KR20140122060A - Preparation method of organoclay using polar organic solvent - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용매로 물을 사용하지 않고, 극성 유기용제를 용매로 사용하므로써 유기화제의 용해성이 높아 단위 반응기당 원료 투입량을 높이고, 건조 시, 건조속도가 빨라 공정에 들어가는 에너지가 적으면서 유기 점토의 생산성을 향상시킬 수 있는 유기 점토의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an organic clay having a high solubility of an organic agent by using a polar organic solvent as a solvent without using water as a solvent and increasing the amount of feed per unit reactor, And a method for producing organic clay that can improve productivity.
점토광물은 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 양이온을 갖는 함수 규산 알루미늄광물을 말한다. 통상 점토광물은 입자의 크기에 의한 분류가 아니라 결정구조에 의한 분류되며, 이때 그 종류는 모암의 종류와 암석학적 특징, 퇴적물을 운반하는 기구와 매체, 운반에 소요되는 시간과 경로, 퇴적분지의 환경과 그 지역의 기후 조건 등에 의하여 각기 달라진다. Clay minerals are hydrated aluminum silicate minerals with cations such as potassium, calcium, and magnesium. In general, clay minerals are classified by crystal structure, not by particle size, but they are classified by types of rocks and petrological features, equipment and media for transporting sediments, time and route for transportation, Depending on the environment and the climatic conditions in the area.
이러한 이유로 점토광물은 지질학적 연구에 많은 도움을 주고 있으며, 상기 지질학적 연구뿐만 아니라 점토광물은 여러 가지 특성으로 인해 다양한 곳에 응용이 되고 있다.For this reason, clay minerals are very helpful for geological research, and clay minerals as well as geological studies have been applied to various places due to various characteristics.
특히 점토광물의 양이온을 치환시킨 유기점토는 다른 유기물질과 높은 화학적 친화력을 가져 페인트, 윤활제, 그리스, 퍼티, 접착제, 농축제와 휨 방지제 등으로 사용되어왔다. 또한, 최근에는 유기 양이온을 결합시킨 유기점토와 유기오염물 간의 흡착연구 결과가 알려지면서, 폐수의 유기오염물 흡착물질(정화물질)로 활용되어 오고 있으며 현재도 활발한 연구가 선진국에서는 진행 중이다.In particular, organic clays substituted by cations of clay minerals have high chemical affinity with other organic materials and have been used as paints, lubricants, greases, putties, adhesives, thickeners and antifoams. In recent years, as a result of adsorption studies between organic clay and organic contaminants which are combined with organic cations have been known, they have been used as adsorbents (purification materials) for organic pollutants in wastewater, and active researches are still under way in advanced countries.
대한민국 등록특허 제10-0788498호는 층상점토와 유기화제로서 특정의 알킬벤젠 트리아릴 포스핀염과의 양이온 교환반응을 통해 제조하며, 상기 폴리에스테르 반응성 유기점토를 폴리에스테르에 첨가하여 폴리에스테르 나노복합재를 제시하고 있다. Korean Patent No. 10-0788498 discloses a process for preparing a polyester nano-composite material by preparing a polyester-reactive organic clay by adding cation-exchange reaction between a layered clay and a specific alkylbenzenetriarylphosphine salt as an organizing agent, I am suggesting.
대한민국 특허공개 제2005-0001551호는 아미노기 변성 폴리프로필렌; 유기 층상구조점토; 및 상기 아미노기 변성 폴리프로필렌과 상기 유기 층상구조점토가 분산되어지는 폴리프로필렌 수지를 포함하여 이루어지는 폴리프로필렌-층상구조점토 나노복합체를 제시하면서, 이때 상기 나노복합체가 친화성이 우수해 강성, 내열성 및 내충격성 등의 기계적 물성이 폴리프로필렌 수지에 비해 월등히 뛰어난 효과가 있다고 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0001551 discloses an amino group-modified polypropylene; Organic layered clay; Layer structure clay nanocomposite comprising the amino group-modified polypropylene and the polypropylene resin in which the organic layer-structured clay is dispersed, wherein the nanocomposite has excellent affinity with respect to rigidity, heat resistance, And mechanical properties such as impact resistance are far superior to polypropylene resins.
대한민국 특허공개 제2008-0006744호는 폴리아마이드 등의 수지에 유기 점토를 혼합할 경우 기계적 강도가 우수하고, 산소 차단성, 유기 용매 차단성, 및 습기 차단성의 내화학적 차단성이 우수할 뿐만 아니라, 단층, 다층 중공성형 및 필름가공에 사용할 수 있다고 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0006744 discloses that when an organic clay is mixed with a resin such as polyamide, it has excellent mechanical strength, is excellent in an oxygen barrier property, an organic solvent barrier property, It can be used for single layer, multilayer blow molding and film processing.
대한민국 특허공개 2012-0025252호에서는 수용성 유기점토가 유해조류의 세포막에만 영향을 미칠 뿐 여타 해양 생태계에 전혀 다른 영향을 미치지 않으므로 유해조류만을 선택적으로 억제하는 효과가 탁월하다고 언급하고 있다.Korean Patent Publication No. 2012-0025252 mentions that water-soluble organic clay only exerts an effect of selectively suppressing harmful algae because it affects only the cell membrane of harmful algae and does not affect any other marine ecosystem.
이렇듯 다양한 분야에서 응용 가능한 유기 점토의 제조는 점토광물의 양이온 치환반응을 통해 이루어진다.The application of organic clay in various fields is accomplished through the cation exchange reaction of clay minerals.
일례로, 대한민국 등록특허 제10-0473300호는 100 % 활성 점토 기준으로, 점토 100 g 당 약 75 밀리당량 이상의 양이온 교환능을 갖는 스멕타이트형 점토의 수성 슬러리를 제조하고, 언급된 슬러리를 약 20 ℃ 내지 100℃ 사이의 온도까지 가열하여 유기 점토를 제조하는 방법을 제시하고 있다.For example, in Korean Patent No. 10-0473300, an aqueous slurry of smectite-type clay having a cation exchange capacity of at least about 75 milliequivalents per 100 g of clay on a 100% active clay basis is prepared, 100 C < / RTI > to produce an organic clay.
또한, 대한민국 공개특허 제2002-0006904호는 4급 암모늄염을 포함하는 친유기성 클레이 및 이의 제조방법을 제시하면서, 수분산된 클레이와 페닐기의 유도체를 포함하는 4급 암모늄염의 수용액을 클레이 : 4급 암모늄염이 중량비로 1 : 2 내지 5의 비율이 되도록 하여 반응시키고, 반응 생성물을 건조시켜서 이루어짐을 특징으로 하는 4급 암모늄염을 포함하는 친유기성 클레이의 제조방법을 제시하고 있다.Korean Patent Publication No. 2002-0006904 discloses a pro-organic clay containing a quaternary ammonium salt and a method for producing the same, and a method for producing a quaternary ammonium salt by reacting an aqueous solution of a quaternary ammonium salt containing a water-dispersed clay and a derivative of a phenyl group with a quaternary ammonium salt And the reaction product is dried by a weight ratio of 1: 2 to 5, and the quaternary ammonium salt is produced.
그리고 WO 2008/156032호는 수평균 입경이 10∼300nm인 층상점토광물을 물 또는 수계용매로 팽윤시켜 상기 팽윤시킨 층상점토광물의 단면 수산기를 유기화 처리하는 공정; 그 후, 유기 오늄염을 첨가함으로써 층상점토광물의 층간 금속 양이온을 메틸렌 블루(MB) 흡착 당량의 60∼120%에 상당하는 양의 유기 오늄 이온으로 양이온 교환 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기화 점토의 제조 방법을 제시하고 있다.And WO 2008/156032 discloses a process for swelling a layered clay mineral having a number average particle diameter of 10 to 300 nm with water or an aqueous solvent to swell the swollen layered clay minerals; And then cation exchange treatment of interlayer metal cations of the layered clay mineral with an organic onium ion in an amount corresponding to 60 to 120% of the methylene blue (MB) adsorption equivalent by adding an organic onium salt And suggests a method for producing organic clay.
상기 다양한 특허들에서는 유기 점토 제조시 공통적으로 점토광물을 물에 팽윤시켜 수행하고 있는데, 이때 물을 첨가할 경우 분산성을 높이기 위해 각종 계면활성제를 사용하거나 거품을 제거하기 위한 소포제를 필수적으로 사용하고 있다.In the various patents, clay minerals are generally swollen in water during the production of organic clays. In order to increase the dispersibility when water is added, defoamers for removing bubbles are essentially used have.
이에 본 발명자들은 소포제 등의 기타 첨가제 없이도 반응을 수행하고, 유기 점토의 생산성을 향상시킬 수 있도록 제조방법에 대한 연구를 다각적으로 수행한 결과, 용매로서 물이 아닌 극성 유기용매를 사용할 경우 유기화제의 용해도가 높아 거품이 발생하지 않고 건조 속도가 증가됨을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the inventors of the present invention have conducted various studies on a production method for performing the reaction without any additives such as defoaming agents and improving the productivity of the organic clay. As a result, it has been found that when a polar organic solvent is used as a solvent, It is confirmed that the solubility is high and the drying speed is increased without foaming, thereby completing the present invention.
따라서, 본 발명의 목적은 물과 소포제 등과 같은 첨가제를 사용하지 않는 새로운 유기 점토의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a new organic clay without using additives such as water and defoamer.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 활성 점토 1 중량부를 극성 유기용매 4 내지 100 중량부에 첨가하고, 여기에 유기화제 1 내지 5 중량부 첨가하여 반응시키고, 얻어진 반응물을 건조하는 단계를 포함하고, In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing an activated clay comprising the steps of adding 1 part by weight of active clay to 4 to 100 parts by weight of a polar organic solvent, adding 1 to 5 parts by weight of an organic agent to the mixture, ,
상기 극성 유기용매가 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 점토의 제조방법을 제공한다.Wherein the polar organic solvent comprises one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, and combinations thereof.
본 발명에서 제시하는 방법은 유기 점토 제조시 극성 유기용매를 사용함에 따라 소포제를 사용하지 않더라도 거품 발생이 거의 없어 유기화제의 용해성이 높고, 건조시 공정에 들어가는 에너지가 적고 건조 속도가 빨라 유기 점토의 생산성이 향상될 뿐만 아니라 최종 얻어지는 유기 점토 내 함수율을 낮출 수 있는 이점이 있다.The method proposed by the present invention is based on the use of a polar organic solvent in the production of organic clay, so that even when a defoaming agent is not used, bubbles are rarely generated and the solubility of the organic agent is high. Not only the productivity is improved but also the moisture content in the final obtained organic clay can be lowered.
도 1은 실시예 1에서 제조된 유기 점토를 보여주는 사진이다.
도 2는 실시예 1의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 3은 실시예 2의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 4는 실시예 3의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 5는 실시예 4의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 6은 비교예 5의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 7은 실시예 6의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 8은 비교예 1의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 9는 비교예 2의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 10은 비교예 3의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 11의 (a)는 실시예 3의 주사전자현미경 이미지이고, (b)는 이의 확대 이미지이다.
도 12의 (a)는 실시예 4의 주사전자현미경 이미지이고, (b)는 이의 확대 이미지이다.
도 13의 (a)는 실시예 5의 주사전자현미경 이미지이고, (b)는 이의 확대 이미지이다.
도 14의 (a)는 실시예 6의 주사전자현미경 이미지이고, (b)는 이의 확대 이미지이다.
도 15의 (a)는 비교예 1의 주사전자현미경 이미지이고, (b)는 이의 확대 이미지이다.Fig. 1 is a photograph showing the organic clay prepared in Example 1. Fig.
2 is an X-ray diffraction spectrum of Example 1. Fig.
3 is an X-ray diffraction spectrum of Example 2. Fig.
4 is an X-ray diffraction spectrum of Example 3. Fig.
5 is an X-ray diffraction spectrum of Example 4. Fig.
6 is an X-ray diffraction spectrum of Comparative Example 5;
7 is an X-ray diffraction spectrum of Example 6. Fig.
8 is an X-ray diffraction spectrum of Comparative Example 1. Fig.
9 is an X-ray diffraction spectrum of Comparative Example 2. Fig.
10 is an X-ray diffraction spectrum of Comparative Example 3. Fig.
11 (a) is a scanning electron microscope image of Example 3, and (b) is an enlarged image thereof.
12 (a) is a scanning electron microscope image of Example 4, and (b) is an enlarged image thereof.
13 (a) is a scanning electron microscope image of Example 5, and (b) is an enlarged image thereof.
14 (a) is a scanning electron microscope image of Example 6, and (b) is an enlarged image thereof.
15 (a) is a scanning electron microscope image of Comparative Example 1, and (b) is an enlarged image thereof.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
종래 유기 점토 제조시 용매로서 물을 사용하는 것이 일반적이며, 미합중국 특허공개 제2008-0242778호는 몬모릴로나이트를 톨루엔 등의 유기 용매에 분산시킨 후 암모늄염 또는 포스포늄염을 이용하여 유기 점토를 제조하고 있는데, 20시간 이상의 장시간이 소요되고 이때 제조된 유기 점토는 약 60% 수준의 낮은 수율을 나타내었다.Conventionally, it is common to use water as a solvent in the production of organic clay, and United States Patent Application Publication No. 2008-0242778 discloses an organic clay produced by dispersing montmorillonite in an organic solvent such as toluene and then using an ammonium salt or a phosphonium salt. It took a long time of 20 hours or longer and the organic clay produced at this time showed a low yield of about 60%.
본 발명에서는 유기 점토 제조시 물이나 톨루엔이 아닌 특정 극성 유기용매 하에서 점토와 유기화제를 반응시켜 제조함으로써 생산성을 늘릴 수 있으며, 최종 얻어진 유기 점토 내 함수율을 낮출 수 있다.In the present invention, in the production of organic clay, productivity can be increased by reacting clay with an organizing agent in a specific polar organic solvent other than water or toluene, and the moisture content in the finally obtained organic clay can be lowered.
바람직하기로, 용매로서 극성 유기용매를 선택한다. 이러한 극성 유기용매는 물보다 유기화제를 쉽게 녹일 수 있고 기포가 적어 소포제 등의 추가적인 첨가제의 사용이 필요 없으며, 물보다 비교적 낮은 온도에서 반응이 진행되고, 쉽게 건조가 가능하여 공정에 필요한 에너지가 적게 들어 전체적인 비용을 절감할 수 있다. 특히, 건조 속도가 물보다 빨라 생산성이 향상시킬 뿐만 아니라 최종 얻어진 유기 점토 내 함수율이 적어 추가적인 건조 공정이 필요없게 되므로 제품의 경쟁력을 높이는 이점이 있다.Preferably, a polar organic solvent is selected as the solvent. Such a polar organic solvent easily dissolves the organic agent rather than water, and the bubbles are small and the use of an additional additive such as defoamer is not required. The reaction proceeds at a relatively lower temperature than water and can be easily dried, Thereby reducing the overall cost. In particular, since the drying speed is faster than that of water, productivity is improved, and since the final obtained organic clay has a low water content, there is no need for an additional drying step, thereby enhancing the competitiveness of the product.
그러나 모든 극성 유기용매가 가능한 것이 아니며, 활성 점토가 침전 또는 응집하지 않고 균일하게 분산될 수 있는 용매이어야 한다. 사용 가능한 극성 유기용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 바람직하기로 에탄올을 사용한다.However, not all polar organic solvents are possible, and the solvent should be such that the active clay can be dispersed uniformly without precipitation or aggregation. The polar organic solvent that can be used is one or more selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, and combinations thereof, preferably ethanol.
본 발명의 바람직한 실험예 1을 참조하면, 극성 유기용매로서 메탄올, 에탄올, 이소프로필 및 아세톤을 이용하여 유기 점토를 제조한 실시예 1~9의 경우 87 % 이상의 높은 수율로 유기 점토를 제조하였다. 이와 비교하여, 용매로서 톨루엔을 사용한 비교예 4의 경우 45%로 낮았으며, 메탄올 등과 유사한 부탄올을 사용한 비교예 5의 경우 활성 점토의 분산이 원활이 이뤄지지 않아 반응이 거의 진행되지 않아 5%라는 낮은 수율로 유기 점토를 제조하였다. 또한, 반응 시간에 있어서도, 메탄올 등의 실시예 1~4의 경우 3~4시간에서 반응을 완료하였으나 톨루엔을 용매로 사용한 경우 20~24시간의 장시간 동안 반응을 수행하였다.According to Experimental Example 1 of the present invention, organic clays were produced at a high yield of 87% or more in Examples 1 to 9 in which organic clays were prepared using methanol, ethanol, isopropyl and acetone as polar organic solvents. In contrast, in Comparative Example 4 using toluene as the solvent, the content was low at 45%. In Comparative Example 5 using butanol similar to methanol and the like, the active clay was not dispersed smoothly and the reaction hardly proceeded. Organic clay was prepared in the yield. Also, in the reaction time, the reaction was completed in 3 to 4 hours in the case of Examples 1 to 4 such as methanol, but the reaction was performed for 20 to 24 hours in the case of using toluene as a solvent.
또한, 본 발명에서 제시하는 극성 유기용매는 낮은 끓는점(bp, ℃)과 비열 특성을 가지고 있어 빠른 시간 내에 건조를 수행할 수 있다. 이에 하기 표 1에 용매에 따른 끓는점(bp, ℃) 및 20℃에서의 비열을 나타내었다.In addition, the polar organic solvent according to the present invention has a low boiling point (bp, 占 폚) and specific heat characteristics, so that drying can be performed in a short time. Table 1 below shows boiling point (bp, ° C) and specific heat at 20 ° C according to the solvent.
상기 표 1을 참조하면, 용매로 극성 유기용매를 사용할 경우 동일 온도에서 빠른 건조 시간을 확보할 수 있으며, 이러한 결과로부터 극성 유기용매의 사용으로 생산성 향상 및 에너지 절약을 가져올 수 있음을 알 수 있다.Referring to Table 1, when a polar organic solvent is used as a solvent, a fast drying time can be secured at the same temperature. From these results, it can be seen that productivity and energy saving can be achieved by using a polar organic solvent.
이러한 결과를 통해, 유기 점토 제조시 수율, 반응 시간 및 건조 시간이 용매에 의해 크게 영향을 받음을 알 수 있으며, 본 발명에서 제시하는 용매를 사용하는 경우 상대적으로 반응 시간과 건조 시간을 단축시켜 전체 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있음과 더불어 높은 수율로 유기 점토를 제조할 수 있음을 알 수 있다.
From these results, it can be seen that the yield, the reaction time and the drying time are largely affected by the solvent in the production of the organic clay. In the case of using the solvent of the present invention, the reaction time and the drying time are relatively shortened It can be seen that the organic clay can be produced at a high yield in addition to the shortening of the manufacturing process time.
상기한 극성 유기용매를 이용한 유기 점토의 제조는 극성 유기용매 내에서 활성 점토와 유기화제를 반응시킨 후, 건조하는 단계를 거쳐 이루어진다.The production of the organic clay using the polar organic solvent is carried out by reacting the active clay with the organizing agent in a polar organic solvent, followed by drying.
활성 점토는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용하는 것이면 어느 것이든 사용할 수 있다. 대표적으로, 클레이(clay), 몬모릴로나이트(montmorilonite), 벤토나이트(bentonite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 아타풀자이트(attapulgite), 세피오라이트(sepiorite), 라포나이트(laponite), 바이델라이트(beidellite), 논트로나이트(nontronite), 버미큘라이트(vermiculite) 등을 포함한 팽윤성 층상실리케이트(swellable layered silicates), 각각 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용한다.The active clay is not particularly limited in the present invention, and any of those conventionally used in this field can be used. Representative examples include clay, montmorilonite, bentonite, hectorite, saponite, attapulgite, sepiorite, laponite, beadelite, Swellable layered silicates including beidellite, nontronite, vermiculite, and the like, each of them, or a combination thereof.
활성 점토의 입자는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 최종 얻어지는 유기 점토의 응용 분야에 달라질 수 있다. 구체적으로, 수 나노에서 수천 마이크론까지 그 입자 크기가 다양하며, 유기 점토의 입자가 나노 수준으로 적용하고자 할 경우에는 출발 물질로 사용하는 활성 점토를 나노 입자인 것을 사용하고, 수 마이크론의 유기 점토를 얻고자 할 경우에는 마이크론 수준의 입자인 것을 사용한다. The particles of the active clay are not particularly limited in the present invention and may vary depending on the application field of the finally obtained organic clay. Specifically, the particle size varies from several nanometers to thousands of microns. When the organic clay particles are to be applied at the nano level, the active clay used as the starting material is nanoparticles, and a few micron organic clay If you want to get a micron-level particle is used.
이러한 활성 점토는 표면에 H+, Na+, Mg2+, K+, Ca2+, Al3+ 등과 같은 양이온이 흡착되어 있으며, 이는 이온 교환에 의해 다른 관능기를 부착할 수 있다. 이러한 관능기는 유기화제와의 반응에 의해 도입이 가능하다.These active clays have adsorbed cations such as H + , Na + , Mg 2+ , K + , Ca 2+ , and Al 3+ on the surface, which can attach other functional groups by ion exchange. These functional groups can be introduced by reaction with an organic agent.
사용 가능한 유기화제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 활성 점토의 양이온과 치환이 가능한 오니움(onium)을 포함하는 것이면 어느 것이든 가능하다.The organizing agent which can be used is not particularly limited in the present invention, and any organic compound can be used as long as it contains onium which can be substituted with the cation of the active clay.
유기화제로는 1급(primary) 내지 4급 암모늄(quaternary ammonium), 포스포늄(phosphonium), 말레에이트(maleate), 석시네이트(succinate), 아크릴레이트(acrylate), 벤질릭 하이드로젠(benzylic hydrogens), 및 옥사졸린(oxazoline)등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 관능기를 포함하는 것이 가능하고, 바람직하기로 4급 암모늄염을 사용한다.Examples of the organizing agent include primary to quaternary ammonium, phosphonium, maleate, succinate, acrylate, benzylic hydrogens, And oxazoline. Preferably, a quaternary ammonium salt is used. The quaternary ammonium salt may be used alone or in combination of two or more.
바람직한 암모늄염은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 가능하다.The preferred ammonium salt is a compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 서로 같거나 다르며, H, C1∼C18 알킬기, C1∼C18의 하이드록시 알킬기, C3∼C20 아릴기, C3∼C20 아크릴기, 폴리알킬렌(C1∼C4)글리콜기, 폴리옥시에틸렌, 카르복실기, 아민기, 또는 설포닐기이고, X는 클로라이드, 브로마이드, 이오다이드, 나이트라이드, 히드록사이드, 설페이트, 메틸설페이트 또는 아세테이트기이다.)Wherein R 1 to R 4 are the same or different from each other and each represents H, a C1 to C18 alkyl group, a C1 to C18 hydroxyalkyl group, a C3 to C20 aryl group, a C3 to C20 acryl group, a polyalkylene (C1 to C4) And X is a chloride, bromide, iodide, nitride, hydroxide, sulfate, methyl sulfate or acetate group.
바람직하기로, 상기 4급 암모늄염은 트리메틸알킬(C1∼C18)암모늄염, 트리에틸알킬(C1∼C18)암모늄염, 트리부틸알킬(C1∼C18)암모늄염, 디메틸디알킬(C1∼C18)암모늄염, 디부틸디알킬(C1∼C18)암모늄염, 메틸벤질디알킬(C1∼C18)암모늄염, 디벤질디알킬(C1∼C18)암모늄염, 트리알킬(C1∼C18)메틸암모늄염, 트리알킬(C1∼C18)에틸암모늄염, 트리알킬(C1∼C18)부틸암모늄염; 벤질메틸{2-[2-(p-1,1,3,3-테트라메틸부틸페녹시)에톡시]에틸}암모늄클로라이드 등의 방향환을 갖는 4급 암모늄염; 트리메틸페닐암모늄 등의 방향족 아민 유래의 4급 암모늄염; 알킬(C1∼C18)피리디늄염, 이미다졸륨염 등의 복소환을 갖는 4급 암모늄염; 폴리에틸렌글리콜쇄를 3개 갖는 알킬 4급 암모늄염, 폴리프로필렌글리콜쇄를 2개 갖는 디알킬 4급 암모늄염, 폴리에틸렌 글리콜쇄를 1개 갖는 트리알킬(C1∼C18) 4급 암모늄염, 폴리프로필렌글리콜쇄를 1개 갖는 트리알킬 4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 그 중에서도 라우릴트리메틸암모늄염, 스테아릴트리메틸암모늄염, 트리옥틸메틸암모늄염, 디메틸디옥타데실암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염, 디스테아릴디벤질암모늄염, N-폴리옥시에틸렌-N-라우릴-N,N-디메틸암모늄염, 폴리에틸렌글리콜쇄를 3개 갖는 알킬 4급 암모늄염 등이 바람직하다. 이들 4급 암모늄염은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 암모늄염 중에서도 트리옥틸메틸암모늄염 또는 디메틸디옥타데실암모늄염과 폴리옥시에틸렌알킬(C8∼C18)메틸암모늄염(폴리에틸렌글리콜쇄를 3개 갖는 알킬 4급 암모늄염)의 병용이 바람직하다.Preferably, the quaternary ammonium salt is selected from the group consisting of trimethylalkyl (C1-C18) ammonium salts, triethylalkyl (C1-C18) ammonium salts, tributylalkyl (C1-C18) ammonium salts such as dialkyl (C1-C18) ammonium salts, methylbenzyl dialkyl (C1-C18) ammonium salts, dibenzyl dialkyl , Trialkyl (C1-C18) butylammonium salts; Quaternary ammonium salts having an aromatic ring such as benzylmethyl {2- [2- (p-1,1,3,3-tetramethylbutylphenoxy) ethoxy] ethyl} ammonium chloride; Quaternary ammonium salts derived from aromatic amines such as trimethylphenyl ammonium; Quaternary ammonium salts having heterocyclic rings such as alkyl (C1-C18) pyridinium salts and imidazolium salts; An alkyl quaternary ammonium salt having three polyethylene glycol chains, a dialkyl quaternary ammonium salt having two polypropylene glycol chains, a trialkyl (C1 to C18) quaternary ammonium salt having one polyethylene glycol chain, and a polypropylene glycol chain having 1 And trialkyl quaternary ammonium salts having one to three carbon atoms. Among them, mention may be made of lauryltrimethylammonium salt, stearyltrimethylammonium salt, trioctylmethylammonium salt, dimethyldioctadecylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, distearyldibenzylammonium salt, N-polyoxyethylene-N-lauryl-N, An ammonium salt, and an alkyl quaternary ammonium salt having three polyethylene glycol chains are preferable. These quaternary ammonium salts may be used singly or in combination of two or more kinds. Among these ammonium salts, trioctylmethylammonium salt or dimethyldioctadecylammonium salt and polyoxyethylene alkyl (C8-C18) methylammonium salt (alkyl quaternary ammonium salt having three polyethylene glycol chains) are preferably used in combination.
상기 4급 포스포늄염으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 도데실트리페닐포스포늄염, 메틸트리페닐포스포늄염, 라우릴트리메틸포스포늄염, 스테아릴트리메틸포스포늄염, 트리옥틸메틸포스포늄염, 트리부틸도데실포스포늄염, 스테아릴트리부틸포스포늄염, 트리옥틸메틸포스포늄염, 디스테아릴디메틸포스포늄염, 디스테아릴디벤질포스포늄염 등을 들 수 있다. 이들 4급 포스포늄염은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 포스포늄염 중에서도 트리부틸도데실포스포늄염, 스테아릴트리부틸포스포늄염의 사용이 바람직하다The quaternary phosphonium salt is not particularly limited and includes, for example, dodecyltriphenylphosphonium salt, methyltriphenylphosphonium salt, lauryltrimethylphosphonium salt, stearyltrimethylphosphonium salt, Stearyltributylphosphonium salt, trioctylmethylphosphonium salt, distearyldimethylphosphonium salt, distearyldibenzylphosphonium salt, and the like can be given. These quaternary phosphonium salts may be used alone or in combination of two or more. Among the above phosphonium salts, the use of tributyldodecylphosphonium salt and stearyltributylphosphonium salt is preferred
본 발명의 바람직한 실시예와 비교예에 디메틸옥타데실암모늄염, 코코넛비스(2-히드록시에틸)메틸암모늄염, 헥사데실트리메틸암모늄염, 테트라부틸암모늄염, 트리메틸스테아릴암모늄염을 사용하였다.
In the preferred and comparative examples of the present invention, dimethyloctadecylammonium salt, coconut bis (2-hydroxyethyl) methylammonium salt, hexadecyltrimethylammonium salt, tetrabutylammonium salt and trimethylstearylammonium salt were used.
전술한 바의 조성을 포함하는 유기 점토의 제조는 활성 점토 1 중량부를 극성 유기용매 4 내지 100 중량부에 첨가하고, 여기에 유기화제 1 내지 5 중량부 첨가하여 반응시킨다.In the production of the organic clay containing the above-mentioned composition, 1 part by weight of the active clay is added to 4 to 100 parts by weight of a polar organic solvent, and 1 to 5 parts by weight of an organic agent is added thereto.
상기 극성 유기용매의 함량이 상기 범위 미만이면 유기화제가 충분히 용해되지 않거나 활성 점토가 균일하게 분산되지 않는다. 반대로, 상기 범위를 초과하면 추후 극성 유기용매의 제거시 시간이 오래 걸리게 되고, 극성 유기용매의 과도한 사용으로 인해 비용이 증가하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.If the content of the polar organic solvent is less than the above range, the organic agent is not sufficiently dissolved or the active clay is not uniformly dispersed. On the other hand, when the amount exceeds the above range, it takes a longer time to remove the polar organic solvent, and the cost is increased due to excessive use of the polar organic solvent.
이때 반응은 20∼80℃에서 30분 내지 6시간 동안 교반하면서 수행하고, 극성 유기용매의 종류에 따라 상기 온도 범위를 달리한다. 상기 온도 미만에서 수행하면 유기화제가 충분히 용해되지 않거나 활성 점토의 분산성이 저하되어 반응 속도가 느리거나 수율이 적을 우려가 있고, 반대로 상기 온도를 초과하면 과도한 반응 온도로 인해 반응이 불균일해지거나 활성 점토의 분산성이 저하될 우려가 있다.At this time, the reaction is carried out with stirring at 20 to 80 ° C for 30 minutes to 6 hours, and the temperature range is varied depending on the kind of the polar organic solvent. If the reaction is carried out at a temperature lower than the above temperature, the organic agent may not sufficiently dissolve or the dispersibility of the active clay may be lowered, resulting in a slow reaction rate or a low yield. Conversely, if the temperature is exceeded, The dispersibility of the clay may be lowered.
혼합물에 포함되는 성분들을 첨가하는 과정 또는/및 모두 첨가된 상태에서 이루어질 수 있으며, 교반기를 사용하여 수행할 수 있다. 상기 사용되는 교반기의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 일반적인 교반기(Mechanical stirrer), 이중나선 교반기(Double helix mixer), 고속 유화기, 균질기(Homogenizer), 혼합기(High shear blender) 또는 초음파 균질기(Ultrasonic homogenizer) 등을 사용할 수 있으며, 투입되는 원료의 양에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.Adding the ingredients contained in the mixture, adding the ingredients, and / or adding them all together, or using an agitator. The type of the stirrer used is not particularly limited and may be a conventional stirrer, a double helix mixer, a high-speed emulsifier, a homogenizer, a high shear blender or an ultrasonic homogenizer homogenizer) and the like can be used, and they can be selectively used depending on the amount of the raw material to be supplied.
상기 교반은 50 내지 1000 rpm에서 수행하며, 반응기의 크기, 반응 물질의 함량 등을 고려하여 적절히 사용한다.The stirring is carried out at 50 to 1000 rpm, and is suitably used in consideration of the size of the reactor, the content of the reactant, and the like.
필요한 경우 반응 이전에 초음파를 인가하여 수행함으로써, 각 활성 점토를 보다 미세하게 분쇄하고 균질하게 분산시킬 수 있다.If necessary, ultrasonic waves are applied before the reaction, whereby each active clay can be finely pulverized and homogeneously dispersed.
상기 반응이 완료되면, 여과를 통해 유기 점토를 회수하고, 극성 유기용매를 충분히 제거할 수 있도록 40∼80℃에서 30분 내지 72시간 동안 건조를 수행한다. 이러한 건조 온도는 용매로서 물을 사용할 때보다 낮은 온도에서 진행될 수 있다는 이점이 있다. 이때 필요한 경우 상기 건조는 감압하에서 수행한다.When the reaction is completed, the organic clay is recovered through filtration and drying is performed at 40 to 80 ° C for 30 minutes to 72 hours to sufficiently remove the polar organic solvent. This drying temperature has the advantage that it can proceed at a lower temperature than when water is used as the solvent. At this time, if necessary, the drying is carried out under reduced pressure.
상기 건조를 통해 활성 점토의 표면에 존재하는 양이온과 유기화제의 양이온의 치환반응이 일어나 표면에 다양한 관능기가 도입된 유기 점토를 제조한다.Through the drying, the organic cation existing in the surface of the active clay is replaced with the cation of the organizing agent to produce an organic clay having various functional groups introduced on its surface.
이렇게 제조된 유기 점토는 다양한 분야에서 첨가제, 흡착제, 수처리제 등으로서 사용될 수 있다. 즉, 유기 점토는 유기 성분과 혼화성이 높으며, 농업용(토양 개량제, 비료혼합제, 농약 증량제, 상토 혼합제), 수산용(해양 오염 방지제, 적조현상 방지제, 양어장 여과용), 환경 수처리용(유해가스 제거제, 중금속 이온 흡착제, 방사성 폐수처리제, 경수의 연수화제), 축산용(악취제거제, 정수제, 사료 첨가제), 공업용(폐수처리제, 건조제, 요업 원료, 의약품 원료, 조경제, 건축제, 필터제, 충진제), 이온 교환제, 촉매, 흡착제, 탈수제, 탈취제 등의 산업 전반에 걸쳐 다양한 조성에 혼합되어 난연성, 절연성, 강도, 전도성, 내부식성, 차단성 및 내마모성 등을 향상시킬 수 있다.The organic clay thus prepared can be used as an additive, an adsorbent, and a water treatment agent in various fields. Organic clay is highly miscible with organic components and can be used for agricultural (soil improvement agent, fertilizer mixture, pesticide additive, soil mixture), fishery (marine pollution prevention agent, red tide prevention agent, (Wastewater treatment agent, desiccant, ceramics raw material, pharmaceutical raw material, crude oil, building material, filter agent) for livestock (odor removing agent, water purification agent, feed additive) , Fillers), ion exchangers, catalysts, adsorbents, dehydrating agents, deodorants and the like to improve flame retardancy, insulation, strength, conductivity, corrosion resistance, barrier properties and abrasion resistance.
이와 같은 본 발명에 따른 유기 점토의 제조방법은 종래 물이 아니라 극성 유기용매를 사용함으로써 하기와 같은 이점을 얻을 수 있다.The method for producing organic clay according to the present invention can provide the following advantages by using a polar organic solvent instead of the conventional method.
첫째로, 소포제를 사용하지 않더라도 반응시 기포 발생이 없어, 상기 소포제 사용에 따른 비용 증가 및 공정상의 번거로움을 해소할 수 있다.Firstly, even when the defoaming agent is not used, bubbles are not generated during the reaction, and the increase in cost and the troubles in the process due to the use of the defoaming agent can be solved.
둘째로, 극성 유기용매를 사용함에 따라 유기화제가 물에 비해 용해도가 높아, 상기 용해도 향상을 위한 추가적인 첨가제 또는 공정을 도입할 필요가 없다.Secondly, the use of a polar organic solvent does not require the introduction of additional additives or processes for improving the solubility, because the solubility of the organizing agent is higher than that of water.
셋째로, 건조시 공정에 들어가는 에너지가 적고 건조 속도가 빨라 유기 점토의 생산성이 향상되는 이점이 있다.
Third, there is an advantage that the energy for the drying process is small and the drying speed is high, thereby improving the productivity of the organic clay.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.
실시예 1Example 1
반응기에 테트라부틸암모늄염 1.97g을 에탄올 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 5g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 1.46nmAfter 1.97 g of tetrabutylammonium salt was dissolved in 95 g of ethanol, 5 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 1.46 nm
실시예 2Example 2
반응기에 트리메틸스테아릴암모늄염 2.39g을 에탄올 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 5g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다.XRD에 나타난 층간 거리는 1.83nmAfter 2.39 g of trimethylstearyl ammonium salt was dissolved in 95 g of ethanol, 5 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum dried at 80 DEG C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD was 1.83 nm
실시예 3Example 3
반응기에 디메틸디옥타데실암모늄염 7.02g을 메탄올 90g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 10g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 2.83nm7.02 g of dimethyldioctadecylammonium salt was dissolved in 90 g of methanol, 10 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 2.83 nm
실시예 4Example 4
반응기에 디메틸디옥타데실암모늄염 7.02g을 에탄올 90g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 10g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 2.58nm7.02 g of dimethyldioctadecylammonium salt was dissolved in 90 g of ethanol and 10 g of montmorillonite was added thereto. The mixture was stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 2.58 nm
실시예 5Example 5
반응기에 디메틸디옥타데실암모늄염 7.02g을 아세톤 90g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 10g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 3.20nm7.02 g of dimethyldioctadecylammonium salt was dissolved in 90 g of acetone and 10 g of montmorillonite was added thereto. The mixture was stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 3.20 nm
실시예 6Example 6
반응기에 디메틸디옥타데실암모늄염 7.02g을 이소프로판올 90g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 10g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 2.23nmIn the reactor, 7.02 g of dimethyldioctadecylammonium salt was dissolved in 90 g of isopropanol, 10 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and then filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 2.23 nm
실시예 7Example 7
반응기에 코코넛비스(2-히드록시에틸)메틸암모늄염 4.12g을 아세톤 90g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 10g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 1.80nm4.12 g of coconut bis (2-hydroxyethyl) methylammonium salt was dissolved in 90 g of acetone, 10 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and then filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 1.80 nm
실시예 8Example 8
반응기에 디메틸디옥타데실암모늄염 7.02g을 메틸에틸케톤 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 10g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 2.54nm7.02 g of dimethyl dioctadecylammonium salt was dissolved in 95 g of methyl ethyl ketone, 10 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and then filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 2.54 nm
실시예 9Example 9
반응기에 디메틸디옥타데실암모늄염 7.02g을 디에틸케톤 90g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 10g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 2.65nmIn the reactor, 7.02 g of dimethyldioctadecylammonium salt was dissolved in 90 g of diethyl ketone, 10 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and then filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 2.65 nm
비교예 1Comparative Example 1
반응기에 디메틸디옥타데실암모늄염 3.51g을 증류수 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 5g을 넣고 60rpm으로 교반하여 80℃에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 3.42nm3.51 g of dimethyl dioctadecylammonium salt was dissolved in 95 g of distilled water, and 5 g of montmorillonite was added thereto. The mixture was stirred at 60 rpm, reacted at 80 ° C for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 3.42 nm
비교예 2Comparative Example 2
반응기에 코코넛비스(2-히드록시에틸)메틸암모늄염 2.06g을 증류수 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 5g을 넣고 60rpm으로 교반하여 80℃에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 1.81nmAfter 2.06 g of coconut bis (2-hydroxyethyl) methylammonium salt was dissolved in 95 g of distilled water, 5 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at 80 ° C for 4 hours, and then filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 1.81 nm
비교예Comparative Example 3 3
반응기에 헥사데실트리메틸암모늄염 2.06g을 증류수 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 5g을 넣고 60rpm으로 교반하여 80℃에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. XRD에 나타난 층간 거리는 1.91nm2.06 g of hexadecyltrimethylammonium salt was dissolved in 95 g of distilled water, 5 g of montmorillonite was added, stirred at 60 rpm, reacted at 80 DEG C for 4 hours, and then filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay. The interlayer distance shown in XRD is 1.91 nm
비교예 4Comparative Example 4
미국특허 제2008/0242778호에서 제시한 바의 톨루엔을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 점토를 제조하였다. 구체적으로, 반응기에 테트라부틸암모늄염 1.97g을 톨루엔 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 5g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. An organic clay was prepared in the same manner as in Example 1 using toluene as disclosed in U.S. Patent No. 2008/0242778. Specifically, 1.97 g of tetrabutylammonium salt was dissolved in 95 g of toluene, 5 g of montmorillonite was added, and the mixture was stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay.
비교예 5Comparative Example 5
용매로서 부탄올을 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 점토를 제조하였다. 구체적으로, 반응기에 테트라부틸암모늄염 1.97g을 부탄올 95g에 용해시킨 후, 몬모릴로나이트 5g을 넣고 60rpm으로 교반하여 환류온도에서 4시간 동안 반응시킨 후 여과하였다. 여과된 여과물을 증류수로 세정한 후 80℃에서 진공 건조하여 유기 점토를 제조하였다. Organic clay was prepared in the same manner as in Example 1 except that butanol was used as a solvent. Specifically, 1.97 g of tetrabutylammonium salt was dissolved in 95 g of butanol, 5 g of montmorillonite was added, and the mixture was stirred at 60 rpm, reacted at a reflux temperature for 4 hours, and filtered. The filtered filtrate was washed with distilled water and vacuum-dried at 80 ° C to prepare an organic clay.
실험예 1: 수율 측정Experimental Example 1: Yield Measurement
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 유기 점토의 수율 및 반응시간을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.The yield and reaction time of the organic clay obtained in the above Examples and Comparative Examples were measured and are shown in Table 4 below.
상기 표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 9의 방법으로 제조된 유기 점토는 수율이 87% 이상으로 높았으며, 동일한 방법으로 제조한 비교예 1 내지 5의 경우에는 5~45%로 매우 낮은 수율을 나타내었다. Referring to Table 4, the yields of organic clays produced by the methods of Examples 1 to 9 according to the present invention were as high as 87% or higher, and in Comparative Examples 1 to 5 prepared by the same method, 5 to 45% And the yield was very low.
구체적으로, 반응 용매로 증류수를 사용한 비교예 1~3 보다 실시예의 제조방법이 2배 이상의 높은 수율로 유기 점토를 제조할 수 있음을 알 수 있다. 비교예 4의 경우 반응 용매로 톨루엔을 사용할 경우에도 실시예 1에 비해 유기 점토의 제조 수율이 50% 이상 낮았다. 더욱이 비교예 5의 경우에는 부탄올에 점토광물이 분산되지 않고 침전되어 초음파 인가 후 반응을 수행하였으나 매우 낮은 수율로 유기 점토를 제조하였으며, 이러한 내용을 통해 부탄올은 반응 용매로서 부적합함을 알 수 있다.
Specifically, it can be seen that the organic clay can be produced at a high yield of at least two times, compared with Comparative Examples 1 to 3 in which distilled water is used as a reaction solvent. In the case of Comparative Example 4, the production yield of organic clay was lower than that of Example 1 by 50% or more even when toluene was used as a reaction solvent. In the case of Comparative Example 5, clay minerals were not dispersed in butanol but precipitated and subjected to ultrasound-assisted reaction. However, organic clay was prepared at a very low yield. As a result, butanol was found to be inadequate as a reaction solvent.
실험예 2:X-선 회절 분석Experimental Example 2: X-ray diffraction analysis
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 유기 점토의 구조를 확인하기 위해 X-선 회절 분석을 수행하였으며,이때 층간 거리를 하기 표 5에 나타내었다.X-ray diffraction analysis was performed to confirm the structure of the organic clay obtained in the above Examples and Comparative Examples, and the interlayer distances are shown in Table 5 below.
도 2 내지 도 10은 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 점토의 X-선 회절분석 스펙트럼으로, 도 2는 실시예 1, 도 3은 실시예 2, 도 4는 실시예 3, 도 5는 실시예 4, 도 6은 실시예 5, 도 7은 실시예 6, 도 8은 비교예 1, 도 9는 비교예 2, 도 10은 비교예 3에서 제조한 유기 점토의 X-선 회절분석 스펙트럼이다. Figs. 2 to 10 are X-ray diffraction spectra of the organic clay prepared in Examples and Comparative Examples. Fig. 2 shows the results of Example 1, Fig. 3 shows Example 2, Fig. 4 shows Example 3 and Fig. Example 4, Fig. 6 is an X-ray diffraction analysis spectrum of the organic clay prepared in Example 5, Fig. 7 is Example 6, Fig. 8 is Comparative Example 1, Fig. 9 is Comparative Example 2 and Fig. 10 is Comparative Example 3 .
상기 표 5와 도 2 내지 도 10을 참조하면, 물을 반응 용매로 사용한 비교예 1의 층간 거리가 3.42nm로서 에탄올 등을 사용한 실시예 1~6의 유기 점토보다 층간 거리가 많이 벌어짐을 알 수 있다. 그러나, 아세톤을 사용한 실시예 5와 실시예 7은 증류수를 사용한 비교예 1과 비교예 2의 결과와 거의 동일하게 나타났다.
Referring to Table 5 and FIG. 2 to FIG. 10, it can be seen that the interlayer distance of Comparative Example 1 in which water is used as a reaction solvent is 3.42 nm, and the interlayer distance is wider than that of the organic clays of Examples 1 to 6 using ethanol or the like have. However, Examples 5 and 7 using acetone showed almost the same results as those of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 using distilled water.
실험예 3: 주사전자현미경 분석Experimental Example 3: Scanning Electron Microscopy Analysis
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 유기 점토의 입자 상태를 확인하기 위해 주사전자현미경을 측정하였으며, 그 결과를 도 11 내지 도 15에 나타내었다.Scanning electron microscopy was performed to confirm the state of the particles of the organic clay obtained in the Examples and Comparative Examples, and the results are shown in FIGS. 11 to 15. FIG.
도 11 내지 도 15는 유기 점토 입자의 주사전자현미경 이미지로, 이때 (b)는 (a)의 확대 이미지이다. 구체적으로, 도 11은 실시예 3(메탄올), 도 12는 실시예 4(에탄올), 도 13은 실시예 5(아세톤), 도 14는 실시예 6(이소프로판올), 도 15는 비교예 1(물)에서 제조한 유기 점토이다.11 to 15 are scanning electron microscope images of the organic clay particles, wherein (b) is an enlarged view of (a). Specifically, FIG. 11 shows the results of Example 3 (methanol), FIG. 12 shows Example 4 (ethanol), FIG. 13 shows Example 5 (acetone), FIG. 14 shows Example 6 (isopropanol) Water).
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예 3 내지 6에서 제조한 유기 점토는 판상형의 입자 상태를 가지며, 물을 반응 용매로 사용한 비교예 1의 경우 점토 입자의 표면이 곡면을 가지며 각각이 접혀 있음을 알 수 있다. 이러한 경향은 실시예 7 내지 9에서 제조한 유기 점토에서도 유사하게 나타났다.11, the organic clay prepared in Examples 3 to 6 of the present invention had a plate-like particle state, and in the case of Comparative Example 1 in which water was used as a reaction solvent, the surface of the clay particles had a curved surface and each was folded . This tendency was similar in the organic clays prepared in Examples 7 to 9.
또한 도 13을 살펴보면, 아세톤을 용매로한 실시예 5의 경우, 물을 용매로한 비교예 1(도 15 참조)의 점토 입자의 표면과 마찬가지로 곡면을 가지며 각각이 접혀있음을 볼 수 있다.13, in the case of Example 5 using acetone as a solvent, it can be seen that the surface has a curved surface and each is folded like the surface of the clay particles of Comparative Example 1 (see Fig. 15) using water as a solvent.
Claims (6)
상기 극성 유기용매가 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 점토의 제조방법.Adding 1 to 4 parts by weight of an active agent to 4 to 100 parts by weight of a polar organic solvent, adding 1 to 5 parts by weight of an organic agent to the reaction mixture, and drying the resultant reaction product,
Wherein the polar organic solvent comprises one selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, and combinations thereof.
The method according to claim 1, wherein the drying of the organic clay is carried out at room temperature to 110 ° C for 30 minutes to 72 hours under atmospheric pressure or under vacuum until the water content in the organic clay becomes optimum.
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