KR102584925B1 - 구형의 질화알루미늄의 제조방법 - Google Patents

구형의 질화알루미늄의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 구형 알루미나 및 탄소원 함유 분산액을 습식 혼합하여 분산액을 제조하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 얻어진 분산액을 건조하고, 환원 질화 및 탈탄소화시키는 제2단계;를 포함하며, 상기 탄소원 함유 분산액은 탄소원, 이소시아네이트계 표면 개질제 및 용매를 포함하는, 구형의 질화알루미늄의 제조방법에 관한 것이다.

Description

구형의 질화알루미늄의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SPHERICAL ALUMINUM NITRIDE POWDER}
본 발명은 응집이 억제되고 15 마이크론 이하의 크기로 제조할 수 있는 구형의 질화알루미늄의 제조방법에 관한 것이다.
질화알루미늄은 전기 절연성이 우수하며 고열전도성을 갖기 때문에, 질화알루미늄의 소결체 또는 분말을 충전시킨 수지, 그리스, 접착제, 도료 등의 재료는 높은 열전도성을 갖는 방열 재료로서 기대된다. 이러한 방열 재료의 열전도율을 향상시키기 위해서는, 수지 등의 매트릭스 중에 고열전도성을 가진 충전재를 고충전시키는 것이 중요하다. 그 때문에, 충전제는 구상이며, 입경이 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 정도인 질화알루미늄이 강하게 요망되고 있다.
일반적으로, 질화알루미늄의 제조 방법에는 알루미나와 카본의 조성물을 환원 질화시키는 알루미나 환원 질화법, 알루미늄과 질소를 직접 반응시키는 직접 질화법, 알킬알루미늄과 암모니아를 반응시킨 후 가열하는 기상법 등이 알려져 있다.
그 중, 직접 질화법에 의해 얻어지는 질화알루미늄은 분쇄ㆍ분급함으로써 제조되기 때문에 입경의 제어가 비교적 용이하고, 입경이 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 정도인 질화알루미늄을 얻는 것은 가능하지만, 이러한 질화알루미늄을 구성하는 입자는 네모진 형태를 한 비구상체이다. 따라서, 상기한 방법에 의해 얻어지는 질화알루미늄을 수지 등의 재료에 고충전하는 것은 어렵다.
한편, 환원 질화법으로 얻어지는 질화알루미늄 자체는 형상이 구상에 가깝지만, 1600℃ 이상의 고온에서 알루미나와 카본의 혼합물을 환원 질화 처리하는 경우, 알루미나의 응집이 쉬워져 목적하는 구형의 질화알루미늄을 얻기가 어렵다. 또한, 상기 방법으로 질화알루미늄을 얻더라도 환원 질화 후 해쇄(disintegration) 작업을 추가하여야 하는 어려움이 있다.
더욱이, 가스 환원 질화법을 이용하여, 평균 입도 약 1 마이크론의 구형 질화알루미늄을 구형 알루미나로 구현한 예가 있으나, 변환률이 낮고 1 마이크론 이상의 입자를 구현하기 어려웠다.
본 발명은 환원 질화법 (열탄소 환원법)을 바탕으로 하여, 15 ㎛ 이하의 입도를 나타낼 수 있으면서 응집이 억제되는 구형의 질화알루미늄의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
발명의 일 구현예에 따르면, 구형 알루미나 및 탄소원 함유 분산액을 습식 혼합하여 분산액을 제조하는 제1단계; 및
상기 제1단계에서 얻어진 분산액을 건조하고, 환원 질화 및 탈탄소화시키는 제2단계;를 포함하며,
상기 탄소원 함유 분산액은 탄소원, 이소시아네이트계 표면 개질제 및 용매를 포함하는,
구형의 질화알루미늄의 제조방법을 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 구형의 질화알루미늄의 제조 방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은, 환원 질화법 (열탄소 환원법)을 바탕으로 하여, 구형 알루미나를 출발물질로 사용하고, 특히 작은 입자의 응집을 방지하기 위해 상기 출발물질을 탄소원 함유 분산액과 습식 혼합을 진행하므로, 종래보다 원료의 분산성을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 이소시아네이트계 표면 개질제를 탄소원 함유 분산액에 첨가하여 사용하기 때문에, 출발물질이 탄소원과 잘 결합하게 할 수 있으며, 결과적으로 상기 알루미나 입자 사이에 이격을 제공할 수 있다.
따라서, 상기 알루미나 입자 사이는 이격이 제공된 상태이므로, 고온의 질화 후에도 해쇄(Disintegration)가 필요 없다. 그러므로, 질화알루미늄 간의 응집이 발생하지 않아 15 ㎛ 이하의 구형상의 질화알루미늄을 높은 수득률로 제조할 수 있다.
이러한 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 구형 알루미나 및 탄소원 함유 분산액을 습식 혼합하여 분산액을 제조하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 얻어진 분산액을 건조하고, 환원 질화 및 탈탄소화시키는 제2단계;를 포함하며, 상기 탄소원 함유 분산액은 탄소원, 이소시아네이트계 표면 개질제 및 용매를 포함하는, 구형의 질화알루미늄의 제조방법이 제공될 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 출발물질로 구형 알루미나를 사용하여, 탄소원과 혼합하여 반응시키는 환원 질화법 (즉, 열탄소 환원법)에 기반을 두는 방법이다.
상기 구형 알루미나는 입형이 유지되면서 질화알루미늄으로 변환되도록 하는데 기여한다. 또한, 본 발명은 상기 구형 알루미나와 탄소원을 혼합시 습식 혼합을 진행하므로, 다수의 과립들 간의 충분한 이격을 발생시킬 수 있다.
상기 습식 혼합을 진행하기 위한 탄소원은 용매 상에 분산된 상태로 사용하며, 특히 이소시아네이트계 표면 개질제를 함께 포함하고 있기 때문에, 상기 탄소원은 알루미나와 잘 결합될 수 있어서 알루미나 입자 사이에 이격이 생긴다.
이로 인해, 이격된 다수의 과립들은 질소 분위기하에서 환원 질화 처리를 진행해도, 이격 공간을 유지할 수 있어서 최종 얻어진 질화알루미늄이 응집되는 현상을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 일 실시예의 제조방법에 의해 제조된 질화알루미늄은 응집이 발생하지 않아 15마이크론 이하의 구형을 가질 수 있으며, 이러한 구형의 질화알루미늄은 수지, 그리스, 접착제, 도료 등의 재료에 고충전될 수 있으며, 나아가, 상기 질화알루미늄이 고충전된 높은 열전도성을 갖는 방열 재료를 제공할 수 있다.
먼저, 상기 일 실시예에 따른 구형의 질화알루미늄 제조방법은, 제1단계의 습식 혼합물인 분산액을 제공하기 위해, 구형 알루미나를 준비한다.
상기 구형 알루미나는 출발물질로서, 평균 입경 15 ㎛ 이하 혹은 1 내지 15㎛의 크기를 나타낼 수 있다. 상기 알루미나의 평균 입경이 15 ㎛ 이상이면 내부까지 균일하게 질화되지 못하는 문제가 있다.
이러한 구형 알루미나는 일반적으로 잘 알려진 상용품이 사용 가능하다.
상기 구형 알루미나는 제 1 단계의 분산액 100중량부를 기준으로 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 5 내지 20중량부를 포함할 수 있다. 상기 구형 알루미나의 함량이 5 중량부 이하이면 용매 사용량이 많아져 경제적인 문제가 있고, 50 중량부 이상이면 환원 시 사용되는 탄소원의 필요량이 많아져 탄소원의 분산이 어려운 문제가 있다.
또한, 탄소원 함유 분산액은 탄소원, 이소사이네이트계 표면 개질제 및 용매가 포함될 수 있다.
상기 탄소원은 후술하는 환원 질화 공정에서 환원제로서 사용될 수 있다. 또한, 상기 탄소원 함유 분산액은 작은 입자의 응집을 억제하기 위하여 탄소원을 용매에 분산시킨 슬러리 상태를 의미할 수 있다.
이때, 본 발명은 상기 탄소원 함유 분산액을 사용하여 출발물질과 습식 혼합을 진행한다.
본 발명은 상기 탄소원 함유 분산액의 사용으로 구형의 작은 과립들이 한쪽으로 몰리는 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 과립들 간의 이격을 갖게 할 수 있다. 만일, 상기 구형의 과립들 간에 이격을 가지지 않고 한쪽으로 몰려 있는 경우, 고온의 환원 질화 공정에서 과립 간의 응집이 발생하여 구상의 질화알루미늄을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한, 상기 알루미나와 탄소원을 건식 혼합하는 경우 과립들이 응집되어 충분한 이격 공간이 제공될 수 없다.
즉, 입자 응집체나 조립물과 같은 비교적 약한 힘으로 응집한 재료를 분산시키고, 미분화하는 분쇄를　해쇄라고 할 수 있는데, 일반적인 해쇄 처리에는 분급 기구를 내장한 회전식 충격 분쇄기나 커터 밀 들이 이용되며 연속으로 처리되는 경우가 많다. 하지만, 본 발명은 상술한 바와 같이 이소시아네이트계 표면개질제를 포함한 탄소원 함유 분산액을 사용하여 습식 공정을 진행하기 때문에, 상기 제1단계의 분산액에는 과립들이 서로 이격된 상태로 존재할 수 있다. 따라서, 후술하는 고온의 환원 질화 후에도, 과립들은 이격 상태가 유지되어 해쇄 과정이 필요없게 되며, 최종 질화알루미늄 입자는 15㎛ 이하의 미세 입자로 제공될 수 있다.
이러한 용매를 이용한 습식 혼합 방법은, 이 분야에 잘 알려진 방법에 따라 진행될 수 있는 바, 그 방법이 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 습식 혼합은 볼밀, 비즈밀 등의 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 습식 혼합시, 1 내지 5mm 크기의 지르코니아 비즈 또는 세라믹 비즈를 제1단계의 혼합물에 첨가한 후, 혼합 공정을 수행하면서 과립들을 분산시킬 수 있다. 이때, 상기 혼합 과정에서, 30 내지 200rpm의 교반 공정이 수반될 수 있다.
한편, 상기 탄소원 함유 분산액에 포함되는 상기 탄소원으로는, 탄소나노튜브, 그라핀, 카본블랙, 흑연, 피치블랙 및 타르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄소원은 탄소나노튜브를 단독으로 사용하거나, 그라핀과 탄소나노튜브의 혼합물, 또는 그라핀과 카본블랙의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
상기 탄소원의 함량은, 상기 구형 알루미나 100중량부에 대하여, 40 내지 80중량부, 40 내지 70중량부, 또는 40 내지 60중량부일 수 있다. 상기 탄소원의 함량이 40중량부 미만이면 환원 질화 공정에서 환원반응이 불충분하여 질화알루미늄으로의 전환률이 저하되며, 80 중량부 초과하면 경제적으로 이득이 없다. 또한, 상기 탄소원을 탄소원 함유 분산액의 총 중량을 기준으로 하는 경우, 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 탄소원 함유 분산액에서 이소시아네이트계 표면 개질제를 사용하는 특징이 있다.
상기 이소시아네이트계 표면 개질제는 출발물질인 알루미나와 탄소원의 결합이 잘 이루어지게 하고, 결과적으로 분산액 상에서 알루미나 입자 사이의 이격을 제공할 수 있다.
상기 이소시아네이트계 표면 개질제는 탄소원 함유 분산액의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량% 혹은 1 내지 5중량%를 포함할 수 있다. 상기 이소시아네이트계 표면 개질제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 표면 개질제로서 충분한 역할을 하지 못하여 이격을 충분히 제공하지 못하는 문제가 있고, 5중량%를 초과하면 경제적 이득이 없다.
상기 이소시아네이트계 표면 개질제는 이소시아네이트기(R-N=C=O)를 2 개 이상 포함하는 이소시아네이트계 화합물이라면, 제한되지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트계 표면 개질제는 방향족 디시소이네이트 또는 지방족 디이소시아네이트계 모두 사용 가능하며, 구체적으로 톨루엔디이소시아네이트, 자일렌 디이소아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등이 있다.
상기 탄소원 함유 분산액에서 용매는 잔량으로 포함될 수 있다. 상기 용매는 수산기(-OH)를 포함하지 않는 극성 용매라면 그 종류가 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 NMP (N-Methyl-2-pyrrolidone), MEK (Methyl ethyl keton) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 탄소원 함유 분산액은 분산제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제는 분산액의 안정성을 위해 포함될 수 있고, 그 종류로는, 예를 들어, 인산염, 인산착염, 계면활성제, 폴리카르복실레이트계 또는 글리세린 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 분산제는 알루미나 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 제1단계에서 얻어진 분산액을 건조하고, 환원 질화 및 탈탄소화시키는 제2단계를 포함할 수 있다.
상기 제1단계에서 얻어진 분산액은 과립들이 이격된 상태이면서 미세하게 분산되어 있으므로, 상기 건조 및 환원 질화를 진행해도 입자들간의 이격 상태가 유지될 수 있다.
이때, 상기 건조는 제1 단계에서 작은 입자로 분산된 분산액으로부터 용매를 휘발시켜 제거하는 공정을 포함한다. 상기 분산액의 건조는 100 내지 250℃에서 1시간 내지 24시간 동안 수행할 수 있다.
상기 건조 공정이 완료되면, 용매가 제거되어 구형의 알루미나와 탄소원의 혼합물이 잘 결합되어 있으며 이격된 과립 상태로 얻어질 수 있다.
본 발명은 이러한 혼합물에 대해 고온의 환원 질화 공정을 진행함으로써, 15 ㎛이하 혹은 1 내지 15 ㎛ 영역의 구형의 질화알루미늄을 제조할 수 있다.
바람직하게, 상기 환원 질화 공정은 1,600 내지 2,000℃ 또는 1,650 내지 1,950℃ 또는 1,700 내지 1,930℃의 온도에서 이루어질 수 있다. 상기 환원 질화 처리 온도가 1600℃ 미만이면 질화 반응이 충분히 이루어지지 않아 질화알루미늄을 제조하기 어려울 수 있고, 2000℃ 초과하면 열전도율이 낮은 산질화물(AlON)이 생성되는 부반응이 진행될 수 있고, 질화알루미늄의 용융이 진행되어 응집이 발생할 수 있다. 또한, 상기 환원 질화 공정은 1시간 내지 10 시간 동안 혹은 2시간 내지 8시간 동안 수행할 수 있다.
상기 환원 질화 처리를 통해 질화알루미늄을 제조한 이후, 상기 질화알루미늄을 탈탄소 처리할 수 있다. 상기 탈탄소 처리에 의해, 질화알루미늄에 포함된 탄소원을 제거하고 품질을 향상시킬 수 있다. 이러한 탈탄소 처리 공정에 사용되는 가스로는, 공기, 산소 등의 탄소를 제거할 수 있는 가스이면 전혀 제한 없이 사용할 수 있지만, 경제성이나 얻어지는 질화알루미늄의 산소 함유율을 고려하여, 공기를 사용할 수 있다.
상기 탈탄소는 600 내지 900℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 탈탄소 처리 온도가 600 ℃ 미만이면 질화알루미늄으로부터 탄소원이 제거되지 않을 수 있고, 900℃ 초과하면 질화알루미늄의 표면에 과잉 산화가 진행되는 문제점이 있을 뿐 아니라 경제적으로 이득이 없다. 또한, 상기 탈탄소는 1시간 내지 10 시간 동안 혹은 2시간 내지 8시간 동안 수행할 수 있다.
상기 일 실시예에 따른 제조방법을 통해 제조된 질화알루미늄은 응집이 방지되어 구형상을 유지할 수 있다. 구체적으로, 상기 질화알루미늄의 구형화도는 0.8 내지 1또는 0.9 내지 1일 수 있다. 상기 구형화도는 질화알루미늄의 짧은 직경(DS)과 긴 직경(DL)의 비(DS/DL)인 것으로, 1에 가까울수록 이상적인 구에 해당할 수 있다.
또한, 상기 구형 질화알루미늄은 평균 입경이 15 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 구형 질화알루미늄은 BET 비표면적이 0.01 내지 5m2/g일 수 있다.
본 발명에 따르면, 환원 질화법 (열탄소 환원법)을 기반으로 하는 구형의 질화알루미늄의 제조시, 구형 알루미나를 출발물질로 사용하고 탄소원과 이소시아네이트계 표면개질제를 포함한 용액을 이용하여 습식 혼합을 진행함으로써, 원료의 분산성을 향상시키고 과립들 간의 이격을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 이소시아네이트계 표면개질제의 사용으로 출발물질인 알루미나와 탄소원의 결합을 잘 이루어지게 하고 이격을 제공하는 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 고온의 질화후에도 15 ㎛이하 영역의 크기를 가지며, 구형이면서 응집이 전혀 없는 질화알루미늄을 높은 수득률로 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 구형의 질화알루미늄을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 2는 실시예 1에서 탄소 함유 분산액과 혼합 후 건조된 알루미나의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1의 질화알루미늄을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
180m2/g의 BET 비표면적을 갖는 CNT (LG화학제품) 20 중량%와 이소시아네이트계 표면 개질제 (톨루엔디이소시아네이트) 1 중량%를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 79 중량%에 분산시켜 탄소원 함유 분산액을 제조하였다.
이후, 5.0㎛의 평균입도 및 0.4m2/g의 BET 비표면적을 갖는 구형의 알루미나(Al2O3) 4g을 상기 탄소원 함유 분산액 40g에 넣고, 쉐이커로 300rpm에서 2시간 혼합하였다.
상기 혼합액에 비즈밀 (1mm 지르코니아 비드)을 넣고, 50rpm에서 60분간 분산을 수행하였다.
상기 공정이 완료된 분산액을 200℃에서 5시간 동안 건조하여 용매를 휘발시켜 제거하였다.
상기 용매가 제거된 분산 혼합물을 카본 도가니에 넣고, 질소 분위기하에서 5시간 동안 1,800℃의 온도로 환원 질화 처리하였다. 이후, 공기 분위기하에서 5시간 동안 700℃의 온도로 탈탄소 처리하여 질화 알루미늄을 제조했다.
실시예 2
상기 탄소 함유 분산액에서 이소시아네이트계 표면 개질제의 종류를 헥사메틸렌 디이소시아네이트로 변경하여 사용하는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 질화알루미늄을 제조했다.
실시예 3
상기 탄소 함유 분산액에서 탄소원으로 300m2/g의 BET 비표면적을 갖는 그라핀을 사용하는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 질화알루미늄을 제조했다.
비교예 1
5.0㎛의 평균입도 및 0.4m2/g의 BET 비표면적을 갖는 구형의 알루미나(Al2O3) 10g과 70m2/g의 BET 비표면적을 갖는 카본블랙 4g을 튜블라 믹서로 3시간 혼합하였다.
이후, 상기 공정에서 얻은 혼합물을 카본 도가니에 넣고, 질소 분위기하에서 5시간 동안 1,800℃의 온도로 환원 질화 처리하였다. 이후, 공기 분위기하에서 5시간 동안 700℃의 온도로 탈탄소 처리하여 질화 알루미늄을 제조했다.
비교예 2
이소시아네이트계 표면 개질제를 첨가하지 않은 탄소원 함유 분산액을 사용하는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 질화알루미늄을 제조했다.
평가
1. 질화알루미늄의 구형화도
실시예 1 내지 3 및 비교예 1내지 2의 질화알루미늄의 짧은 직경(DS)과 긴 직경(DL)을 전자현미경사진으로 측정하고, 짧은 직경과 긴 직경과의 비(DS/DL)를 계산하여 구형화도로 정의하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
이때, 구형화도 값이 1에 가까울수록 구형에 가까운 것을 의미한다.
2. 질화알루미늄으로의 변환율
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 얻은 화합물을 X선 회절법(XRD; X-Ray Diffraction)으로 분석한 후, 질화알루미늄 (100) 및 산화알루미늄(Al2O3) (113)의 피크의 강도를 하기 수학식 1에 기입하여 질화알루미늄으로의 변환율을 계산하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 참고로, 비교예 1 및 실시예 1, 2에서 사용한 수산화알루미늄이 질화 처리 공정을 통해 질화알루미늄으로 전환되지 못하는 경우, 산화알루미늄이 부산물로 생성된다.
[수학식 1]
AlN 변환율(%) = 질화알루미늄 (100) 피크의 강도/(산화알루미늄 (113)피크의 강도 + 질화알루미늄 (100)피크의 강도)
3. 질화알루미늄 응집도
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 제조방법에서 구형의 과립과 탄소원을 혼합한 혼합물을 주사전자현미경으로 촬영하고, 100㎛ X 100㎛ 면적 내에 존재하는 단독 입자의 개수를 확인하여 하기 표 1의 "혼합 후 단독 입자의 개수"에 기재하였다.
또한, 상기 혼합물을 환원 질화 처리한 후 질화알루미늄을 주사전자현미경으로 촬영하고, 100㎛×100㎛ 면적 내에 존재하는 단독 입자의 개수를 확인하여 하기 표 1의 "환원 질화 후 단독 입자의 개수"에 기재하였다.
한편, 도 1은 실시예 1에서 질화 처리한 후 질화알루미늄을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다. 도 2는 실시예 1에서 탄소 함유 분산액과 혼합 후 건조된 알루미나의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 3은 비교예 1에서 질화 처리한 후 질화알루미늄을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예 1 비교예2
질화 후 구형화도 0.97 0.98 0.98 산출 불가 산출불가
AlN 변환률 (%) 100 100 100 100 100
혼합 후단독 입자 수 6 7 6 7 6
환원 질화 후
단독 입자수		 6 6 6 없음 없음
상기 표 1 및 도 1 내지 2의 결과를 통해, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 구형을 나타내어, 구형화도가 0.95 이상이었고, 6 내지 7의 혼합 후 단독 입자수를 나타내고, 환원 질화후 단독 입자수가 6이었다. 또한, 도 2에서 보면, 실시예 1을 통해 혼합된 구형 알루미나에서 이격이 잘 발생되어 있는 모습을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 각 입자가 이격을 두고 위치하고 있음을 확인했다. 즉, "환원 질화 후 단독 입자 개수"는 "혼합 후 단독 입자의 개수"와 큰 차이가 없으므로 환원 질화 공정을 통해서 입자의 응집이 발생하지 않았다는 점을 확인했다.
반면, 표 1 및 도 3에서, 비교예 1은 질화알루미늄이 생성되었지만, 질화 후 구형을 나타내지 않아 구형화도를 산출할 수 없을 뿐 아니라, 단독 입자수도 나타낼 수 없었다. 즉, 비교예 1은 도 3에서 확인되는 바와 같이, 일정 면적 내에 단독 입자들이 이격없이 몰려있어서, 단독 입자수를 측정할 수 없었다. 또한, 비교예 2 경우, 카본블랙과 구형 알루미나 간의 밀도 차가 크고 서로 가교되지 못하여, 입자간 충분한 이격이 발생하지 않아 질화시 입자 응집이 심해지는 문제가 발생하였다.

Claims (13)

  1. 구형 알루미나 및 탄소원 함유 분산액을 습식 혼합하여 분산액을 제조하는 제1단계; 및
    상기 제1단계에서 얻어진 분산액을 건조하고, 환원 질화 및 탈탄소화시키는 제2단계;를 포함하며,
    상기 탄소원 함유 분산액은 탄소원, 이소시아네이트계 표면 개질제 및 용매를 포함하고,
    평균 입경이 15㎛이하인,
    구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구형 알루미나는 평균입경 15 ㎛ 이하의 크기를 나타내는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구형 알루미나는 제 1 단계의 분산액 100중량부를 기준으로 5 내지 50 중량부를 포함하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소원은 탄소나노튜브, 그라핀, 카본블랙, 흑연, 피치블랙 및 타르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이소시아네이트계 표면 개질제는 이소시아네이트기를 2 개 이상 포함하는 이소시아네이트계 화합물을 포함하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이소시아네이트계 표면 개질제는 탄소원 함유 분산액의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량%를 포함하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 수산기(-OH)를 포함하지 않는 극성 용매를 포함하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계의 탄소원 함유 분산액은 분산제를 더 포함하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 건조는 100 내지 250℃에서 1 내지 24시간 동안 수행하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 환원 질화는 1,600 내지 2,000℃의 질소 분위기 하에서 수행하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탈탄소화는 600 내지 900℃의 대기 분위기하에서 수행하는 구형의 질화알루미늄의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 질화알루미늄은 구형화도가 0.8 내지 1인, 구형의 질화알루미늄 제조방법.
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