KR20150117666A - 높은 비표면적을 갖는 봉상의 수산화 마그네슘 입자와 봉상의 산화 마그네슘 입자 및 이들의 제조방법 - Google Patents

높은 비표면적을 갖는 봉상의 수산화 마그네슘 입자와 봉상의 산화 마그네슘 입자 및 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

높은 비표면적을 갖는 수산화 마그네슘 입자와 산화 마그네슘 입자 및 이들의 제조장법을 제공한다. 비늘조각 형상의 1차입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자 크기(D50)가 1.0~10.0㎛이며, 비표면적이 10m2/g 이상인 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자.

Description

높은 비표면적을 갖는 봉상의 수산화 마그네슘 입자와 봉상의 산화 마그네슘 입자 및 이들의 제조방법{ROD-LIKE MAGNESIUM HYDROXIDE PARTICLE AND ROD-LIKE MAGNESIUM OXIDE PARTICLE EACH HAVING HIGH SPECIFIC SURFACE AREA, AND METHODS RESPECTIVELY FOR PRODUCING SAID PARTICLES}
본 발명은, 높은 비표면적(比表面積)을 갖는 봉상(棒狀)의 수산화 마그네슘 입자와 봉상의 산화 마그네슘 입자 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자는 다양한 분야에서 사용되고 있다. 수산화 마그네슘 입자의 용도로는 잉크젯 용지의 코팅제, 난연제(難燃劑), 축열재료(蓄熱材料), 촉매 및 전자재료 등을 들 수 있고, 산화 마그네슘 입자의 용도로는 광학재료, 잉크젯 용지의 코팅제, 촉매 및 전자재료 등을 들 수 있다.
수산화 마그네슘 입자를 잉크젯 용지의 코팅제, 난연제, 축열재료, 촉매 및 전자재료 용도로 사용할 경우에는 이하의 것이 요구된다. 코팅제에 있어서는, 염료 잉크가 갖는 많은 OH기와 친화성이 높은 OH기 및 많은 마이너스 전하를 갖는 안료 잉크에 흡착되기 쉬운 정(正)전하를 가지며, 또한 염료가 입자간에 배어들기 쉬운 응집체 구조를 갖는 수산화 마그네슘 입자가 요구된다. 또한, 난연제, 축열재료 및 촉매에 있어서는 분산성이 뛰어나고 높은 반응성을 나타내는 응집체 구조를 갖는 수산화 마그네슘 입자가 요구된다. 또한, 전자재료에 있어서는 분산성이 뛰어난 작은 수산화 마그네슘 입자가 요구된다.
산화 마그네슘 입자를 광학재료, 잉크젯 용지의 코팅제, 촉매 및 전자재료 등의 용도로 사용할 경우에는 이하의 것이 요구된다. 광학재료에 있어서는 분산성이 뛰어나고 광을 확산시키기 쉬운 응집체 구조를 갖는 산화 마그네슘 입자가 요구된다. 또한, 촉매에 있어서는 분산성이 뛰어나고 높은 반응성을 나타내는 응집체 구조를 갖는 산화 마그네슘 입자가 요구된다. 또한, 전자재료에 있어서는 분산성이 뛰어난 작은 산화 마그네슘 입자가 요구된다.
특허문헌1에는, 황산이온[(SO4)2-]/마그네슘이온[(Mg)2+]의 이온 농도비를 0.3~2.0의 범위로 함으로써 얻어지는, 2 이상의 다른 방향의 리플릿형 조각(leaflet pieces)이 결합 및/또는 교차된 구조를 갖는 구상(球狀)의 수산화 마그네슘 입자가 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌1에 기재된 방법으로는 안정적으로 구상의 수산화 마그네슘이 생기지 않고, 판상(坂狀) 및 주상(柱狀)의 수산화 마그네슘이 혼재되어 버리며, 이러한 수산화 마그네슘 입자는 수지 등에 대한 분산성이 충분하지 않고, 촉매 등에 사용한 경우에는 비표면적이 낮아서 반응성이 낮다는 문제가 있었다.
특허문헌1 : 특개2003-261796호 공보
본 발명은, 높은 비표면적을 갖는 수산화 마그네슘 입자와 산화 마그네슘 입자 및 이들의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 분산액에, 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염(硝酸鹽)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물은 제외함)을 첨가하고, 다시 유기산을 첨가하여 얻어지는 반응액과, 항온항습기(恒溫恒濕機) 등으로 침상(針狀) 산화 마그네슘 입자의 표면을 부분적으로 수화(水和)시킨 침상의 산화 마그네슘 입자를 혼합하여, 고전단(高剪斷) 하에서 수화반응시킴으로써, 분산성이 뛰어나고 반응성이 높으며 높은 비표면적을 갖는 수산화 마그네슘 입자를 얻을 수 있음을 찾아냈다. 또한, 본 발명자는, 본 발명의 수산화 마그네슘 입자를 대기분위기 중에서 500℃~1400℃로 소성(燒成)함으로써, 높은 비표면적을 갖는 산화 마그네슘 입자를 얻을 수 있음을 찾아냈다.
즉, 본 발명은 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절(回折) 산란식(散亂式) 입도(粒度) 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(徑)(D50)이 1.0~10.0㎛이고 비표면적이 10m2/g 이상인 수산화 마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은, 또한, Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%를 포함하고, 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함한, 상기에 기재된 수산화 마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 1.0~10.0㎛이며, 비표면적이 10m2/g 이상인 산화 마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은, 다시, Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함하고, 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함한, 상기에 기재된 산화 마그네슘 입자에 관한 것이다.
본 발명은, 수산화 마그네슘 입자의 제조방법으로서,
(a) Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 분산액에, 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물은 제외함)을 첨가하고, 다시, 유기산을 첨가하여 반응액을 얻는 공정,
(b) 공정 (a)의 반응액 및 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 0.1~10㎛이고, 비표면적이 1.0~20.0m2/g이며, Ig-loss가 2.0~25.0%인 일부 수화 침상 산화 마그네슘을 혼합하여 혼합액을 얻는 공정(여기서,
Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘에 대하여 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이고,
2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘에 대하여 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이며,
유기산은 일부 수화 침상 산화 마그네슘 100g에 대하여 0.01~3.0mol임),
(c) 공정 (b)의 혼합액을 50~100℃의 온도에서 주속(周速)이 7~20m/s인 교반기를 이용하여 혼합하는 공정,
(d) 30~100℃의 온도에서 교반하여 수산화 마그네슘 슬러리(slurry)를 얻는 공정, 및
(e) 공정 (d)의 수산화 마그네슘 슬러리를 여과, 수세, 건조시켜서 수산화 마그네슘 입자를 얻는 공정을 포함하는 수산화 마그네슘 입자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 공정 (b)의 일부 수화 침상 산화 마그네슘이 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 0.1~10㎛이고, 비표면적이 1.0~15.0m2/g인 침상 산화 마그네슘 입자를 온도 40~95℃, 습도 60~95%의 항온항습기 내에 0.5~24시간 둠으로써 얻어지는, 상기에 기재된 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 공정 (b)의 혼합액에서의 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 농도가 20~200g/L인, 상기에 기재된 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 산화 마그네슘 입자의 제조방법으로서, 상기에 기재된 수산화 마그네슘 입자 또는 상기에 기재된 방법에 의해 얻어진 수산화 마그네슘 입자를, 대기분위기 중에서 500~1400℃로 소성하는 공정을 포함하는 산화 마그네슘 입자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의해 높은 비표면적을 갖는 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상의 수산화 마그네슘 입자와 봉상의 산화 마그네슘 입자 및 이들의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자는, 높은 비표면적 및 분산성을 가지며 다양한 분야에 유용하다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 높은 비표면적 및 분산성을 갖는 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 수산화 마그네슘 입자의 전자현미경 사진이다. 비늘조각 형상의 1차입자의 일례를 흰동그라미로 둘러쌌다.
본 발명의 수산화 마그네슘 입자는, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 1.0~10.0㎛이며, 비표면적이 10m2/g 이상이다.
본 발명의 1차 입자의 형상은 비늘조각 형상이다. 비늘조각의 일례를 도 1에 나타낸다. 본 발명의 비늘조각 형상의 1차입자는, 두께가 0.01~0.1㎛, 바람직하게는 0.01~0.05㎛의 범위이며, 면의 외접원의 직경이 0.2~5㎛, 바람직하게는 0.5~2.5㎛의 범위이다.
또한, 본 명세서 중, 봉상이란, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 입자에서 어스펙트비(입자 길이(L)/입자 단면 크기(D))가 1.5~20, 바람직하게는 2~10의 범위에 있는 입자를 말한다. 여기서, 봉상의 경우, 구체적으로는 L은 1~10㎛, D는 0.1~5㎛의 범위이다. 또한, 침상이란, 어스펙트비(입자 길이(L)/입자 단면 크기(D))가 21~1000, 바람직하게는 50~500의 범위에 있는 입자를 말한다. 여기서, 침상의 경우, 구체적으로 L은 0.1~10㎛, D는 구체적으로 0.001~0.5㎛의 범위이다. 또한, 구상이란, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 구상으로서 어스펙트비(입자 길이(L)/입자 단면 크기(D))가 1.0~1.2의 범위에 있는 입자를 말한다. 여기서, 구상의 경우, L은 구체적으로는 1~20㎛, D는 구체적으로 1~20㎛의 범위이다.
이러한 1차 입자가 응집된 봉상의 입자는, 균일한 미세 구멍이 입자 표면에 존재하고, 종래의 제조방법에 의해 얻어지는 육각판 형상의 수산화 마그네슘 입자(특개2006-306658호 공보 참조)에 비해, 비표면적이 높으므로 액체 및 기체 분자의 흡착성이 높다. 또한, 이러한 1차 입자가 응집된 봉상의 입자를 용지의 코팅제로서 사용한 경우, 봉상의 입자를 구성하고 있는 비늘조각 형상의 수산화 마그네슘이 지나치게 밀집되지 않기 때문에, 잉크의 흡착성이 양호하다.
본 발명의 수산화 마그네슘 입자는, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 1.0~10.0㎛이며, 비표면적이 10m2/g 이상이다. 이러한 범위라면, 수지 등으로의 배합시에 점도가 너무 높아지지 않으며, 또한, 입자의 응집이 억제되기 때문에 분산성이 양호하다. 또한, 이러한 입자경을 갖는 수산화 마그네슘 입자를 용지의 코팅제로서 사용한 경우에는, 잉크의 정착성 및 흡수성이 양호하다. 또한, 입자경이 너무 크지 않기 때문에 광학재료 및 전자재료에 유용하다. 본 발명의 수산화 마그네슘 입자의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적기준의 누적 50% 입자 경(D50)은 바람직하게는 2.0~9.0㎛이고, 보다 바람직하게는 3.0~8.0㎛이며, 비표면적은 바람직하게는 10~200m2/g이고, 보다 바람직하게는 20~150m2/g이다. 본 발명에 있어서, 비표면적은 BET법에 의해 구해진다.
본 발명의 수산화 마그네슘 입자는, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적 기준의 누적 10% 입자경(D10)과 누적 90% 입자경(D90)의 비(D90/D10)가, 바람직하게는 10 이하, 보다 바람직하게는 1~8의 범위이다. 이러한 비(D90/D10)라면, 수산화 마그네슘 입자의 입도 분포가 좁고 입자의 응집이 적으므로, 더욱 뛰어난 분산성을 얻을 수 있다.
본 발명의 수산화 마그네슘 입자는, 그 제조공정에서 사용되는 화합물의 금속 원소를 더 포함하고 있어도 좋다. 본 발명의 수산화 마그네슘 입자는 Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함하고, 또한 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함할 수 있다. 이러한 금속원소의 함유량이면, 수산화 마그네슘 입자를 코팅제로서 사용한 경우에 백색도, 자외선흡수성 및 굴절율 등이 충분하다. Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소, 즉 Zn, Zr, Hf, Ti 또는 이들 혼합물의 함유량은, 금속원소환산으로 바람직하게는 0.2~4.0 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.3~3.0 질량%이다.
본 발명에 있어서, 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)로는, 특별히 한정되지 않고 Ag, Al, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, Tl 및 V를 들 수 있고, Al 및 Fe가 바람직하다. 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)의 함유량은, 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이고, 바람직하게는 0.2~4.0 질량%이며, 보다 바람직하게는 0.3~3.0 질량%이다.
본 발명의 산화 마그네슘 입자는, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 1.0~10.0㎛이고, 비표면적이 10m2/g 이상이다. 본 발명의 1차 입자의 형상은, 비늘조각 형상이고 도 1의 비늘조각 형상의 일례와 마찬가지이다. 본 발명의 비늘조각 형상의 1차 입자는, 두께가 0.01~0.1㎛, 바람직하게는 0.01~0.05㎛의 범위이며, 면의 외접원의 직경이 0.2~5㎛, 바람직하게는 0.5~2.5㎛의 범위이다. 이러한 산화 마그네슘 입자는, 수지 등으로의 분산성이 뛰어나다. 구체적으로는 이러한 입자 크기 및 비표면적을 갖는 산화 마그네슘 입자는, 용지의 코팅제로서 사용한 경우, 잉크의 정착성 및 흡수성이 양호하다. 또한, 수지 등으로의 배합시에 점도가 너무 높아지지 않고, 입자의 응집이 억제되기 때문에 분산성이 양호하다. 또한, 입자경이 너무 크지 않기 때문에 광학재료 및 전자재료에 유용하다. 본 발명의 산화 마그네슘 입자의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적기준의 누적 50% 입자경(D50)은 바람직하게는 2.0~9.0㎛이고, 보다 바람직하게는 3.0~8.0㎛이며, 비표면적은 바람직하게는 10~200m2/g이고, 보다 바람직하게는 20~150m2/g이다.
본 발명의 산화 마그네슘 입자는, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적 기준의 누적 10% 입자경(D10)과 누적 90% 입자경(D90)의 비(D90/D10)가, 바람직하게는 10 이하이고, 보다 바람직하게는 1~8의 범위이다. 이러한 비(D90/D10)라면, 산화 마그네슘 입자의 입도 분포가 좁고 입자의 응집이 적으므로, 더욱 뛰어난 분산성을 얻을 수 있다.
본 발명의 산화 마그네슘 입자는, 그 제조공정에서 사용되는 화합물의 금속 원소를 더 포함하고 있어도 좋다. 본 발명의 산화 마그네슘 입자는 Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함하고, 또한 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함할 수 있다. 이러한 금속원소의 함유량이면, 산화 마그네슘 입자를 코팅제로서 사용한 경우에 백색도, 자외선흡수성 및 굴절율 등이 충분하다. Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소, 즉 Zn, Zr, Hf, Ti 또는 이들 혼합물의 함유량은, 금속원소환산으로 바람직하게는 0.2~4.0 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.3~3.0 질량%이다.
2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)로는, 특별히 한정되지 않고 Ag, Al, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, Tl 및 V를 들 수 있고, Al 및 Fe가 바람직하다. 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)의 함유량은, 금속원소환산으로 바람직하게는 0.2~4.0 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.3~3.0 질량%이다.
본 발명의 수산화 마그네슘 입자의 제조방법은,
(a) Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 분산액에, 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물은 제외함)을 첨가하고, 다시, 유기산을 첨가하여 반응액을 얻는 공정,
(b) 공정 (a)의 반응액 및 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적 누적의 50% 입자경(D50)이 0.1~10㎛이고, 비표면적이 1.0~20.0m2/g이며, Ig-loss가 2.0~25.0%인 일부 수화 침상 산화 마그네슘을 혼합하여 혼합액을 얻는 공정,
(여기서, Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘에 대하여 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이고,
2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘에 대하여 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이며,
유기산은 일부 수화 침상 산화 마그네슘 100g에 대하여 0.01~3.0mol임),
(c) 공정 (b)의 혼합액을, 50~100℃의 온도에서 주속이 7~20m/s인 교반기를 이용하여 혼합하는 공정,
(d) 30~100℃의 온도에서 교반하여 수산화 마그네슘 슬러리를 얻는 공정, 및 (e) 공정 (d)의 수산화 마그네슘 슬러리를 여과, 수세, 건조시켜서 수산화 마그네슘 입자를 얻는 공정을 포함한다.
공정 (a)는 일부 수산화 마그네슘을 수화반응시키기 위한 반응액을 얻는 공정이다.
Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물은, 본 발명의 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자를 작성하기 위해서 첨가된다. 이것에 의해, 백색도, 자외선흡수성 및 굴절율 등이 향상되고, 광학재료나 잉크젯 용지의 코팅제에 적합한 본 발명의 수산화 마그네슘 및 산화 마그네슘 입자를 얻을 수 있다.
Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로서, 이들 금속원소를 갖는 화합물이면 특별히 한정되지 않고, 산화물, 수산화물, 수소화물, 할로겐화물(플루오르화물, 염화물, 브롬화물 및 요오드화물), 인산염, 탄산염 및 질산염 등을 들 수 있고, 산화아연, 수산화아연, 염화아연, 질산아연, 산화지르코늄, 수산화지르코늄, 염화지르코늄, 질산지르코늄, 산화하프늄, 수산화하프늄, 염화하프늄, 질산하프늄, 산화티타늄, 수산화티타늄, 염화티타늄 및 질산티타늄이 바람직하다.
Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물은, 순도가 99.0% 이상인 것이 바람직하고, 99.5% 이상인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 있어서, 순도는 Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물 중의 불순물원소(Ag, Al, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Cl, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hf, In, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Si, Sr, Ti, Tl, V, Zn, 및 Zr)의 함유량을 측정하고, 이들의 합계 함유량을 100 질량%로부터 뺀 값으로 한다.
또한 대상이 되는 Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물 자체를 구성하는 원소가, 상기한 Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물 중의 불순물원소에 해당할 경우, 해당 원소는 불순물원소에 포함되지 않는다. 예를 들어, 공정 (a)에서 사용되는 Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물이 ZnO인 경우, ZnO를 구성하는 Zn은 상기한 Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물 중의 불순물원소에 포함되지 않는다. 이들 불순물원소의 함유량의 측정방법으로는, ICP발광 분석 장치를 이용한 측정방법을 들 수 있다.
Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물은 D50이 0.1~100㎛인 것이 바람직하고, 0.5~50㎛인 것이 보다 바람직하다.
Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 분산액에서의 용액으로서, 이온교환수를 들 수 있다. 공정 (a)에서 사용되는 분산액은, 예를 들어 이온교환수에 Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 첨가함으로써 얻을 수 있다.
공정 (a)에서 사용되는 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염은, 본 발명의 수산화 마그네슘 입자의 용해도 및 석출 속도를 제어하기 위해서 첨가된다. 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로서, 염화알루미늄, 염화철, 질산알루미늄 및 질산철이 바람직하다. 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염은, 순도가 99.0% 이상인 것이 바람직하고, 99.5% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염은, D50이 0.1~100㎛인 것이 바람직하고, 0.5~50㎛인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 유기산은 원료인 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 용해도를 억제하기 위해서 첨가된다. 유기산으로는, 카르복실기를 갖는 지방족 또는 방향족의 유기산을 들 수 있고, 포름산, 초산(酢酸), 프로피온산, 낙산 및 안식향산이 바람직하다.
공정 (b)는, 공정 (a)에서 얻어진 수화반응을 위한 반응액 및 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자를 혼합하는 공정이다. 공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자는, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적 누적의 50% 입자경(D50)이 0.1~10㎛이고, 비표면적이 1.0~20.0m2/g이며, Ig-loss가 2.0~25.0%인, 표면의 일부가 수화된 침상 산화 마그네슘, 즉 부분적으로 수화된 침상 산화 마그네슘이다. 이러한 일부 수화 침상 산화 마그네슘을 이용함으로써, 높은 비표면적을 갖는 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상의 수산화 마그네슘 입자를 얻을 수 있다.
공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적 누적의 50% 입자경(D50)이 0.1㎛보다 작으면, 수화속도가 지나치게 빨라져서 거칠고 엉성한 응집 입자가 된다. 또한, D50가 10㎛보다 크면, 충분히 수화반응이 진행되지 않아 산화 마그네슘을 포함한 입자가 남는다. D50는 0.1~5.0㎛인 것이 바람직하다.
공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자의 비표면적이 20.0m2/g을 넘으면, 수화속도가 너무 빨라져서 거칠고 엉성한 응집 입자가 된다. 또한, 비표면적이 1.0m2/g 미만이면, 충분히 수화반응이 진행되지 않아 산화 마그네슘을 포함한 입자가 남는다. 비표면적은 2.0~18.0m2/g인 것이 바람직하고, 3.0~15.0m2/g인 것이 보다 바람직하다.
공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자의 부착수분과 수화물 구조 중의 수분의 합계를 나타내는 Ig-loss(강열감량;强熱感量)는 2.0~25.0%(질량환산)이다. 즉, Ig-loss는 본 발명에서의 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자에서의 수화의 정도를 나타낸다. Ig-loss가 2.0%보다 낮으면, 수화속도가 불균일해지기 쉽고, 비표면적이 낮은 부정형의 거칠고 엉성한 응집 입자가 된다. Ig-loss가 25.0%를 넘어 버리면, 수화반응이 억제되고, 더 이상 수화될 수 없는 침상 산화 마그네슘이 잔류하여 거칠고 엉성한 응집 입자가 되어 바람직하지 못하다. 수화반응을 충분히 진행시키고, 또한 높은 비표면적을 갖는 봉상 수산화 마그네슘을 얻기 위해서는, Ig-loss는 2.0~20.0%인 것이 바람직하고, 3.0~18.0%인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 있어서 Ig-loss는, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자를 1000℃에서 3600초 소성한 후에 측정함으로써 구해진다.
이러한 공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘은, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 0.1~10㎛이고, 비표면적이 1.0~15.0m2/g인 침상 산화 마그네슘 입자를, 온도 40~95℃ 및 습도 60~95%의 항온항습기 내에, 0.5~24시간 두는 공정에 의해 얻을 수 있다. 통상, 원료인 침상 산화 마그네슘의 Ig-loss는 0.1~1.0%이고, 항온항습기 내에 두는 온도 및 시간을 증가시킴으로써, Ig-loss를 증가시킬 수 있다.
공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 원료가 되는 침상 산화 마그네슘의 D50는 0.1~5.0㎛인 것이 바람직하다.
또한, 공정 (b)에서 준비되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 원료가 되는 침상 산화 마그네슘의 비표면적은, 2.0~15.0m2/g인 것이 바람직하고, 3.0~15.0m2/g인 것이 보다 바람직하다.
공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 원료가 되는 침상 산화 마그네슘의 입수방법에는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 황산 마그네슘과 탄산 나트륨을 반응시켜서 작성한 침상의 탄산 마그네슘을 정제하고, 1200℃에서 소성하여 얻을 수 있다.
공정 (b)에서 사용되는 일부 수화 침상 산화 마그네슘 및 분산액에 포함되는 각 성분의 양은 이하와 같다.
Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 화합물의 양은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자에 대해서 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이다. Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물의 양이 0.1 질량%보다 작으면, 코팅제로서 사용한 경우, 백색도, 자외선흡수성 및 굴절율 등이 충분하지 않고, 입자형상도 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상 입자가 되지 않으며 육각판상의 입자가 된다. 또한, Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물의 양이 5.0 질량%보다 크면, 본 발명과 같은 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상 입자가 되지 않고 육각주상의 입자가 된다. Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 화합물의 양은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자에 대해서 바람직하게는 0.2~4.0 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.3~3.0 질량%이다.
2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물의 양은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자에 대해서 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이다. 첨가량이 0.1 질량%보다 작으면 결정의 석출속도가 느려져서 단분산된 육각주상의 입자가 되고, 첨가량이 5.0 질량%보다 크면 결정의 석출속도가 너무 빨라져서 거칠고 엉성한 응집입자가 된다. 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물의 양은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자에 대해서 금속원소환산으로 바람직하게는 0.2~4.0 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.3~3.0 질량%이다.
유기산의 첨가량은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자 100g에 대해서 0.01~3.0mol이다. 유기산의 첨가량이 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자 100g에 대해서, 0.01mol보다 작으면 결정의 석출속도가 느려져서 단분산된 육각판 또는 육각주상의 입자가 되고, 3.0mol보다 크면 결정의 석출속도가 너무 빨라져서 거칠고 엉성한 응집입자가 된다. 유기산의 첨가량은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 100g에 대해서 바람직하게는 0.01~2.0mol이다.
공정 (b)에 있어서, 혼합액에서의 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 농도는 바람직하게는 20~200g/L이고, 보다 바람직하게는 50~180g/L이며, 더욱 바람직하게는 50~150g/L이다. 즉, 공정 (a)에서 얻어지는 반응액에 대한 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 양을, 바람직하게는 20~200g/L, 보다 바람직하게는 50~180g/L, 더욱 바람직하게는 50~150g/L로 조정한다. 이러한 반응액에서의 일부 수화 침상 산화 마그네슘 농도라면 수화반응이 충분히 진행된다.
공정 (c)는, 50~100℃의 온도에서 주속이 7~20m/s인 교반기를 이용하여 혼합하는 공정이다. 교반의 회전수는 반응시의 분산상태를 제어하기 위해서 조정된다.
본 발명에 있어서, 주속이 7m/s보다 작으면, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상의 수산화 마그네슘을 얻을 수 없다. 또한, 주속이 20m/s보다 크면, 수산화 마그네슘 입자가 핵 생성시에 과도하게 분산되어 단분산된 육각판 또는 육각주상의 수산화 마그네슘 입자가 되며, 본 발명과 같은 수산화 마그네슘 입자를 얻을 수 없다. 이러한 교반을 위한 장치로서, 상기한 주속을 만족시키는 한 특별히 한정되지 않지만, 호모디스퍼(프라이믹스사, T.K.호모디스퍼) 등을 들 수 있다. 주속은 바람직하게는 8~18m/s이고, 보다 바람직하게는 9~15m/s이다. 공정 (c)에서의 반응 온도는, 바람직하게는 55~95℃이고, 보다 바람직하게는 60~95℃이다. 공정 (c)에 있어서, 혼합 시간은, 수화반응의 정도에 따라서 변경할 수 있으며, 예를 들어 10~360분, 바람직하게는 20~200분으로 할 수 있다.
공정 (d)는, 30~100℃의 온도에서 교반하여 수산화 마그네슘 슬러리를 얻는 공정이다. 이것에 의해, 공정 (c)에 있어서 미반응의 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 수화반응을 촉진시켜서 수산화 마그네슘으로 할 수 있다. 온도는 바람직하게는 50~95℃이고, 보다 바람직하게는 70~90℃이다. 교반 속도는 수산화 마그네슘 슬러리를 충분히 교반할 수 있는 정도면 되고, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 3장 용수철의 교반기로 100~500rpm으로 할 수 있다. 교반 시간은, 수화반응이 충분히 진행되어 원하는 수산화 마그네슘 슬러리를 얻을 수 있는 시간이라면, 특별히 제한이 없고, 예를 들어 0.5~6시간으로 할 수 있다.
공정 (e)는, 공정 (d)의 수산화 마그네슘 슬러리를 여과, 수세, 건조시켜서 수산화 마그네슘 입자를 얻는 공정이다. 이것에 의해, 본 발명의 수산화 마그네슘 입자를 얻을 수 있다.
본 발명의 산화 마그네슘 입자는, 본 발명의 수산화 마그네슘 입자 또는 본 발명의 공정 (a)~공정 (e)를 포함하는 제조방법에 의해 얻어지는 수산화 마그네슘 입자를, 대기분위기 중에서 500~1400℃로 소성하는 공정을 포함하는 방법에 의해 얻어진다.
수산화 마그네슘 입자의 소성은, 전기로 등을 사용하여 소성함으로써 행할 수 있다. 여기서, 소성은, 소정의 승온속도로 소성온도까지 승온시키는 공정, 및 소성온도에서 소정 시간 유지하는 공정을 포함하는 소성방법에 의해 달성할 수 있다. 승온속도는 바람직하게는 1~20℃/분이고, 보다 바람직하게는 3~10℃/분이다. 소성온도는 500~1400℃이고, 바람직하게는 600~1300℃이다. 소성온도로 유지하는 시간인 소성시간은, 바람직하게는 0.1~5시간이고, 보다 바람직하게는 0.1~3시간이다. 여기서, 소성온도가 500℃ 미만이면 열량이 부족하여 수산화 마그네슘이 남는다. 한편, 소성온도가 1400℃를 넘으면 산화 마그네슘이 입자 성장하여 봉상의 산화 마그네슘이 되지 못한다.
이렇게 하여, 분산성이 뛰어난 봉상의 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자를 얻을 수 있다. 본 발명의 제조방법으로 얻어지는 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자의 1차 입자의 형상은 바람직하게는 비늘조각 형상이고, 도 1의 비늘조각 형상의 일례와 마찬가지이다. 본 발명의 비늘조각 형상의 1차 입자는, 두께는 0.01~0.1㎛, 바람직하게는 0.01~0.05㎛의 범위이고, 면의 외접원의 직경이 0.2~5㎛, 바람직하게는 0.5~2.5㎛의 범위이다. 보다 바람직하게는 본 발명의 제조방법에 의해, 본 발명의 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상의 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자를 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[분석 방법]
(1) 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정
레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치(상품명:MT3300, 니키소사제)를 사용하여, 체적기준의 누적 10% 입자경(D10), 체적기준의 누적 50% 입자경(D50) 및 체적기준의 누적 90% 입자경(D90)을 측정했다.
(2) 원소의 질량 측정법
입자 중의 측정 대상이 되는 원소(Ag, Al, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hf, In, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Si, Sr, Ti, Tl, V, Zn 및 Zr)는, ICP 발광 분석 장치(상품명:SPS-5100, 세이코인스트루먼트제)를 사용하여, 시료를 산에 용해한 뒤 질량을 측정했다.
Cl은 분광광도계(상품명:UV-2550, 시마즈제작소(島津製作所))를 사용하여 자료를 산에 용해시킨 후, 질량을 측정했다.
(3) BET 비표면적 측정법
비표면적 측정 장치(상품명:Macsorb1210, 마운텍사제)를 사용하여, 가스 흡착법에 의해 비표면적을 측정했다.
(4) Ig-loss 측정법
전기로(마루소 전기 주식회사제)를 사용하여, 1000℃에서 3600초의 조건에 의해 Ig-loss를 측정했다.
[실시예1]
황산 마그네슘 용액과 탄산 나트륨을 반응시켜서 작성한 침상의 탄산 마그네슘을 소성온도 1200℃에서 소성함으로써 작성된, 50% 입자경(D50)이 1.12㎛이고 비표면적이 10.64m2/g인 산화 마그네슘을 온도 80℃, 습도 90%의 항온항습기 내에 3시간 두고, 표면을 일부 수화시켜서, 비표면적이 13.46m2/g이고 Ig-loss가 9.08%인, 일부 수화 침상 산화 마그네슘을 얻었다.
반응에 사용하는 일부 수화 침상 산화 마그네슘에 대해서 금속원소환산으로 0.5 질량%의 산화아연 및 이온교환수 1리터를 포함하는 이온교환수 용액에, 금속원소환산으로 0.5 질량%의 염화알루미늄·6수화물 및 일부 수화 침상 산화 마그네슘 100g에 대해서 0.02mol의 프로피온산을 첨가함으로써 반응액을 제작했다. 제작한 반응액의 온도를 60℃까지 승온시키고, 표면을 일부 수화시킨 산화 마그네슘을 100g 투입하여 혼합액을 얻었다. 산화 마그네슘을 투입한 후, 반응액의 온도를 95℃까지 상승시키고, 교반기(프라이믹스사제 T.K.호모디스퍼)로 주속이 9.1m/s가 되도록 조정하여 1시간 반응시켰다.
그 후, 90℃에서 슬러리를 충분히 교반할 수 있을 정도의 회전속도로 4시간 교반함으로써, 수산화 마그네슘 슬러리를 제작하였다. 제작한 수산화 마그네슘 슬러리를 여과, 수세, 건조시켜서 본 발명의 봉상의 수산화 마그네슘 입자를 얻었다.
[실시예2]
염화 알루미늄의 변위에 황산 알루미늄을 사용한 것 외에는, 실시예1과 마찬가지로 행했다.
[실시예3]
침상 산화 마그네슘을, 온도 60℃, 습도 90%의 항온항습기 내에 12시간 두고, 표면을 일부 수화시켜서 비표면적을 10.18m2/g, Ig-loss를 21.42%로 한 것 외에는, 실시예1과 마찬가지로 행했다.
[실시예4]
실시예1에서 제작한 수산화 마그네슘을 대기분위기 중에서 600℃×1시간 소성하고 산화 마그네슘 입자를 얻었다.
[실시예5]
실시예1에서 제작한 수산화 마그네슘을 대기분위기 중에서 800℃×1시간 소성하고 산화 마그네슘 입자를 얻었다.
[실시예6]
실시예1에서 제작한 수산화 마그네슘을 대기분위기 중에서 1000℃×1시간 소성하고 산화 마그네슘 입자를 얻었다.
[실시예7]
프로피온산을 초산으로 변경한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 행했다.
[실시예8]
프로피온산을 낙산으로 변경한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 행했다.
[비교예1]
50% 입자경이 1.19㎛이고, 비표면적이 10.82m2/g인, 침상이 아닌 산화 마그네슘을 사용한 것 외에는, 실시예1과 마찬가지로 행했다. 또한, 원료인 산화 마그네슘의 Ig-loss는 0.78%였다.
[비교예2]
산화 마그네슘의 표면을 일부 수화시키지 않고 사용한 것 외에는, 실시예1과 마찬가지로 행했다.
[비교예3]
침상 산화 마그네슘을 온도 80℃, 습도 90%의 항온항습기 내에 12시간 두고, 비표면적을 8.09m2/g, Ig-loss를 26.78%로 한 것 외에는, 실시예1과 마찬가지로 행했다.
[비교예4]
침상 산화 마그네슘을 온도 60℃, 습도 90%의 항온항습기 내에 3시간 두고, 비표면적을 12.41m2/g, Ig-loss를 11.5%로 하고 소성온도를 1500℃로 한 것 외에는, 실시예4와 마찬가지로 행했다.
이상의 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자에 관한 측정 결과를 표1에 나타낸다.
실시예
1		 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8
원료산화마그네슘 D50 ㎛ 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12
비표면적 m2/g 10.64 10.64 10.64 10.64 10.64 10.64 10.64 10.64
형상 침상 침상 침상 침상 침상 침상 침상 침상

일부
수화 산화 마그네슘

항온
항습기
 온도(℃) 80 80 60 80 80 80 80 80
습도(℃) 90 90 90 90 90 90 90 90
시간
(h)		 3 3 12 3 3 3 3 3
비표면적 m2/g 13.46 13.46 10.18 13.46 13.46 13.46 13.46 13.46
Ig-loss % 9.08 9.08 21.42 9.08 9.08 9.08 9.08 9.08
산화아연
(금속원소환산)		 질량% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
염화알루미늄
(금속원소환산)		 질량% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
황산알루미늄
(금속원소환산)		 질량% 0.5
반응온도 ℃ 95 95 95 95 95 95 95 95
주속 m/s 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1
프로피온산 mol 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
초산 mol 0.02
낙산 mol 0.02
소성온도 ℃ 600 800 1000
물질 Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 MgO MgO MgO Mg(OH)2 Mg(OH)2
입자형상 봉상 봉상 봉상 봉상 봉상 봉상 봉상 봉상
D50 ㎛ 5.44 4.57 4.82 3.82 3.46 3.55 4.75 2.31
D90/D10 4.81 6.43 5.03 5.38 5.11 4.17 4.41 4.84
비표면적 m2/g 78.36 90.90 93.24 171.10 61.72 30.08 80.12 90.12

금속
원소 함유량
 Zn
(금속원소환산)		 질량% 0.42 0.42 0.42 0.52 0.52 0.52 0.45 0.44
Al
(금속원소환산)		 질량% 0.42 0.44 0.46 0.52 0.51 0.52 0.43 0.43
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4

원료산화
마그네슘		 D50 ㎛ 1.19 1.12 1.12 1.12
비표면적 m2/g 10.82 10.64 10.64 10.64
형상 부정형 침상 침상 침상
일부수화
산화
마그네슘
항온항습기
 온도(℃) 80 80 60
습도(℃) 90 90 90
시간(h) 3 12 3
비표면적 m2/g 11.08 10.64 8.09 12.41
Ig-loss % 10.08 0.85 26.78 11.5
산화아연
(금속원소환산)		 질량% 0.5 0.5 0.5 0.5
염화알루미늄
(금속원소환산)		 질량% 0.5 0.5 0.5 0.5
황산알루미늄
(금속원소환산)		 질량%
온도 ℃ 95 95 95 95
주속 m/s 9.1 9.1 9.1 9.1
프로피온산 mol 0.02 0.02 0.02 0.02
초산 mol
낙산 mol
소성온도 ℃ 1500
물질 Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 MgO
입자형상 구상 봉상 부정형 부정형
D50 ㎛ 4.30 6.57 4.28 6.46
D90/D10 3.92 4.43 9.21 5.11
비표면적 m2/g 73.28 8.26 7.45 6.87

금속원소
함유량
 Zn
(금속원소환산)		 질량% 0.43 0.42 0.42 0.51
Al
(금속원소환산)		 질량% 0.42 0.44 0.41 0.53
표1의 결과로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자는, 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 50% 입자경(D50)이 1.0∼10.0㎛이며, 비표면적이 10m2/ｇ 이상이었다. 또한, D90/D10가 10 이하이고, 분산성이 뛰어난 것이 확인되었다. 한편, 표2의 결과로부터 명확한 바와 같이, 비교예1에서는 구상의 수산화 마그네슘 입자였다. 또한 비교예2의 수산화 마그네슘 입자는 비표면적이 8.26m2/g였다. 또한 비교예3의 수산화 마그네슘 입자는, 다양한 형상의 응집체가 혼재한 부정형이고, 비표면적이 7.45m2/g였다. 또한 비교예4의 산화 마그네슘 입자는, 입자 성장하여 비늘조각 형상의 수산화 마그네슘이 산화 마그네슘이 될 때 형상이 손실되어 부정형이 되고, 비표면적은 6.87m2/g였다.
본 발명의 수산화 마그네슘 및 산화 마그네슘의 제조방법은, 원료의 산화 마그네슘을 항온항습기 등으로 수화 조정하는 것만으로, 간단하게 비표면적을 컨트롤할 수 있기 때문에, 용이하게 수산화 마그네슘 및 산화 마그네슘을 제조할 수 있다.
본 발명의 수산화 마그네슘 입자 및 산화 마그네슘 입자는, 봉상이고, 50% 입자경이 작으며, 또한 균일하고, 분산성이 좋으며, 높은 비표면적을 갖기 때문에 다양한 분야에서 유용성이 높다. 또한, 본 발명의 제조방법은, 상기와 같은 수산화 마그네슘 및 산화 마그네슘 입자를 용이하게 조제할 수 있기 때문에 편리성이 높다. 본 발명의 수산화 마그네슘 입자는, 잉크젯 용지의 코팅제, 난연제, 축열재료, 촉매 및 전자재료 등을 들 수 있고, 산화 마그네슘 입자의 용도로는, 광학재료, 잉크젯 용지의 코팅제, 촉매 및 전자재료 등의 용도로 사용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 1.0~10.0㎛이며, 비표면적이 10m2/g 이상인, 수산화 마그네슘 입자.
  2. 제1항에 있어서,
    또한, Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함하고, 2가 및 3가의 금속원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함하는, 수산화 마그네슘 입자.
  3. 비늘조각 형상의 1차 입자가 응집된 봉상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 1.0~10.0㎛이며, 비표면적이 10m2/g 이상인, 산화 마그네슘 입자.
  4. 제3항에 있어서,
    또한, Zn, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 금속원소를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함하고, 2가 및 3가의 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 금속원소(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti는 제외함)를 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량% 포함하는, 산화 마그네슘 입자.
  5. 수산화 마그네슘 입자의 제조방법으로서,
    (a) Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 분산액에, 2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물(단, Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물은 제외함)을 첨가하고, 다시, 유기산을 첨가하여 반응액을 얻는 공정,
    (b) 공정 (a)의 반응액 및 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 0.1~10㎛이고, 비표면적이 1.0~20.0m2/g이며, Ig-loss가 2.0~25.0%인, 일부 수화 침상 산화 마그네슘을 혼합하여 혼합액을 얻는 공정,
    (여기서, Zn, Zr, Hf 및 Ti의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘 입자에 대해서 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이고,
    2가 및 3가의 금속원소의 염화물과 2가 및 3가의 금속원소의 질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물은, 일부 수화 침상 산화 마그네슘에 대해서 금속원소환산으로 0.1~5.0 질량%이며,
    유기산은 일부 수화 침상 산화 마그네슘 100g에 대해서 0.01~3.0mol임),
    (c) 공정 (b)의 혼합액을 50~100℃의 온도에서 주속이 7~20m/s인 교반기를 이용하여 혼합하는 공정,
    (d) 30~100℃의 온도에서 교반하여 수산화 마그네슘 슬러리를 얻는 공정, 및
    (e) 공정 (d)의 수산화 마그네슘 슬러리를 여과, 수세, 건조시켜서 수산화 마그네슘 입자를 얻는 공정
    을 포함하는 수산화 마그네슘 입자의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    공정 (b)의 일부 수화 침상 산화 마그네슘이, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의한 체적누적의 50% 입자경(D50)이 0.1~10㎛이고, 비표면적이 1.0~15.0m2/g인 침상 산화 마그네슘 입자를, 온도 40~95℃, 습도 60~95%의 항온항습기 내에 0.5~24시간 둠으로써 얻어지는 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    공정 (b)의 혼합액에서의 일부 수화 침상 산화 마그네슘의 농도가 20~200g/L인 방법.
  8. 산화 마그네슘 입자의 제조방법으로서, 청구항 1 또는 2에 기재된 수산화 마그네슘 입자 혹은 청구항 5~7 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 얻어진 수산화 마그네슘 입자를, 대기분위기 중에서 500~1400℃로 소성하는 공정을 포함하는 산화 마그네슘 입자의 제조방법.
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