KR20140138613A - 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법 - Google Patents

하이드로탈사이트 입자의 제조 방법 Download PDF

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츠카사 나카무라
유스케 구로기
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교와 가가꾸고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 평균 2 차 입자경이 1 ∼ 100 ㎚ 인 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, 반응장의 클리어런스가 1 ∼ 30 ㎛ 인 강제 박막식 마이크로 리액터 중에서, 마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액, 알칼리 물질 및 층간 아니온을 반응시키는 것을 특징으로 하고, 반응시키는 알칼리 물질의 마그네슘 금속과 알루미늄 금속에 대한 몰비는 2 ∼ 15 이고, 주파수 해석법으로 측정된 평균 2 차 입자경이 1 ∼ 100 ㎚ 인 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법이다.

Description

하이드로탈사이트 입자의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING HYDROTALCITE PARTICLES}
본 발명은 미세한 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
하이드로탈사이트 입자는 예전부터 알려져 있으며, 음이온 교환에 의한 산의 불활성화나 우수한 산중화능를 갖고 있다. 또 구성 원소의 치환 및 음이온의 종류를 변환할 수 있는 특이한 성질을 갖고 있다. 이러한 성질을 활용하여, 의약용 제산제, 흡착제, 폴리올레핀계 수지의 촉매 잔분의 중화제, 염소계 수지의 안정제 등 다방면에 걸친 분야에서 이용되고 있다. 예를 들어, 하이드로탈사이트 입자의 합성 방법 및 그 이용에 관하여 하기 특허문헌 1 ∼ 3 이 알려져 있다.
최근, 어플리케이션 디바이스 등에 사용하는 폴리올레핀 수지 조성물 등의 첨가제로서 하이드로탈사이트를 배합하였을 때의 투명성의 향상이 요구되고 있다. 그것들에 대응할 수 있는 미립자가 필요해지고 있다.
한편, 마이크로 리액터는, 반응장이 1 변당 1 ㎜ 이거나 500 ㎛ 보다 작은 스케일에서의 화학 반응 장치로 정의되어 있고, 보다 큰 스케일에서 반응을 실시하는 다른 장치와 비교하여, 에너지 효율, 반응 속도, 수율, 안전성, 온도 제어, 고속으로 균일한 혼합, 농도 균일성의 향상, 스케일 업과 같은 부분의 미세한 조건의 제어능이 우수하다고 여겨진다. 가는 Y 자관의 마이크로 리액터가 유명하고, 나노 입자를 합성할 수 있는 것은 알려져 있지만, 반응장이 미소 공간이므로 하이드로탈사이트 입자 등과 같은 정석 반응이라면 배관 막힘이 일어나, 매우 얇은 농도로밖에 합성할 수 없다.
그러나 특허문헌 4 에 나타내는 바와 같은, 강제 박막식 마이크로 리액터는 반응장이 1 ∼ 30 ㎛ 로 매우 미소한 공간이지만, 도 1 에 나타내는 장치도의 하면 디스크가 회전하여 고농도로 화합물의 합성을 할 수 있다.
일본 공개특허공보 소49-3760호 일본 공개특허공보 소61-174270호 WO99/015909 공보 일본 공개특허공보 2009-131831호
본 발명의 목적은, 나노 입자 레벨의 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 나노 입자 레벨의 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법에 대해 연구를 진행하였다. 그 결과, 강제 박막식 마이크로 리액터 중에서 반응법에 의해 하이드로탈사이트를 합성하면, 미세한 하이드로탈사이트 입자가 얻어지는 것을 알아내어 본 발명에 도달하였다. 즉 본 발명은, 반응장의 클리어런스가 1 ∼ 30 ㎛ 인 강제 박막식 마이크로 리액터 중에서, 마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액, 알칼리 물질 및 층간 아니온을 반응시키는 것을 특징으로 하는, 주파수 해석법으로 측정된 평균 2 차 입자경이 1 ∼ 100 ㎚ 인 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법이다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 평균 2 차 입자경 (주파수 해석법으로 측정) 이 1 ∼ 100 ㎚, 바람직하게는 10 ∼ 90 ㎚ 인 하이드로탈사이트 입자가 얻어진다.
종래법으로 얻어진 하이드로탈사이트 입자를 분쇄하면, 분쇄 미디어와의 접촉에 의한 컨태미네이션이 있고, 유기물 등을 함유하는 첨가제 첨가로 얻어지는 하이드로탈사이트 입자는 그 첨가제가 불순물로서 작용할 가능성이 있지만, 본 발명에 의해 얻어진 하이드로탈사이트 입자는, 종래의 하이드로탈사이트 원료를 사용한 반응으로부터의 합성이므로 컨태미네이션이 없고, 첨가제를 첨가하지 않아도 나노 입자가 얻어진다.
본 발명에 의해 얻어진 하이드로탈사이트 입자는 100 ㎚ 이하로 매우 작고, 투명성이 높으므로, 종래의 100 ㎚ 이상의 하이드로탈사이트보다 투명성이 우수한 성형품을 얻는 것을 기대할 수 있다.
종래의 반응 용기를 사용한 하이드로탈사이트 입자의 반응에서는, 분산성이 나빠 응집 입자가 되지만, 본 발명에서는 미립자로 분산성이 양호한 하이드로탈사이트 입자를 제공할 수 있다.
본 발명에 의한 하이드로탈사이트 입자는, 입경이 수 10 ㎚ 로 매우 작기 때문에, 소형 전자 기기나 박막 등 지금까지의 서브 미크론 오더의 입자에서는 적용할 수 없었던 분야에서의 응용을 기대할 수 있다. 또, 입자 사이즈가 미세하기 때문에 투명성도 높아, 투명성이 필요해지는 분야에서의 사용도 생각할 수 있다.
도 1 은 강제 박막식 마이크로 리액터의 일례이다.
(반응 원료)
본 발명의 제조 방법에서는, 반응 원료인 마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액, 알칼리 물질 및 층간 아니온을 반응시킨다.
마그네슘염으로는, 염화마그네슘, 질산마그네슘, 황산마그네슘 등을 들 수 있다. 알루미늄염으로는, 염화알루미늄, 질산알루미늄, 황산알루미늄 등을 들 수 있다. 반응시키는 마그네슘 금속과 알루미늄 금속의 몰비 (Mg/Al) 는, 바람직하게는 1 ∼ 12, 보다 바람직하게는 2 ∼ 5 이다.
마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액 중의 마그네슘염의 농도는, 바람직하게는 0.1 ∼ 3 ㏖/ℓ, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 2 ㏖/ℓ, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 1.5 ㏖/ℓ 이다. 알루미늄염의 농도는, 바람직하게는 0.05 ∼ 2 ㏖/ℓ, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1.5 ㏖/ℓ 이다.
알칼리 물질로서, 가성 소다, 암모니아, 수산화칼륨 등의 수용액을 사용한다. 반응시키는 알칼리 물질의, 마그네슘 금속과 알루미늄 금속의 합계에 대한 몰비는, 바람직하게는 2 ∼ 15, 보다 바람직하게는 2.2 ∼ 10 이다. 이 비가 2 를 하회하면, 분산성이 나빠져 평균 2 차 입자경이 100 ㎚ 를 초과한다.
층간 아니온으로서, 탄산소다, 탄산암모늄 등의 수용액을 사용한다. 반응시키는 층간 아니온의 알루미늄 금속에 대한 몰비는, 바람직하게는 0.0 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 5 이다. 층간 아니온 수용액의 농도는, 바람직하게는 0.001 ∼ 3 ㏖/ℓ, 보다 바람직하게는 0.002 ∼ 2 ㏖/ℓ 이다.
반응 온도는, 바람직하게는 5 ∼ 90 ℃, 보다 바람직하게는 10 ∼ 80 ℃, 더욱 바람직하게는 15 ∼ 70 ℃ 의 사이에서 반응시킬 수 있다.
(마이크로 리액터)
본 발명의 제조 방법에서는, 반응장의 클리어런스가 1 ∼ 30 ㎛ 인 강제 박막식 마이크로 리액터 중에서 반응시킨다.
본 발명에서 사용하는 강제 박막식 마이크로 리액터의 일례를 도 1 에 나타낸다. 강제 박막식 마이크로 리액터는, 서로 대향하는 제 1 처리면 (1) 과 제 2 처리면 (1) 에 의해 형성된 반응장을 갖고, 제 1 처리면 (1) 과 제 2 처리면 (2) 은 상대적으로 회전하고, 또한 상대적으로 접근하거나 이반하거나 하는 것이 가능하며, 원료의 공급압에 의해 2 개의 처리용면을 이반시키는 방향으로 힘을 발생시키고, 또한 2 개의 처리용면을 접근시키는 방향으로 이동시키는 힘을 별도 가하여, 반응장을 미소 간격으로 유지하는 것이 바람직하다.
원료인 마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액 (A) 는, 소정의 압력으로 리액터의 중앙부로부터 반응장에 공급된다. 원료인 알칼리 물질 및 층간 아니온 (B) 는, 마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액 (A) 와는 다른 공급구로부터 반응장에 공급된다. 반응에 의해 생성된 미세한 하이드로탈사이트를 함유하는 슬러리는 배출구 (3) 로부터 배출된다. 강제 박막식 마이크로 리액터를 사용하면, 박막 유체 상태에서 반응을 실시할 수 있다.
도 1 중, 회전 디스크 (4) 는 회전하고, 고정 디스크 (5) 는 회전하지 않지만, 회전 디스크 (4) 및 고정 디스크 (5) 는 상대적으로 회전하면 되고, 일방이 회전하고, 타방이 정지하고 있어도 되고, 서로 역방향으로 회전해도 된다. 회전 디스크 (4) 의 상대 회전수는 바람직하게는 400 ∼ 3500 rpm, 보다 바람직하게는 500 ∼ 2000 rpm 이다.
제 1 처리면 (1) 과 제 2 처리면 (2) 의 간극, 즉 반응장의 클리어런스는 1 ∼ 30 ㎛, 바람직하게는 3 ∼ 20 ㎛, 보다 바람직하게는 5 ∼ 15 ㎛ 이다.
제 1 처리면 (1) 은 중공 원판상이고, 원판상의 고정 디스크 (4) 에 고정되어 있다. 또 제 2 처리면 (2) 은 중공 원판상이고, 원판상의 회전 디스크 (4) 에 고정되어 있다.
마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액 (A) 의 반응장에서의 유량은, 바람직하게는 10 ∼ 250 ㎖/초, 보다 바람직하게는 15 ∼ 200 ㎖/초이다. 알칼리 물질 및 층간 아니온 (B) 의 반응장에서의 유량은, 바람직하게는 10 ∼ 250 ㎖/초, 보다 바람직하게는 15 ∼ 200 ㎖/초이다.
강제 박막식 마이크로 리액터로서, M·테크닉 주식회사 제조의 마이크로 리액터 ULREA SS-11 을 사용할 수 있다. 이 장치는 반응장의 클리어런스가 1 ∼ 30 ㎛ 인 강제 박막식 마이크로 리액터로, 디스크가 회전함으로써 정석된 하이드로탈사이트 슬러리를 배출하는 기구를 갖는다. 디스크 내에서 정석 반응 후, 즉시 장치 밖으로 배출되는 연속식의 반응 장치이다. 그 때문에 1 ∼ 30 ㎛ 로 미세한 반응장 클리어런스여도 생성된 정석물이 리액터 내에서 막히지 않고 고농도로 반응할 수 있어, 나노 입자를 얻을 수 있다.
(하이드로탈사이트 입자)
본 발명에 의해 얻어지는 하이드로탈사이트 입자는, 주파수 해석법으로 측정된 평균 2 차 입자경이 1 ∼ 100 ㎚, 바람직하게는 10 ∼ 90 ㎚, 보다 바람직하게는 20 ∼ 80 ㎚ 이다.
하이드로탈사이트 입자의 조성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 하기 식 (1) 로 나타내는 조성의 입자가 바람직하다.
Figure pct00001
식 중, M1 2 + 는 Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Fe, Mn, Co, Ni, Sn, Pb, Cd 및 Ba 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 2 가 금속을 나타낸다. M2 2 + 는 Zn, Ca, Sr, Cu, Fe, Mn, Co, Ni, Sn, Pb, Cd 및 Ba 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 2 가 금속을 나타낸다. M3 + 는 Al, Fe 등의 3 가 금속을 나타낸다.
An - 는 n 가의 아니온을 나타낸다. 아니온으로서 염소 이온, 탄산 이온 등을 들 수 있다.
x, y1, y2 및 m 은 각각 하기 식으로 나타나는 양수를 나타낸다.
0 ＜ x ≤ 0.5,
0.5 ≤ y1 ＋ y2 ＜ 1,
0 ≤ m ＜ 2,
상기 식 (1) 에 있어서 바람직한 것은, M1 2 + 가 Mg 이고, M2 2 + 는 Zn 이고, M3 + 가 Al 이다.
(표면 처리)
본 발명에 있어서 사용하는 하이드로탈사이트 입자는 그 자체를 수지에 배합할 수 있지만, 입자를 표면 처리제로 처리하여 사용할 수 있다.
표면 처리제로서, 고급 지방산, 고급 알코올의 황산에스테르, 티타네이트 커플링제, 실란 커플링제, 알루미네이트 커플링제, 다가 알코올과 지방산의 에스테르, 인산에스테르 및 아니온계 계면 활성제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다.
고급 지방산으로서, 스테아르산, 에루크산, 팔미트산, 라우르산, 베헤닌산 등의 탄소수 10 이상의 고급 지방산을 들 수 있다. 또 이들 고급 지방산의 알칼리 금속염을 들 수 있다.
고급 알코올의 황산에스테르로서, 스테아릴알코올황산에스테르, 올레일알코올황산에스테르 등을 들 수 있다.
티타네이트계 커플링제로서, 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트, 이소프로필트리데실벤젠술포닐티타네이트 등을 들 수 있다.
실란 커플링제로서, 비닐에톡시실란, 비닐-트리스(2-메톡시-에톡시)실란, 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리메톡시실란, 베타-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마-메르캅토프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
알루미네이트 커플링제로서, 아세트알콕시알루미늄디이소프로필레이트 등을 들 수 있다.
다가 알코올과 지방산의 에스테르로서, 글리세린모노스테아레이트, 글리세린모노올레에이트 등을 들 수 있다.
인산에스테르로서, 오르토인산과 올레일알코올의 모노에스테르, 디에스테르 또는 이들의 혼합물, 오르토인산과 스테아릴알코올의 모노에스테르, 디에스테르 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또 이들 에스테르의 산형 또는 알칼리 금속염 또는 아민염 등을 들 수 있다.
아니온계 계면 활성제로서, 폴리에틸렌글리콜에테르의 황산에스테르염, 아미드 결합 황산에스테르염, 에스테르 결합 황산에스테르염, 에스테르 결합 술포네이트, 아미드 결합 술폰산염, 에테르 결합 술폰산염, 에테르 결합 알킬아릴술폰산염, 에스테르 결합 알킬아릴술폰산염, 아미드 결합 알킬아릴술폰산염 등을 들 수 있다.
상기한 표면 처리제를 사용하여, 하이드로탈사이트 입자의 표면 코팅 처리를 하려면, 그 자체 공지된 습식 또는 건식법에 의해 실시할 수 있다. 예를 들어 습식법으로는, 하이드로탈사이트 입자의 슬러리에 그 표면 처리제를 액상 또는 에멀션상으로 첨가하고, 약 100 ℃ 까지의 온도에서 기계적으로 충분히 혼합하면 된다. 건식법으로는, 하이드로탈사이트 입자를 헨셸 믹서 등의 혼합기에 의해 충분히 교반하에서 표면 처리제를 액상, 에멀션상, 고형상으로 첨가하고, 가열 또는 비가열하에 충분히 혼합하면 된다.
표면 처리제의 첨가량은 적절히 선택할 수 있지만, 그 하이드로탈사이트 입자의 중량에 기초하여 10 중량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
표면 처리를 한 하이드로탈사이트 입자는 필요에 따라, 예를 들어 수세, 탈수, 조립, 건조, 분쇄, 분급 등의 수단을 적절히 선택해서 실시하여, 최종 제품 형태로 할 수 있다.
본 발명의 하이드로탈사이트 입자는 수지에 함유시킬 수 있다. 수지는 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 그 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 폴리부텐, 폴리(4-메틸펜텐-1) 등과 같은 C2 ∼ C8 올레핀 (α-올레핀) 의 중합체 혹은 공중합체, 이들 C2 ∼ C8 올레핀과 디엔의 공중합체류, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 폴리스티렌, ABS 수지, AAS 수지, AS 수지, MBS 수지, 에틸렌/염화비닐 공중합 수지, 에틸렌아세트산비닐 코폴리머 수지, 에틸렌-염화비닐-아세트산비닐-그래프트 중합 수지, 염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 염화비닐프로필렌 공중합체, 아세트산비닐 수지, 페녹시 수지, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 메타크릴 수지 등의 열가소성 수지를 예시할 수 있다.
폴리올레핀으로서, 폴리프로필렌 호모폴리머, 에틸렌프로필렌 공중합체와 같은 폴리프로필렌계 수지, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, EVA (에틸렌비닐아세테이트 수지), EEA (에틸렌에틸아크릴레이트 수지), EMA (에틸렌아크릴산메틸 공중합 수지), EAA (에틸렌아크릴산 공중합 수지), 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌계 수지, 및 폴리부텐, 폴리(4-메틸펜텐-1) 등의 C2 ∼ C6 의 올레핀 (α-에틸렌) 의 중합체 혹은 공중합체이다. 이들 중, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리(4-메틸펜텐-1) 또는 이들의 공중합체가 특히 본 발명의 조성물에 적합하다. 이들 폴리올레핀은, 중합 촉매에서 유래하는 할로겐을 함유하고 있지만, 그 할로겐에서 기인하는 열열화에 대해 본 발명의 조성물은 매우 효과적이다.
또한, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 우레아 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다. 또 EPDM, 부틸 고무, 이소프렌 고무, SBR, NBR, 클로로술폰화폴리에틸렌 등의 합성 고무를 예시할 수 있다. 수지는, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 또는 고무인 것이 바람직하다.
수지에 배합되는 하이드로탈사이트 입자의 비율은, 수지 100 중량부당 0.001 ∼ 300 중량부, 바람직하게는 0.01 ∼ 200 중량부이지만, 그 배합 비율은, 목적에 따라 그 바람직한 비율은 상이하다. 예를 들어, 안정제로서 사용하는 경우에는 수지 100 중량부당 0.001 ∼ 10 중량부, 바람직하게는 0.01 ∼ 5 중량부이고, 예를 들어 난연제로서 사용하는 경우에는 수지 100 중량부당 10 ∼ 300 중량부, 바람직하게는 30 ∼ 200 중량부이다.
수지 조성물을 조제하기 위해 하이드로탈사이트 입자를 수지에 배합하는 수단에는 특별한 제약은 없고, 예를 들어 안정제나 충전제 등을 이들 수지에 배합하는 공지 관용의 배합 수단과 동일한 수단으로, 다른 수지 배합재와 함께, 혹은 별개로 합성 수지에 가능한 한 균일하게 배합하면 된다. 예를 들어, 리본 블렌더, 고속 믹서, 니더, 펠릿타이저, 압출기 등의 공지 혼합 수단을 이용하여 배합하는 수단이나, 하이드로탈사이트 입자를 유효 성분으로 하여 이루어지는 열열화제의 현탁액을 중합 후의 슬러리에 첨가 교반하여 혼합하고, 건조시키는 수단 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은, 상기 성분 이외에도 관용의 다른 첨가제를 배합해도 된다. 이와 같은 첨가제로는, 예를 들어 산화 방지제, 자외선 방지제, 대전 방지제, 안료, 발포제, 가소제, 충전제, 보강제, 유기 할로겐 난연제, 가교제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 활제, 다른 무기계 및 유기계 열 안정제 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 하이드로탈사이트 입자를 수지용 난연제로서 사용하는 경우에는, 상기 수지 및 하이드로탈사이트 입자로 실질적으로 형성되지만, 추가로 난연 보조제를 배합할 수 있다. 이 난연 보조제를 배합함으로써, 하이드로탈사이트 입자의 배합 비율을 줄일 수 있고, 또 난연 효과를 증대시킬 수 있다. 난연 보조제로는, 적린, 탄소 분말 혹은 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 적린으로는, 난연제용의 통상적인 적린 외에, 예를 들어 열경화성 수지, 폴리올레핀, 카르복실산 중합체, 산화티탄 혹은 티탄알루미늄 축합물로 표면 피복한 적린을 사용할 수 있다. 또, 탄소 분말로는, 카본 블랙, 활성탄 혹은 흑연을 들 수 있고, 이 카본 블랙으로는, 오일 퍼니스법, 가스 퍼니스법, 채널법, 서멀법 또는 아세틸렌법 중 어느 방법에 의해 조제된 것이어도 된다.
상기 수지 조성물을 성형하여 성형품을 제조할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 비교예에 의해 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
하이드로탈사이트 입자의, (a) 입도 분포 및 평균 2 차 입자경, (b) X 선 구조 해석은, 이하의 방법에 의해 측정하였다.
(a) 입도 분포 및 평균 2 차 입자경
닛키소의 입도 분포 장치 UPA-UT151 (동적 광 산란법 주파수 해석), 닛키소의 마이크로 트랙 MT3300EX Ⅱ 를 사용하여 측정. 측정시의 용매는 이온 교환수, 하이드로탈사이트 슬러리를 초음파로 5 분 처리 후에 측정하였다. 합계 2 회의 측정을 실시하여, 각각의 평균 측정값을 시료의 평균 2 차 입자경으로 하였다.
(b) X 선 구조 해석
리가쿠사의 RINT2200V 를 사용하였다.
실시예 1
마이크로 리액터 ULREA SS-11 을 사용하여, 원료는 0.688 ㏖/ℓ 의 염화마그네슘과 0.172 ㏖/ℓ 의 황산알루미늄의 혼합 수용액을 10 ㎖/분의 유량으로, 0.300 N 의 가성 소다와 0.017 ㏖/ℓ 의 탄산소다의 알칼리 혼액을 250 ㎖/분의 유량으로 공급하고, 반응 온도 20 ℃, 반응장 클리어런스 10 ㎛, 회전 디스크의 회전수 1700 rpm 으로 반응시켜 슬러리를 얻었다.
얻어진 슬러리를 원심 분리기로 침강 분리, 이온 교환수로 세정하였다. 세정 후의 고형분을 이온 교환수로 유화시키고, 초음파로 5 분 처리 후, 닛키소의 입도 분포 장치 UPA-UT151 (동적 광 산란법 주파수 해석) 로 측정한 결과, 평균 2 차 입자경 19.8 ㎚ 의 입자를 얻었다. X 선 회절 장치로 해석한 결과, 하기 식으로 나타내는 하이드로탈사이트 입자였다.
Mg0 .70Al0 .30(OH)2(CO3)0.15·0.49H2O
실시예 2
상기 ULREA SS-11 을 사용하여, 원료는 0.688 ㏖/ℓ 의 염화마그네슘과 0.172 ㏖/ℓ 의 황산알루미늄의 20 ℃ 의 혼합 수용액을 10 ㎖/분의 유량으로, 0.300 N 의 가성 소다와 0.017 ㏖/ℓ 의 탄산소다의 알칼리 혼액을 250 ㎖/분의 유량으로 수용액 온도 77 ℃ 에서 공급하고, 반응장 클리어런스 10 ㎛, 회전 디스크의 회전수 1700 rpm 으로 반응시켜 슬러리를 얻었다.
얻어진 슬러리를 원심 분리기로 침강 분리, 이온 교환수로 세정하였다. 세정 후의 고형분을 이온 교환수로 유화시키고, 초음파로 5 분 처리 후, 닛키소의 입도 분포 장치 UPA-UT151 (동적 광 산란법 주파수 해석) 로 측정한 결과, 평균 2 차 입자경 30.1 ㎚ 의 입자를 얻었다. X 선 회절 장치로 해석한 결과, 하기 식으로 나타내는 하이드로탈사이트 입자였다.
Mg0 .70Al0 .30(OH)2(CO3)0.05·0.49H2O
실시예 3
상기 ULREA SS-11 을 사용하여, 원료는 0.516 ㏖/ℓ 의 염화마그네슘과 0.129 ㏖/ℓ 의 황산알루미늄의 혼합 수용액을 10 ㎖/분의 유량으로, 0.225 N 의 가성 소다와 0.013 ㏖/ℓ 의 탄산소다의 알칼리 혼액을 250 ㎖/분의 유량으로 공급하고, 반응 온도 35 ℃, 반응장 클리어런스 10 ㎛, 회전 디스크의 회전수 1700 rpm 으로 반응시켜 슬러리를 얻었다.
얻어진 슬러리를 원심 분리기로 침강 분리, 이온 교환수로 세정하였다. 세정 후의 고형분을 이온 교환수로 유화시키고, 초음파로 5 분 처리 후, 닛키소의 입도 분포 장치 UPA-UT151 (동적 광 산란법 주파수 해석) 로 측정한 결과, 평균 2 차 입자경 69.5 ㎚ 의 입자를 얻었다. 주식회사 리가쿠의 X 선 회절 장치 RINT2200V 로 해석한 결과, 하기 식으로 나타내는 하이드로탈사이트 입자였다.
Mg0 .70Al0 .30(OH)2(CO3)0.15·0.49H2O
비교예 1
ULREA SS-11 을 사용하여, 원료는 1.032 ㏖/ℓ 의 염화마그네슘과 0.258 ㏖/ℓ 의 황산알루미늄의 혼합 수용액을 50.0 ㎖/분의 유량으로, 2.703 N 의 화성 소다와 0.154 ㏖/ℓ 의 탄산소다의 알칼리 혼액을 55.8 ㎖/분의 유량으로 공급하고, 반응 온도 35 ℃, 반응장 클리어런스 10 ㎛, 회전 디스크의 회전수 1700 rpm 으로 반응시켜 슬러리를 얻었다.
얻어진 슬러리를 원심 분리기로 침강 분리, 이온 교환수로 세정하였다. 세정 후의 고형분을 이온 교환수로 유화시키고, 초음파로 5 분 처리 후, 닛키소의 입도 분포 장치 UPA-UT151 (동적 광 산란법 주파수 해석) 로 측정한 결과, 평균 2 차 입자경 344 ㎚ 의 입자를 얻었다. 주식회사 리가쿠의 X 선 회절 장치 RINT2200V 로 해석한 결과, 하기 식으로 나타내는 하이드로탈사이트 입자였다.
Mg0 .67Al0 .33(OH)2(CO3)0.17·0.5H2O
비교예 2
실시예 3 과 동일한 원료를 사용하고, 리액터를 일반적인 비커를 사용하여 배치 반응, 온조 35 ℃ 에서, 0.516 ㏖/ℓ 의 염화마그네슘과 0.129 ㏖/ℓ 의 황산알루미늄의 혼합 수용액 10 ㎖ 를, 교반하의 0.225 ㏖/ℓ 의 가성 소다와 0.013 ㏖/ℓ 의 탄산소다의 알칼리 혼액 250 ㎖ 중에 1 분에 걸쳐 주가 (注加) 하여 슬러리를 얻었다.
얻어진 슬러리를 원심 분리기로 침강 분리, 이온 교환수로 세정하였다. 세정 후의 고형분을 이온 교환수로 재유화시켜 슬러리를 얻었다. 닛키소의 마이크로 트랙 MT3300EX Ⅱ 를 사용하여 레이저 회절 산란법으로 입도 측정을 실시한 결과, 평균 2 차 입자경 3818 ㎚ 였다. 주식회사 리가쿠의 X 선 회절 장치 RINT2200V 로 해석한 결과, 하기 식으로 나타내는 하이드로탈사이트 입자였다.
Mg0 .70Al0 .30(OH)2(CO3)0.15·0.48H2O
Figure pct00002
M·테크닉 주식회사 제조의 마이크로 리액터 ULREA SS-11 을 사용하여 하이드로탈사이트의 정석 반응을 실시함으로써 평균 2 차 입자경 100 ㎚ 미만의 나노 입자를 얻을 수 있었다.
산업상 이용가능성
본 발명의 하이드로탈사이트 입자는, 열 안정제, 내열열화제, 열전도제, 수산제, 흡착제, 증점제, 난연제, 보강제 등에 사용할 수 있다.
1 : 제 1 처리면
2 : 제 2 처리면
3 : 배출구
4 : 회전 디스크
5 : 고정 디스크
A : 마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액
B : 알칼리 물질 및 층간 아니온

Claims (3)

  1. 반응장의 클리어런스가 1 ∼ 30 ㎛ 인 강제 박막식 마이크로 리액터 중에서, 마그네슘염과 알루미늄염의 혼합 수용액, 알칼리 물질 및 층간 아니온을 반응시키는 것을 특징으로 하는, 주파수 해석법으로 측정된 평균 2 차 입자경이 1 ∼ 100 ㎚ 인 하이드로탈사이트 입자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    알칼리 물질의, 마그네슘 금속과 알루미늄 금속의 합계에 대한 몰비는 2 ∼ 15 인 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    강제 박막식 마이크로 리액터는, 서로 대향하는 제 1 처리면 (1) 과 제 2 처리면 (1) 에 의해 형성된 반응장을 갖고, 제 1 처리면 (1) 과 제 2 처리면 (2) 은 상대적으로 회전하고, 또한 상대적으로 접근하거나 이반하거나 하는 것이 가능하며, 원료의 공급압에 의해 2 개의 처리용면을 이반시키는 방향으로 힘을 발생시키고, 또한 2 개의 처리용면을 접근시키는 방향으로 이동시키는 힘을 별도 가하여, 반응장을 미소 간격으로 유지하는 것인 제조 방법.
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