KR20130039836A - Synthesis of nano sized magnesium hydroxide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로웨이브를 이용하여 단시간에 나노 크기의 고순도 수산화마그네슘을 합성할 수 있는 신규한 나노 크기의 수산화마그네슘의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel method for producing nano-sized magnesium hydroxide capable of synthesizing nano-sized high-purity magnesium hydroxide in a short time using microwaves.
수산화마그네슘(magnesium hydroxide)은 마그네슘의 수산화물로, 금속마그네슘의 원료, 함유폐수용 흡착제, 배연탈황제, 배수중화제, 중유보일러 부식방지제, 토질개량제 등의 공업용과 제사제(설사약), 제산제 및 동물용 약제 등 의약용으로 널리 사용되고 있다. 또한, 고분자내 충진제로서 사용되며, 고압전선, 잠수함 등의 특수 피복에 사용되기도 한다.Magnesium hydroxide is a hydroxide of magnesium, which is a raw material of metal magnesium, an adsorbent for wastewater containing wastewater, a flue gas desulfurization agent, a drain neutralizer, a heavy oil boiler corrosion inhibitor, a soil improving agent, an antidiarrheal agent, an antacid and an animal medicine. It is widely used for medicine. It is also used as a filler in polymers, and is also used for special coatings such as high-voltage wires and submarines.
최근에는 수산화마그네슘이 연소 시에 발연량이 적어 연기에 의한 질식사를 방지할 수 있고, 무독의 환경 친화적 물질이며, 단위 질량당 열 함유량이 우수하고 연소 시 수증기(물)를 방출하여 난연 특성(소화 및 발화 억제 특성)을 나타내는 점이 확인되면서, 새로운 친환경적 난연제로 각광을 받고 있다. 할로겐계 난연제와 비교하면 연소 시 유독가스를 발생하지 않아 독성이 없고, 내식성, 내열성 및 전기 절연성까지 우수하여 난연제 시장의 친환경적 대체재로서 발전 가능성이 매우 높다.In recent years, magnesium hydroxide has a small amount of smoke during combustion, which prevents suffocation caused by smoke, is a non-toxic environmentally friendly substance, has excellent heat content per unit mass, and releases water vapor (water) during combustion, thereby retarding fire retardant characteristics (digestion and It has been spotlighted as a new environmentally friendly flame retardant. Compared with halogen flame retardant, it does not generate toxic gas during combustion, so it is not toxic and has excellent corrosion resistance, heat resistance, and electrical insulation. Therefore, it is highly likely to be developed as an eco-friendly alternative to the flame retardant market.
종래에는 다양한 수산화마그네슘의 제조방법이 알려져 있는데, 마그네슘 원으로 이온간수, 해수 또는 마그네시아를 사용하고 알칼리원으로 석회 또는 가성소다 등을 사용하는 방법, 산화마그네슘의 수화반응에 의한 방법, 마그네슘염과 암모니아를 반응시켜 수산화마그네슘 결정을 성장시키는 방법 등이 있다(대한민국등록특허 제0649114호, 대한민국등록특허 제0350569호 및 대한민국공개특허 제1992-0021447호). Conventionally, various methods of manufacturing magnesium hydroxide are known. Methods of using ionic liver water, seawater or magnesia as a magnesium source and lime or caustic soda as an alkali source, a method by hydration of magnesium oxide, magnesium salt and ammonia To grow magnesium hydroxide crystals, and the like (Korea Patent No. 0649114, Republic of Korea Patent No. 0350569 and Republic of Korea Patent Publication No. 1992-0021447).
그러나 해수에서 마그네슘 이온(Mg2 +)을 채취하여 수산화마그네슘 생성 시 해수에 존재하는 마그네슘이온의 양이 약 0.13 %로 낮아 경제적 가치를 갖게 하기 위해서는 대규모의 설비가 필요하게 되는 문제점이 있다. 또한 공정에서 많이 사용되는 수열합성 방법은 합성 온도까지 온도를 올리는데 시간이 걸리며, 고순도의 분산성이 우수한 수산화마그네슘을 얻기 위해서는 일정한 에너지원과 2시간 이상의 반응시간이 걸리는 단점이 있다. However, when magnesium ions (Mg 2 + ) are collected from the seawater, the amount of magnesium ions present in the seawater when producing magnesium hydroxide is about 0.13%, so that a large-scale facility is required to have economic value. In addition, the hydrothermal synthesis method used in the process takes a long time to increase the temperature to the synthesis temperature, there is a disadvantage that takes a constant energy source and a reaction time of 2 hours or more in order to obtain a high purity dispersibility magnesium hydroxide.
또한, 각각의 제조방법에 따라 수산화마그네슘 입자의 크기와 형상, 응집성, 수득량에서 차이가 나므로 난연제로서 필요한 균일성과 고분산성을 위해 판상형과 균일한 입도 분포를 갖는 수산화마그네슘을 얻기가 어렵다는 문제가 있다. In addition, there is a problem that it is difficult to obtain magnesium hydroxide having a plate-like shape and a uniform particle size distribution for uniformity and high dispersibility required as a flame retardant because the magnesium hydroxide particles vary in size, shape, cohesiveness, and yield according to each production method. .
따라서 판상형과 균일한 입도 분포를 갖는 수산화마그네슘을 얻기 위하여 고온 고압하에서 제조하는 방법이 다양하게 제안되어 활용되고 있으나, 종래의 고온 고압 조건에서 반응하는 방식은 제조설비가 고가이며, 반응기 설비의 크기에 한계가 있어 대량 생산이 어렵고, 에너지의 소모량이 많으며, 산업 안전의 위험성이 존재한다.Therefore, various methods for manufacturing under high temperature and high pressure have been proposed and utilized to obtain magnesium hydroxide having a plate-like shape and a uniform particle size distribution. There are limitations to mass production, high energy consumption and industrial safety risks.
이에 본 발명자들은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하고자 기존의 수열합성법과는 달리 열원으로 마이크로웨이브파를 이용하고, 마그네슘원의 전구체의 종류를 달리하여 단시간에 고순도의 수산화마그네슘을 합성할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Therefore, the present inventors confirmed that the microwave can be synthesized with high purity in a short time by using a microwave wave as a heat source and different kinds of precursors of magnesium source to solve the problems of the prior art. Thus, the present invention has been completed.
따라서 본 발명의 목적은 마이크로웨이브를 이용하여 짧은 시간에 분산성이 좋고 결정성이 우수한 나노 크기의 고순도 수산화마그네슘을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing nano-sized high-purity magnesium hydroxide having good dispersibility and crystallinity in a short time using microwaves.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 (a) 마그네슘염과 알카리원을 혼합하는 단계; (b) 상기 혼합용액에 마이크로웨이브를 처리하는 단계; (c) 상기 반응물을 냉각 및 세척하는 단계; 및 (d) 상기 반응물을 건조하는 단계를 포함하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention comprises the steps of (a) mixing a magnesium salt and an alkali source; (b) treating the mixed solution with microwaves; (c) cooling and washing the reactants; And (d) provides a nano-sized magnesium hydroxide manufacturing method comprising the step of drying the reactant.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b)단계에서 마이크로웨이브는 400 ~ 1000W로 극초단파를 5 ~ 30분간 조사할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microwave in step (b) can be irradiated with microwave at 5 ~ 30 minutes at 400 ~ 1000W.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b)단계에서 혼합용액을 교반하면서 70 ~ 90℃의 온도에서 반응시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mixed solution in step (b) may be reacted at a temperature of 70 ~ 90 ℃ while stirring.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 마그네슘염으로는 황산마그네슘(MgSO4), 염화마그네슘(MgCl2) 및 질산마그네슘(MgNO3) 중에서 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the magnesium salt may be any one or more of magnesium sulfate (MgSO 4 ), magnesium chloride (MgCl 2 ) and magnesium nitrate (MgNO 3 ).
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 마그네슘염은 0.5 mol/L~3.0 mol/L의 농도로 사용할 수 있으며, 농도가 높을수록 수산화마그네슘 형성이 유리하다.In one embodiment of the present invention, the magnesium salt may be used in a concentration of 0.5 mol / L ~ 3.0 mol / L, the higher the concentration is advantageous to form magnesium hydroxide.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 알카리원으로는 수산화나트륨, 암모니아수 및 아민계열 화합물 중에서 어느 하나를 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the alkali source may be any one of sodium hydroxide, ammonia water and amine compounds.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 수산화나트륨은 0.5 mol/L~3.0 mol/L의 농도로 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sodium hydroxide may be used at a concentration of 0.5 mol / L ~ 3.0 mol / L.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 암모니아수는 농도가 28 ~ 30%인 암모니아수를 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ammonia water may be used ammonia water having a concentration of 28 to 30%.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 아민계열 화합물은 모노에탄올아민 또는 디에탄올아민이며, 2mL~5mL의 양으로 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the amine compound is a monoethanolamine or diethanolamine, it can be used in an amount of 2mL ~ 5mL.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계에서 반응물의 pH를 10 ~ 13으로 조절할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the pH of the reactant in step (a) can be adjusted to 10 ~ 13.
본 발명에 따른 수산화마그네슘의 제조방법은 수열합성법을 사용하여 공업적으로 접근하기 유리하며, 마이크로웨이브파를 사용하므로 저전력에서 짧은 시간에 고순도의 수산화마그네슘을 합성할 수 있어 대량생산에 유리한 효과가 있다. 또한, 생성된 고순도의 수산화마그네슘은 나노 크기의 분산성이 우수한 성질을 나타내며, 다양한 전구체와 알카리원을 사용하여 합성이 가능하여 전구체 및 알카리원의 선택이 유리한 효과가 있다.The method of manufacturing magnesium hydroxide according to the present invention is advantageously industrially approached by using hydrothermal synthesis method, and since microwave waves are used, high purity magnesium hydroxide can be synthesized in a short time at low power, which is advantageous in mass production. . In addition, the produced high-purity magnesium hydroxide exhibits excellent properties of nano-sized dispersibility, and can be synthesized using various precursors and alkali sources, so that the selection of precursors and alkali sources is advantageous.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 서로 다른 pH 조건 (a) pH 10, (b) pH 11, (c) pH 12, (d) pH 13에서 제조된 수산화마그네슘 나노입자의 형태를 확인하기 위해 SEM 사진을 나타낸 것이다.Figure 1 is to confirm the form of magnesium hydroxide nanoparticles prepared at different pH conditions (a) pH 10, (b) pH 11, (c) pH 12, (d) pH 13 according to an embodiment of the present invention SEM pictures are shown.
본 발명은 나노 크기의 수산화마그네슘의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마이크로웨이브파를 이용하여 짧은 시간에 분산성이 좋고 결정성이 우수한 고순도의 수산화마그네슘을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing nano-sized magnesium hydroxide, and more particularly, to provide a high-purity magnesium hydroxide having a good dispersibility and crystallinity in a short time using microwave waves.
본 발명에 따르면 합성 방법은 수열합성법을 사용하되, 종래와는 다르게 열원으로 마이크로웨이브파를 사용한다는 점에서 저전력으로 단시간에 수산화마그네슘을 고순도로 합성할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the synthesis method uses a hydrothermal synthesis method, and unlike the conventional method, it is possible to synthesize magnesium hydroxide with high purity in a short time with low power in that microwave wave is used as a heat source.
또한, 다양한 전구체를 사용하여 합성이 가능하여 전구체의 선택이 유리하며, 알카리원 또한 다양한 종류를 사용할 수 있다. 본 발명의 제조방법에 따라 생성된 수산화마그네슘 입자는 플레이크 형태로서 크기는 나노 크기의 입자를 갖는다. 이렇게 제조된 수산화마그네슘은 고분자나 기타 충진물에 첨가하는 첨가제, 난연제 등으로 사용될 수 있다.In addition, it is possible to synthesize using a variety of precursors is advantageous in the selection of precursors, alkali source can also use a variety of types. Magnesium hydroxide particles produced according to the production method of the present invention is in the form of flakes having particles of nano size. Magnesium hydroxide thus prepared may be used as additives, flame retardants, etc., added to polymers or other fillers.
이하, 수열합성법을 적용하되 열원으로 마이크로웨이브를 이용하여 나노 크기의 고순도 수산화마그네슘을 합성하기 위한 방법을 상세히 설명하고자 한다.
Hereinafter, a method for synthesizing nanoscale high-purity magnesium hydroxide using microwave as a heat source will be described in detail.
제1단계 : 마그네슘염과 First step: magnesium salt 알카리원을Alkaline 혼합하는 단계 Mixing steps
먼저, 마그네슘염과 알카리원을 혼합하는데, 목표로 하는 pH에 도달할 때까지 알카리원을 넣어주면 된다. 이때, 용액의 pH는 10 이상으로 조절하는 것이 좋으며, pH 10 ~ 13으로 조절하는 것이 충분한 특성의 수산화마그네슘을 합성하는데 바람직하다.First, the magnesium salt and the alkali source are mixed, and the alkali source is added until the target pH is reached. At this time, the pH of the solution is preferably adjusted to 10 or more, it is preferable to adjust the pH of 10 ~ 13 to synthesize magnesium hydroxide of sufficient characteristics.
상기 마그네슘염으로는 황산마그네슘(MgSO4), 염화마그네슘(MgCl2), 질산마그네슘(MgNO3) 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 0.5 mol/L 이상의 농도, 바람직하게는 0.5~3.0 mol/L 의 농도로 사용하는 것이 바람직하다.The magnesium salt may be selected from magnesium sulfate (MgSO 4 ), magnesium chloride (MgCl 2 ), magnesium nitrate (MgNO 3 ), the concentration of 0.5 mol / L or more, preferably 0.5 ~ 3.0 mol / L It is preferable to use as.
상기 알카리원으로는 수산화나트륨, 암모니아수 및 아민계열 화합물 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 각각의 양과 pH 조절 특성은 서로 상이하다. 암모니아수를 사용하는 경우 pH 10 이상에서 합성을 해야 하며, 아민류는 적은 양을 혼합하여도 합성이 가능한 특성이 있다.As the alkali source, any one of sodium hydroxide, aqueous ammonia, and an amine compound may be selected and used, and the amount and pH control characteristics of each are different from each other. When using ammonia water should be synthesized at pH 10 or more, and amines have a characteristic that can be synthesized even if a small amount is mixed.
상기 알카리원으로 수산화나트륨을 사용하는 경우 수산화나트륨은 0.5 mol/L 이상의 농도, 바람직하게는 0.5~3.0 mol/L의 농도로 사용하는 것이 바람직하다. 암모니아수를 사용하는 경우에는 농도가 28 ~ 30 %에 해당되는 암모니아수를 사용하는 것이 바람직하며, 암모니아수의 첨가량은 예를 들어 pH 10이고, 마그네슘원의 농도가 2 mol/L일 경우 최소 30mL 이상 넣어줄 경우 수산화마그네슘의 합성이 가능하다. 상기 아민계열 화합물을 사용하는 경우 모노에탄올아민, 디에탄올아민과 같은 알콜성 아민류를 사용할 수 있으며, 1 mL 이상, 바람직하게는 2 mL 이상의 양, 더욱 바람직하게는 2mL~5mL의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.When using sodium hydroxide as the alkali source, sodium hydroxide is at a concentration of 0.5 mol / L or more, preferably It is preferable to use it at the concentration of 0.5-3.0 mol / L. When using ammonia water, it is preferable to use ammonia water with a concentration of 28 to 30%, and the addition amount of ammonia water is, for example, pH 10 and at least 30 mL when the concentration of magnesium source is 2 mol / L. In this case, the synthesis of magnesium hydroxide is possible. In the case of using the amine-based compound, alcoholic amines such as monoethanolamine and diethanolamine may be used, and it is preferable to use 1 mL or more, preferably 2 mL or more, and more preferably 2 mL to 5 mL. desirable.
본 발명의 일실시예에 따르면, 마그네슘염의 합성 농도는 0.5 mol/L 이상으로 하여 실험을 진행을 하면 수산화마그네슘이 합성되는 것을 확인할 수 있었다. 알카리원으로 사용한 수산화나트륨도 0.5 mol/L 이상의 농도로 합성을 할 경우 수산화마그네슘 생성이 가능한 것이 확인되었다. 이때 2 mol/L 농도의 수산화나트륨을 사용할 경우 80 mL 이상을 첨가하면 초기 pH가 10 이상으로 증가되며 수산화마그네슘 합성에서의 pH 범위는 9 ～ 13 까지 합성이 가능하며, pH에 따라 입자의 크기가 변화하는 것을 확인할 수 있다. 알카리원 중 암모니아수의 경우 농도가 28 ~ 30 %에 해당되는 암모니아수를 사용하였으며, 암모니아수의 첨가량은 pH 10일 경우 마그네슘원의 농도가 2mol/L일 경우 최소 30mL 이상 넣어주면 합성이 가능한 것을 확인할 수 있다. 아민류는 부피로서 약 3 mL 이상을 첨가하여주면 침전이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 기본실험조건으로 합성하면 수산화마그네슘이 합성되어짐을 확인할 수 있었다.
According to one embodiment of the present invention, it was confirmed that magnesium hydroxide is synthesized when the synthesis concentration of magnesium salt is 0.5 mol / L or more. Sodium hydroxide used as an alkali source was also confirmed that the production of magnesium hydroxide when synthesized at a concentration of 0.5 mol / L or more. In this case, when using 2 mol / L sodium hydroxide, the addition of 80 mL or more increases the initial pH to 10 or more. The pH range in the synthesis of magnesium hydroxide can be synthesized from 9 to 13, and the particle size depends on the pH. You can see the change. In the case of ammonia water in the alkali source, ammonia water with a concentration of 28 to 30% was used, and the amount of the ammonia water added was pH 10, and when the concentration of the magnesium source was 2 mol / L, at least 30 mL was added to confirm that synthesis was possible. . The amines were confirmed to be precipitated by adding more than about 3 mL in volume. When synthesized under the basic experimental conditions, it could be confirmed that magnesium hydroxide was synthesized.
제2단계 : Second step: 마이크로웨이브파를Microwave wave 처리하는 단계 Processing steps
다음으로 마그네슘염과 알카리원이 혼합된 용액에 마이크로웨이브파를 처리한다. 상기 혼합 용액을 교반하면서 400 ~ 1000W의 극초단파를 5 ~ 30분간 조사하여 마이크로웨이브파를 처리하는데, 이때, 전력을 낮게 할 경우 입자의 생성에 있어 긴 반응시간이 필요하고, 전력이 높을 경우 반응시간이 짧아지는 특징이 있다.Next, the microwave wave is treated with a solution of magnesium salt and alkali source. While stirring the mixed solution, microwaves are treated by microwave irradiation of 400 to 1000 W for 5 to 30 minutes. At this time, when the power is lowered, a long reaction time is required for the generation of particles, and when the power is high, the reaction time is high. This shortening is characteristic.
반응에서의 전력은 400W 이상으로 가하는 것이 바람직하며, 400W 이하에서는 수산화마그네슘이 합성되기는 하나 입자의 균일성과 분산성이 떨어지는 문제점이 있다. The power in the reaction is preferably added at 400W or more, and at 400W or less, magnesium hydroxide is synthesized, but there is a problem in that the uniformity and dispersibility of the particles are inferior.
반응온도는 70 ~ 110℃에서 진행할 수 있으며, 110℃이상의 온도에서는 수열합성법이므로 용매의 온도가 올라가지 않는다. 바람직하게는 반응시간과 전력을 고려하여 70 ~ 90℃에서 반응시키는 것이 좋다.The reaction temperature can be carried out at 70 ~ 110 ℃, the temperature of the solvent does not rise because of the hydrothermal synthesis method at a temperature above 110 ℃. Preferably considering the reaction time and power it is preferable to react at 70 ~ 90 ℃.
반응시간은 형상과 결정성을 충분히 얻고자하는 경우 5분 이상 극초단파를 이용하여 가열하는 것이 좋은 결과를 나타내며, 바람직하게는 5 ~ 30분간 반응시키는 것이 좋다.
When the reaction time is sufficient to obtain the shape and crystallinity, it is preferable to heat using microwave for more than 5 minutes, and it is preferable to react for 5 to 30 minutes.
제3단계 : 후처리단계Step 3: Post Processing
반응이 끝난 후 상온에서 냉각하고, 증류수를 이용해 수회 수세한다. 수세를 마친 뒤 60℃에서 12시간 건조하면 백색 파우더 형태의 생성물을 얻을 수 있다.After the reaction, the mixture is cooled to room temperature and washed several times with distilled water. After washing with water, drying at 60 ° C. for 12 hours yields a white powder product.
본 발명의 일실시예에 따르면, pH에 따라 생성된 수산화마그네슘 입자의 크기가 커지는 것을 확인할 수 있었으며, 생성된 입자는 약 150 ～ 400 nm의 입자 크기를 갖는 것을 확인하였다(도 1 참조).According to one embodiment of the present invention, it was confirmed that the size of the magnesium hydroxide particles produced according to the pH increases, it was confirmed that the resulting particles have a particle size of about 150 ~ 400 nm (see Figure 1).
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 전구체로 사용되는 다양한 마그네슘염과 알카리원으로 강염기에서 약염기 및 아민류의 물질을 이용해 마이크로웨이브파를 이용하여 단시간 내에 고순도의 나노크기 수산화마그네슘을 제조할 수 있다.As described above, in the present invention, high-purity nano-size magnesium hydroxide can be prepared in a short time using microwave waves using materials of weak bases and amines in strong bases with various magnesium salts and alkali sources used as precursors.
본 발명에서는 일반적으로 사용되는 마이크로웨이브 장치의 전력보다 낮은 전력에서 나노크기의 수산화마그네슘을 제조하는데, 마이크로웨이브파를 이용하여 짧은 시간에 분산성이 좋고 결정성이 우수한 고순도의 수산화마그네슘을 제조할 수 있다. 다양한 전구체를 활용하여 수열합성법으로 수산화마그네슘을 합성하는 것으로 저전력에서 합성이 가능하며 기존의 합성법에 비해 생성물의 합성시간을 매우 단축할 수 있다. 또한, 생성된 물질은 고순도의 수산화마그네슘이며 합성물의 크기는 나노크기의 분산성이 우수한 성질을 나타낸다.
In the present invention, to produce nano-sized magnesium hydroxide at a power lower than the power of the microwave device generally used, it is possible to produce a high-purity magnesium hydroxide with excellent dispersibility and crystallinity in a short time using the microwave wave. have. By synthesizing magnesium hydroxide by hydrothermal synthesis using various precursors, synthesis is possible at low power, and the synthesis time of the product can be greatly shortened compared to the conventional synthesis method. In addition, the resulting material is high-purity magnesium hydroxide and the size of the composite exhibits excellent nano-sized dispersibility.
이하, 본 발명을 실시예 및 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
<< 실시예Example 1> 1>
수산화마그네슘의 합성(I)Synthesis of Magnesium Hydroxide (I)
극초단파를 이용한 나노 크기의 수산화마그네슘 생성물의 합성 조건을 알아보기 위하여 다음과 같은 실험을 진행하였다.In order to investigate the synthesis conditions of the nano-sized magnesium hydroxide product using microwaves, the following experiment was carried out.
먼저, 2M의 황산마그네슘 7수화물 용액과 2M 수산화나트륨 용액을 생성한다. 황산마그네슘 용액 50mL를 500mL의 반응 용기에 넣고 교반한 후, 수산화나트륨 용액을 pH에 맞추어 적가하였다. 수산화나트륨 용액을 첨가할 때 하얀색 침전물이 초기에 생성이 되는 것을 확인할 수 있었다.First, 2M magnesium sulfate heptahydrate solution and 2M sodium hydroxide solution are produced. 50 mL of magnesium sulfate solution was added to a 500 mL reaction vessel, followed by stirring, and then sodium hydroxide solution was added dropwise to pH. When the sodium hydroxide solution was added, it was confirmed that a white precipitate was initially formed.
다음으로 상기 혼합된 용액이 담긴 용기를 마이크로웨이브 합성장치에 장착하는데, 이때 리비히냉각기를 설치하여 반응기 내의 압력을 조절하여 준다. Next, the vessel containing the mixed solution is mounted on the microwave synthesizer, in which the Lichrich cooler is installed to adjust the pressure in the reactor.
다음으로 혼합 용액을 1000rpm으로 교반하면서, 500W로 극초단파를 조사하여 5 ~ 15분간 가열하였다. 반응이 끝난 후 상온에서 냉각시킨 후, 증류수를 이용하여 3회 수세하였다. 수세 후 감압여과하고, 생성된 백색 미립자를 60℃에서 12시간 건조하여 하얀색의 생성물을 얻었다.
Next, while stirring the mixed solution at 1000rpm, microwaves were irradiated at 500W and heated for 5 to 15 minutes. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, and washed three times with distilled water. After washing with water, the product was filtered under reduced pressure, and the resulting white fine particles were dried at 60 ° C. for 12 hours to obtain a white product.
<< 실시예Example 2> 2>
수산화마그네슘의 합성(Synthesis of magnesium hydroxide IIII ))
상기 실시예 1의 기본 합성조건을 기초로 하여, 알카리원으로 수산화나트륨 대신에 약알카리인 암모니아수를 사용하여 수산화마그네슘의 합성을 진행하였다. 알카리원으로 암모니아수를 사용하였다는 점을 제외하고는 <실시예 1>과 같은 방법으로 반응을 진행하였으며, 후처리 또한 동일하게 진행하였다.
Based on the basic synthesis conditions of Example 1, the synthesis of magnesium hydroxide was carried out using ammonia water, which is a weak alkali instead of sodium hydroxide as an alkali source. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that ammonia water was used as the alkali source, and the post-treatment was also performed in the same manner.
<< 실시예Example 3> 3>
수산화마그네슘의 합성(Synthesis of magnesium hydroxide IIIIII ))
상기 <실시예 1>의 기본 합성조건을 기초로 하여, 알카리원으로 강염기인 수산화나트륨과 약염기인 암모니아수 대신에 디에탄올아민과 모노에탄올아민과 같은 아민계열 화합물을 이용하여 수산화마그네슘의 합성을 진행하였다. Based on the basic synthesis conditions of <Example 1>, magnesium hydroxide was synthesized by using an amine compound such as diethanolamine and monoethanolamine as an alkali source instead of strong base sodium hydroxide and weak base ammonia water. .
알카리원으로 아민계열 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는 <실시예 1>과 같은 방법으로 반응을 진행하였으며, 후처리 또한 동일하게 진행하였다.
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that an amine compound was used as the alkali source, and the post-treatment was also performed in the same manner.
<< 실시예Example 4> 4>
마이크로웨이브파의Microwave 조사를 통한 반응조건 최적화 실험 Reaction Condition Optimization Experiment
상기 실시예 1의 반응에 사용되는 마이크로웨이브파 조사는 기본 파장인 2.45 GHz를 사용하나 이때 전력량에 따라 반응온도의 증가 속도가 조절된다. 이에 전력량을 100 ~ 500 W까지 조절하여 실험을 진행하였다. 실험 방법은 <실시예 1>의 합성조건과 같으며, 반응 종료 후 후처리 또한 동일하게 진행하였다.
The microwave irradiation used in the reaction of Example 1 uses 2.45 GHz, which is a fundamental wavelength, but the rate of increase of the reaction temperature is controlled according to the amount of power. The experiment was conducted by adjusting the power amount to 100 ~ 500 W. Experimental method was the same as the synthesis conditions of <Example 1>, and the post-treatment after the reaction was also performed in the same manner.
<4-1> 반응시간<4-1> reaction time
반응시간은 5분에서 1시간 이상 실험하였는데, 그 결과 반응시간이 5분 이하인 경우 입자의 형성시간이 부족하여 결정성이나 분산성 및 형태가 5분 이상 반응한 샘플에 비해 특성이 저하됨을 확인할 수 있었다. 따라서 수산화마그네슘의 합성은 마이크로웨이브파로 5분 정도면 합성이 되는 것을 확인하였으나, 형상과 결정성을 충분히 얻고자하면 5분 이상 극초단파를 이용 가열하는 것이 좋은 결과를 얻는 것을 확인하였고, 15분의 합성시간이 효율적으로 좋은 합성시간임을 확인하였다. The reaction time was experimented from 5 minutes to 1 hour or more. As a result, when the reaction time was 5 minutes or less, the formation time of the particles was insufficient, and thus the crystallinity, dispersibility, and morphology were confirmed to be deteriorated compared to the sample reacted for 5 minutes or more. there was. Therefore, the synthesis of magnesium hydroxide was confirmed that the microwave can be synthesized in about 5 minutes, but to obtain a sufficient shape and crystallinity, it was confirmed that heating using microwave for more than 5 minutes yielded good results, and the synthesis of 15 minutes It was confirmed that the time is a good synthesis time efficiently.
수산화마그네슘 합성에 있어 마이크로웨이브 조사시간은 최소 5분 이상 조사하였으며 기본 조건은 15분 조사로 실험을 진행하였다. 실험에 있어 시간이 증가할 경우 결정성이 높아지는 것을 XRD 분석을 통하여 확인할 수 있었다.
In the synthesis of magnesium hydroxide, microwave irradiation time was investigated for at least 5 minutes and the basic condition was 15 minutes irradiation. In the experiment, it was confirmed through XRD analysis that the crystallinity increased as time increased.
<4-2> 전력량<4-2> power amount
합성에서의 전력량은 100W부터 합성을 진행하였으며, 이때 100W의 경우 저전력으로 인해 용매의 온도가 76℃까지 밖에 상승이 되지 않는 것을 확인하였고, 수산화마그네슘의 결정성과 분산성 및 입자의 형태가 떨어짐을 확인하였다. 실험에 사용된 전력은 500W로서 100 ~ 400W까지 수산화마그네슘은 합성이 되나 입자의 균일성과 분산성이 떨어짐이 확인되었다. 따라서 전력의 최소값은 500W로 그이상의 전력에서도 수산화마그네슘이 합성됨을 예상할 수 있었다.
The amount of power in the synthesis was synthesized from 100W, in which case the temperature of the solvent was confirmed to rise only up to 76 ℃ due to the low power, the crystallinity and dispersibility of magnesium hydroxide and the shape of the particles was confirmed to fall It was. The electric power used in the experiment was 500W, and magnesium hydroxide was synthesized up to 100 ~ 400W, but the uniformity and dispersibility of particles were inferior. Therefore, the minimum value of power was 500W, which could be expected to synthesize magnesium hydroxide even at higher power.
<4-3> 반응온도<4-3> reaction temperature
실험에서 합성온도는 70 ~ 110℃까지 반응이 진행되며 110 ℃이상은 수열합성법이므로 용매의 온도가 올라가지 않는 것을 확인하였다. 반응시간과 전력을 고려하여 실험을 진행하였을 경우 80℃에서 최적의 합성온도를 나타내었으며, 수산화마그네슘의 합성은 70 ℃에서도 합성이 됨을 확인할 수 있었다.
In the experiment, the synthesis temperature is 70 ~ 110 ℃ the reaction proceeds and 110 ℃ or more hydrothermal synthesis method was confirmed that the temperature of the solvent does not rise. In consideration of the reaction time and power, the experiment showed the optimum synthesis temperature at 80 ℃, and the synthesis of magnesium hydroxide was confirmed to be synthesized at 70 ℃.
<4-4> <4-4> pHpH 조건 Condition
합성 pH에 따른 입자의 형태를 확인하고자 pH를 달리하여 실험한 결과, pH 10 이상에서 충분한 특성을 갖는 수산화마그네슘을 합성할 수 있었으며, pH 13까지 수산화마그네슘이 합성됨을 확인하였다.As a result of experiments by varying the pH to confirm the form of the particles according to the synthetic pH, it was possible to synthesize magnesium hydroxide having sufficient properties at pH 10 or more, it was confirmed that magnesium hydroxide is synthesized up to pH 13.
또한, pH에 따라 생성된 수산화마그네슘 입자의 크기가 커지는 것을 확인할 수 있었으며, 생성된 입자는 약 150 ～ 400 nm의 입자 크기를 갖는 것을 확인하였다(도 1 참조).
In addition, it was confirmed that the size of the magnesium hydroxide particles produced according to the pH increases, it was confirmed that the produced particles have a particle size of about 150 ~ 400 nm (see Figure 1).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. 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 by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
Claims (10)
(b) 상기 혼합용액에 마이크로웨이브파를 처리하는 단계;
(c) 상기 반응물을 냉각 및 세척하는 단계; 및
(d) 상기 반응물을 건조하는 단계
를 포함하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.(a) mixing a magnesium salt with an alkali source;
(b) treating the mixed solution with microwave waves;
(c) cooling and washing the reactants; And
(d) drying the reactant
Nano-size magnesium hydroxide manufacturing method comprising a.
상기 (b)단계에서 마이크로웨이브파는 400W~1000W로 극초단파를 5 ~ 30분간 조사하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method of claim 1,
In the step (b) the microwave is 400W ~ 1000W nano-scale magnesium hydroxide manufacturing method, characterized in that for irradiating microwave for 5 to 30 minutes.
상기 (b)단계에서 혼합용액을 교반하면서 70 ~ 90℃의 온도에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method of claim 1,
Magnesium hydroxide manufacturing method characterized in that for reacting at a temperature of 70 ~ 90 ℃ while stirring the mixed solution in step (b).
상기 마그네슘염으로는 황산마그네슘(MgSO4), 염화마그네슘(MgCl2) 및 질산마그네슘(MgNO3) 중에서 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method of claim 1,
Magnesium salt (MgSO 4 ), magnesium chloride (MgCl 2 ) and magnesium nitrate (MgNO 3 ) as the magnesium salt using any one or more of the nano-sized magnesium hydroxide manufacturing method.
상기 마그네슘염은 0.5 mol/L~ 3.0 mol/L의 농도로 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method according to claim 1 or 4,
The magnesium salt is a nano-size magnesium hydroxide manufacturing method, characterized in that used in a concentration of 0.5 mol / L ~ 3.0 mol / L.
상기 알카리원으로는 수산화나트륨, 암모니아수 및 아민계열 화합물 중에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method of claim 1,
The alkali source is a method for producing a nano-sized magnesium hydroxide, characterized in that using any one of sodium hydroxide, ammonia water and amine compounds.
상기 수산화나트륨은 0.5 mol/L~ 3.0 mol/L의 농도로 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method according to claim 6,
The sodium hydroxide is a nano-size magnesium hydroxide manufacturing method, characterized in that used in a concentration of 0.5 mol / L ~ 3.0 mol / L.
상기 암모니아수는 농도가 28 ~ 30%인 암모니아수를 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method according to claim 6,
The ammonia water is a nano-size magnesium hydroxide manufacturing method, characterized in that using ammonia water concentration of 28 ~ 30%.
상기 아민계열 화합물은 모노에탄올아민 또는 디에탄올아민이며, 2mL~5mL 의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method according to claim 6,
The amine-based compound is monoethanolamine or diethanolamine, characterized in that used in the amount of 2mL to 5mL magnesium hydroxide manufacturing method.
상기 (a) 단계에서 반응물의 pH를 10 ~ 13으로 조절하는 것을 특징으로 하는 나노 크기의 수산화마그네슘 제조방법.The method of claim 1,
Method of producing a nano-sized magnesium hydroxide, characterized in that to adjust the pH of the reactants in step (a) to 10 ~ 13.
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