention, is a kind of antimony oxide such as antimony trioxide and is in the form of a white powder. The molecular weight is 323.5, the specific gravity is 3.80, the melting point is 380 ° C, Is 3.78. Antimony pentoxide is used as an inorganic flame retardant such as antimony trioxide. It is chemically stable and exhibits high dispersibility, coloring power, and excellent flame retardancy in the polymer.
또한 삼산화안티몬에 비해 독성이 적으며, 액상제품과 분말제품으로 생산 가능하기 때문에 작업환경이 용이한 점이 있어 공정을 개선할 수 있는 장점을 지닌다.In addition, it is less toxic than antimony trioxide and can be produced as a liquid product and a powder product.
또한, 목적 물질인 육수산화물안티몬산나트륨(NaSb(OH)6,Sodium Hexahydro xyantimonate)는 안티몬산나트륨의 핵심소재로 이용된다. 안티몬산나트륨은 백색 분말로서, 고온에서 산화제로 쓰인다. 또한 난연성을 가지고 있어 난연 보조제로 이용될 수 있으며, 에나멜용 불투명화제나 유리 섬유의 유리 청징제 및 탈색제로 이용되기도 한다.In addition, the target substance sodium oxalate sodium (NaSb (OH) 6 , sodium hexahydro xyantimonate) is used as a core material of sodium antimonate. Sodium antimonate is a white powder, used as an oxidizing agent at high temperatures. Also, it has flame retardancy and can be used as a flame retardant adjuvant. It is also used as an opacifier for enamel, a glass fining agent for glass fiber, and a decolorizing agent.
이하에서는 본 발명에 대해 실시예를 통해 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The following examples are merely examples for helping understanding of the present invention, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.
이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.The following is a preferred embodiment of the present invention.
[실시예 1][Example 1]
(제 1 용액 합성 단계)(First solution synthesis step)
Potassium hydroxide 0.5 g(0.009 mol)와 H2O 30mL를 넣어주고 magnetic bar를 넣고 30분간동안 교반한다. Add 0.5 g (0.009 mol) of potassium hydroxide and 30 mL of H 2 O, add magnetic bar and stir for 30 minutes.
교반 후에 깨끗하게 녹은 Potassium hydroxide solution에 Sb2O3 5g을 넣어주고 12시간 동안 교반한다.After stirring, add 5 g of Sb 2 O 3 to a cleanly dissolved potassium hydroxide solution and stir for 12 hours.
교반 후 H2O2 10mL를 천천히 두 번으로 나누어 넣어준다. 이 때 천천히 넣어주지 않으면 급속도로 부풀어 오를 위험이 있다.After stirring, slowly add 10 mL of H 2 O 2 in two portions. If you do not put it slowly, there is a risk of swelling rapidly.
(오산화안티몬 수득 단계)(Step of obtaining antimony pentoxide)
상기 제 1 용액을 55 ℃로 가열해주면서 한시간 동안 교반해 준다.The first solution is heated to 55 캜 and stirred for one hour.
교반 후 상온에서 30분간 재결정 진행 후 5℃이하에서 재결정을 진행한다.After stirring, recrystallization is carried out at room temperature for 30 minutes and then recrystallization is conducted at 5 ° C or less.
이후 발생한 침전물을 여과한 후 110℃에서 건조시키게 되면 하얀색 분말의 오산화안티몬(4.76 g, 90.11 %)을 수득할 수 있다.The resulting precipitate was filtered and then dried at 110 ° C. to obtain antimony pentoxide (4.76 g, 90.11%) as a white powder.
(제 2 용액의 합성 단계)(Synthesis step of the second solution)
상기 제 1 용액을 55 ℃로 가열해주면서 한시간 동안 교반해준다.The first solution is stirred for one hour while heating to 55 ° C.
그 후 Sodium Hydroxide 20 g (0.5 mol)를 넣어준 후 6시간 동안 교반한다.Then add 20 g (0.5 mol) of sodium hydroxide and stir for 6 hours.
교반 후 H2O2 10mL를 천천히 두 번으로 나누어 넣어준다. 이 때 천천히 넣어주지 않으면 급속도로 부풀어 오를 위험이 있다.After stirring, slowly add 10 mL of H 2 O 2 in two portions. If you do not put it slowly, there is a risk of swelling rapidly.
(육수산화물안티몬산나트륨 수득 단계)(Step of obtaining sodium oxide antimony oxide)
상기 제 2 용액을 70 ℃로 가열해주면서 1시간동안 교반한다.The second solution is stirred for 1 hour while being heated to 70 占 폚.
교반 후 상온에서 재결정 진행 후 5℃이하에서 재결정을 진행한다.After stirring, recrystallization proceeds at room temperature and then recrystallization proceeds at 5 ° C or lower.
재결정 후 발생한 침전물을 여과한 후 110℃에서 건조시키게 되면 하얀색 분말의 육수산화물안티몬산나트륨(7.946 g, 94.86 %)을 수득할 수 있다.The precipitate formed after recrystallization is filtered and dried at 110 ° C to obtain sodium hexametaphosphate sodium salt (7.946 g, 94.86%) as a white powder.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.
Claims (7)
상기 제 1 용액을 가열하여 오산화안티몬을 수득하는 단계;
상기 제 1 용액을 가열한 후 수산화나트륨과 산화제를 첨가하여 제 2 용액을 형성하는 단계; 및
상기 제 2 용액을 가열하여 육수산화물안티몬산나트륨을 수득하는 단계;를 포함하되,
상기 수산화칼륨 용액은 삼산화안티몬 1 중량부 기준 0.05 내지 0.1 중량부를 첨가하고,
상기 수산화나트륨은 삼산화안티몬 1 중량부 기준 4 내지 4.5 중량부를 첨가하고,
상기 산화제는 과산화수소를 사용하되, 삼산화안티몬 1 중량부 기준 2 내지 2.5 중량부를 첨가하고,
상기 오산화안티몬을 수득하는 단계는 제 1 용액을 55 내지 75℃의 온도로 가열하는 단계이고,
상기 육수산화물안티몬산나트륨을 수득하는 단계는 제 2 용액을 70 내지 80℃의 온도로 가열하는 단계인 것을 특징으로 하는 육수산화물안티몬산나트륨의 제조방법.Dissolving a low-quality antimony trioxide having a purity of 97% or less during the production of high-quality antimony trioxide in a potassium hydroxide solution, and then adding an oxidizing agent to form a first solution;
Heating the first solution to obtain antimony pentoxide;
Heating the first solution and adding sodium hydroxide and an oxidizing agent to form a second solution; And
Heating the second solution to obtain a sodium oxalate antimonate;
The potassium hydroxide solution is added in an amount of 0.05 to 0.1 part by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide,
The sodium hydroxide is added in an amount of 4 to 4.5 parts by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide,
Hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent, and 2 to 2.5 parts by weight based on 1 part by weight of antimony trioxide is added,
The step of obtaining antimony pentoxide is a step of heating the first solution to a temperature of 55 to 75 캜,
Wherein the step of obtaining the hydrous oxide sodium antimonate is a step of heating the second solution to a temperature of 70 to 80 占 폚.
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