KR960010092B1 - 레피도 크로사이트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

없음

Description

레피도 크로사이트의 제조방법

제 1 도 제 1 단계 반응에 있어 산화환원전위의 증가속도를 달리하여 제조된 입자의 전자현미경 사진.

제 2 도는 제 2 단계 반응에 있어 산화환원전위의 증가속도를 달리하여 제조된 입자의 전자현미경 사진.

제 3 도는 제 2 단계 반응에 있어 산화환원전위의 증가속도를 달리하여 제조된 입자의 전자현미경 사진.

본 발명은 오디오, 비디오 등 자기기록매체용 자성산화철의 출발원료로 적합한 레피도크로사이트(γ-FeOOH)의 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 오디오, 비디오등 자기기록용 산화철로는 레피도 크로사이트의 탈수, 환원 및 산화등의 열처리에 의해 제조되는 감마 산화철과 표면에 코발트를 피착시킨 코발트 감마 산화철 등이 있다.

이러한 자성산화철의 자기적 특성은 출발물질인 레피도 크로사이트의 침상성에 크게 의존하기 때문에 우수한 자기기록매체용 자성산화철을 제조하기 위해서는 침상성이 양호한 레피도 크로사이트를 사용하는 것이 필수적이다. 따라서 침상 레피도 크로사이트의 입자특성을 제어하는 것이 매우 중요하다.

종래의 레피도 크로사이트 제조방법은 염화 제 1 철 수용액에 NaOH 또는 NH₄OH 등의 알카리 수용액을 당량이하로 첨가하여 수산화제 1 철을 만든 다음 산소함유 가스로 산화시켜 레피도 크로사이트 종결정을 만드는데, 이때 종결정을 포함한 현탁액의 pH는 3.0~3.8로 된다. 결정성장반응은 반응현탁액의 온도를 30~50℃로 승온하고 산소함유 가스를 투입하면서 pH가 3~4가 되도록 알카리 수용액을 첨가한다. 이러한 성장반응이 종료되면 pH가 상승하고 pH가 5.5로 되는 시점에서 반응을 종료하여 침상 레피도 크로사이트를 제조하고 있다.

상기 방법과 관련하여 종결성 생성반응 후 일정온도에서 일정시간 숙성한 다음 성장반응을 진행하는 방법(소 62-65924), 알카리 수용액의 첨가속도를 조절하는 방법(소 62-119117), 산화반응 과정에 따라 적정 3단계로 산화성 가스유량을 조절하는 방법(소 62-65937, 소 62-167222), 반응액의 pH 상승 속도를 조절하는 방법(소 62-170222)등이 알려져 있다.

그러나, 상기한 방법들은 레피도 크로사이트를제조하는데 많은 시간이 소요되므로 경제성이 없을 뿐만 아니라 제조된 레피도 크로사이트의 형상도 뗏목형상을 갖게되어 입자특성 및 자기적 성질이 떨어지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래방법들의 제반문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 의해 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 습식산화 반응에 있어서 전체반응을 레피도 크로사이트 종결정 생성반응(제 1 단계 반응), 결정성장 반응의 전반(제 2 단계 반응)과 후반(제 3 단계 반응)의 3단계 반응으로 구분하고 각 단계에 있어서 산화환원전위(mV)의 증가속도를 적절히 조절하므로써, 종래 방법에 비하여 제조시간이 훨씬 단축될 뿐만 아니라 입도분포가 균일하고, 분산성이 양호하고, 자기적 특성이 우수한 레피도 크로사이트를 보다 경제적으로 제조하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 염화제철 수용액에 알카리를 당량이하로 첨가하여 수산화 제 1 철을 만든 다음, 산화시켜 레피도 크로사이트 종결정을 합성한 후 결정성장 반응을 진행시키는 습식산화반응에 의해 레피도 크로사이트를 제조하는 방법에 있어서, 레피도 크로사이트 종결정 생성반응을 제 1 단계 반응, 결정성장반응의 전반을 제 2 단계 반응, 그리고 결정성장 반응의 후반을 제 3 단계 반응으로 전체 반응을 3단계로 구분하고; 제 1 단계 반응에서 산화화원전위 증가속도를 15~90mV/min으로 하고, 제 2 단계 반응에서 산화환원전위 증가속도를 2.5~7.5 (mV/min)로 하고, 그리고 제 3 단계 반응에서 산화환원전위 증가속도를 1.0~2.0(mV/min)으로 조절하여 레피도 크로사이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 상기 습식산화반응에 있어서 전체 반응을 레피도 크로사이트 종결정 생성반응(제1단계 반응), 결정성장 반응의 전반(제 2 단계 반응)과, 후반(제 3 단계 반응)의 3단계로 구분하고 각 단계에 있어서 산화환원전위(mV)의 증가속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 레피도 크로사이트 제조방법에 관한 것이다.

제 1 단계 반응은 염화 제 1 철염을 수용액에 알카리를 당량이하로 첨가하여 수산화 제 1 철을 만든 다음 산화반응을 진행시켜 레피도 크로사이트 종결정을 생성시킨다. 이 반응을 반응중의 산화환원전위의 변화로 설명하면 반응시작과 동시에 음의 값으로 부터 증가하여 양의 값을 나타낼 때까지의 시간이다. 본 발명에 있어 이 단계에서의 산화환원전위의 증가속도는 15~90mV/min으로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 산화환원전위의 증가 속도가 15 이하인 경우에는 반응속도가 느려져 괴타이트(α-FeOOH)의 혼입 및 레피도 크로사이트(γ-FeOOH)종결정 입자가 조대해지고, 90mV/min 이상인 경우에는 빠른 산화 반응 조건이 되어 아카가나이트(β-FeOOH) 등의 다른 상이 혼입되기 때문이다.

상기 제 2 단계 반응은 제 1 단계 반응이 끝난 다음 반응현탁액의 온도를 일정온도로 승온한 다음 산화반응을 진행시켜 결정을 성장시킨다. 이 반응을 산화환원전위의 변화로 설명하면 제 1 단계와 마찬가지로 반응시작과 동시에 음의 값으로부터 증가하여 양의 값을 나타낼 때까지의 시간이다. 이 단계에서의 산화환원전위의 증가속도는 2.5~7.5mV/min으로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 산화환원전위의 증가속도가 2.5mV/min이하인 경우에는 반응속도가 느려져 괴타이트가 혼입되고, 7.5mV/min 이상인 경우에는 빠른 산화반응 조건이 되어 성장된 레피도 크로사이트가 불안정한 상이 되기 때문이다.

상기 제 3 단계 반응은 제 2 단계 반응이 끝난 다음 산화반응을 진행시켜 결정을 성장시킨다. 이 반응을 산화환원전위의 변화로 설명하면 반응시작과 동시에 양의 값으로부터 증가하여 150mV 이상으로 급격한 증가를 나타낼 때까지의 시간이다. 이 단계에서의 산화환원전위의 증가속도는 1.0~2.0mV/min 으로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 산화환원전위의 증가속도가 1.0mV/min이하인 경우에는 반응속도가 느려져 괴타이트 및 마그네타이트등의 다른 상이 혼재되고, 2.0mV/min 이상인 경우에는 빠른 산화반응 조건이 되어 성장된 레피도 크로사이트가 불안정한 상이 되기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

0.8M/L 농도의 염화제1철 수용액 40L에 1.6M/L 농도의 수산화나트륨 수용액 10L를 첨가하여 수산화제 1 철을 만든 다음 반응온도 25℃에서 산화반응을 시켰으며 이때 산화환원전위의 증가속도를 하기 표 1과 같이 달리하여 1단계 반응을 진행하였다.

상기와 같이 제조된 물질에 대하여 X-선회절분석(XRD)를 행하여 결정상을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 하기 표 1중 비교예(1), 발명예(2) 및 비교예(3)에 의해서 제조된 물질에 대해서는 전자현미경조직을 관찰하고 그 결과를 제 2 도에 나타내었다. 제 1 도에서, (가)는 비교예(1)을, (나)는 발명예(2)를 그리고 (다)는 비교예(2)를 나타낸다.

[표 1]

상기 표 1 및 제 1 도에 나타난 바와 같이, 본 발명은 부합되는 발명예(1~3)에 의해서 제조되는 경우에는 레피도 크로사이트 단상만을 갖게되고, 그 입자분포도 균일함에 반하여, 본 발명은 벗어나는 비교예(1~2)에 의해서 제조되는 경우에는 레피도 크로사이트 이외에 다른 결정상도 형성하며, 그 입자분포도 불균일함을 알 수 있다.

실시예 2

상기 실시예 1의 발명예(2)와 동일한 조건으로 제1단계 반응을 끝낸 다음, 반응현탁액의 온도를 40℃로 승온하여 산화반응을 시켰으며, 이때 산화환원전위의 증가속도를 하기 표 2와 같이 달리하여 제 2 단계 반응을 진행하였다.

상기와 같이 제조된 물질에 대하여 X-선회절분석을 행하여 결정상을 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

또한, 하기 표 2중 비교예(3), 발명예(5) 및 비교예(4)에 의해 제조된 물질에 대해서는 전자현미경 조직관찰을 행하고 그 결과를 제 2 도에 나타내었다. 제 2 도에서, (가)는 비교예(3)을, (나)는 발명예(5)를 그리고 (다)는 비교예(4)를 나타낸다.

[표 2]

상기 표 2 및 제 2 도에 나타난 바와같이, 본 발명은 부합되는 발명예(4~6)에 의해서 제조되는 경우에는 레피도 크로사이트 단상만을 갖게 되고, 그 입자분포도 균일함에 반하여, 본 발명을 벗어나는 비교예(3~4)에 의해서 제조되는 경우에는 레피도 크로사이트상 이외에 다른 결정상도 형성되며, 그 입자분포도 불균일함을 알 수 있다.

실시예 3

상기 실시예 2의 발명예(5)와 동일한 조건으로 제 2 단계 반응을 끝낸 다음, 산화반응을 시켰으며, 이때 산화환원전위의 증가속도를 하기 표 3와 같이 변화시켜 제 3 단계 반응을 진행하였다.

상기와 같이 제조된 물질에 대하여 X-선회절분석을 행하여 결정상을 조사하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

또한, 하기 표 3중 비교예(5), 발명예(8) 및 비교예(6)에 대해서는 전자현미경 조직관찰을 행하고, 그 결과를 제 3 도에 나타내었다.

제 3 도에서, (가)는 비교예(5)를, (나)는 발명예(8)을, 그리고 (다)는 비교예(6)를 나타낸다.

[표 3]

상기 표 3 및 제 3 도에 나타난 바와같이, 본 발명에 부합되는 발명예(7~9)에 의해서 제조되는 경우에는 레피도 크로사이트 단상만을 갖게 되고, 그 입자 분포도 균일함에 반하여, 본 발명은 벗어나는 비교예(5~6)에 의해서 제조되는 경우에는 레피도 크로사이트 이외에 다른 결정상도 형성되며, 그 닙자분포도 불균일함을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 염화 제 1 철 수용액에 알카리를 당량 이하로 첨가하여 수산화 제 1 철을 제조한 다음, 산화시켜 레피도 크로사이트 종결정을 합성한 후 결정 성장 반응을 진행시키는 습식산화반응에 의해 레피도 크로사이트를 제조하는 방법에 있어서, 레피도 크로사이트 종결정 생성반응을 제 1 단계 반응, 결정성장반응의 전반을 제 2 단계 반응, 그리고 결정성장반응의 후반을 제 3 단계 반응으로 전체반응을 3단계로 구분하고; 제 1 단계 반응에서 산화환원전위 증가속도를 15~90mV/min으로 하고, 제 2 단계 반응에서 산화환원전위 증가속도를 2.5~7.5mV/min으로 하고, 그리고 제 3 단계 반응에서 산화환원전위 증가속도를 1.0~2.0mV/min으로 조절하는 것을 특징으로 하는 레피도 크로사이트의 제조방법.