KR101296840B1 - Preparation method of monodispersed silica microparticles with high purity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리카 전구체를 박막증발기를 이용하여 분별증류하는 단계; 및
상기 분별증류된 실리카 전구체를 원료로 하여 졸겔법에 의해 단분산된 실리카 입자를 제조하는 단계;
를 포함하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of fractional distillation of silica precursor using a thin film evaporator; And
Preparing monodisperse silica particles by a sol-gel method using the fractionated silica precursor as a raw material;
It provides a method for producing monodisperse high purity silica microparticles comprising a.
Description
본 발명은 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 공정에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 고순도로 제조할 수 있으며, 또한 이로부터 제조된 고순도 실리카 미세입자는 SiC 미세입자의 제조공정에 원료로서 제공되어 고순도의 SiC를 제조할 수 있는 단분산 고순도 실리카 미세입자 및 SiC 미세입자의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing monodisperse high purity silica microparticles, and more particularly, to prepare monodisperse silica microparticles in high purity by a simple process, and the high purity silica microparticles prepared therefrom are SiC microparticles. The present invention relates to a monodisperse high-purity silica microparticle and a method for producing SiC microparticles, which are provided as raw materials in a particle manufacturing process and can produce high purity SiC.
일반적으로 토너 표면에 첨가되는 외첨제(External Additive, 外添劑)로서는 실리카(SiO2) 등의 무기물 입자, 비닐리덴플루오라이드, PTFE(폴리테트라 플루오로 에틸렌) 등의 불소계수지 미립자, 유화중합방식으로 제조된 아크릴 및 스타이렌-아크릴 수지 미립자 등이 대표적인 것이다.Generally, external additives added to the toner surface include inorganic particles such as silica (SiO 2 ), fluorine resin fine particles such as vinylidene fluoride and PTFE (polytetrafluoroethylene), and emulsion polymerization method. Acrylic and styrene-acrylic resin microparticles and the like are typical ones.
일반적으로 실리카 등의 무기미립자는 7 내지 50 nm 정도이고 토너에 분체로서의 유동성을 부여하기 위해 첨가된다. 당연히 입경이 작은 외첨제를 첨가한 토너의 경우가 유동성은 양호하지만 실리카의 입경이 너무 작으면 토너에 가해지는 스트레스에 의해 실리카가 토너 표면에 매립되어지는 경우가 발생하고, 이에 따라 시간이 지남에 따라 유동성이 점점 저하하는 경우가 있어 외첨제 입자의 사이즈는 프린트 품질(Print Quality(PQ))에 지대한 영향을 미친다. 또한 이러한 무기물 입자는 토너의 가장 바깥 표면에 존재하기 때문에 토너의 대전성에 크게 영향을 미치므로 입경이 너무 작지 않으면서 균일한 크기를 가지는 단분산의 무기 입자의 개발이 요구된다.In general, inorganic fine particles such as silica are on the order of 7 to 50 nm and are added to impart fluidity to the toner as a powder. Naturally, the toner added with an external additive having a small particle size has good fluidity, but when the particle size of the silica is too small, silica may be embedded on the surface of the toner due to stress applied to the toner, and thus, over time. As a result, the fluidity may gradually decrease, and the size of the external additive particles greatly affects the print quality (PQ). In addition, since such inorganic particles are present on the outermost surface of the toner, the inorganic particles greatly affect the chargeability of the toner, and thus, development of monodisperse inorganic particles having a uniform size without requiring too small a particle size is required.
또한 SiC는 낮은 밀도와 높은 융점, 고온 고강도성, 내열성 및 내산화성을 가진 재료로서 각종 내열구조재, 공업용로재, 차세대 열교환기, 가스 터빈 및 피스톤 엔진재료로의 응용면에서 주목받고 있으나, 공유결합 물질이라서 소결하기 어려우므로 원하는 정도의 치밀화 정도로 소결하기 위한 연구가 다방면으로 진행 중에 있다. In addition, SiC is a material with low density, high melting point, high temperature high strength, heat resistance and oxidation resistance, but it is attracting attention in application to various heat-resistant structural materials, industrial furnace materials, next-generation heat exchangers, gas turbines, and piston engine materials. Since the material is difficult to sinter, research for sintering to the desired degree of densification is being conducted in various fields.
SiC를 고순도로 대량으로 제조하기 위해서는 규소원으로 고순도의 단분산 실리카 미세입자가 필요하지만 지금까지 알려진 실리카 미세입자의 제조방법들은 대개 단분산이 어렵고 순도가 낮으며, 구형화가 잘 이루어지지 않아 SiC 제조를 위한 원료로서 사용하기에는 적합하지 않은 문제가 있어 왔다.
In order to manufacture SiC in large quantities with high purity, high purity monodisperse silica microparticles are required as a silicon source, but the known methods for producing silica microparticles are usually difficult to monodisperse, low in purity, and poorly spherical. There has been a problem that is not suitable for use as a raw material for the.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 간단한 공정에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 고순도로 제조할 수 있으며, 또한 이로부터 제조된 고순도 실리카 미세입자는 SiC 미세입자의 제조공정에 원료로서 제공되어 고순도의 SiC를 제조할 수 있는 단분산 고순도 실리카 미세입자 및 SiC 미세입자의 제조방법을 제공함에 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of which is to produce a mono-dispersed silica microparticles in high purity by a simple process, and also from the high purity silica microparticles prepared therefrom The present invention provides a method for producing monodisperse high purity silica microparticles and SiC microparticles which can be used as a raw material in a process for producing SiC microparticles to produce high purity SiC.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.The technical problem of the present invention as described above is achieved by the following means.
(1) 실리카 전구체를 박막증발기를 이용하여 분별증류하는 단계; 및(1) fractional distillation of the silica precursor using a thin film evaporator; And
상기 분별증류된 실리카 전구체를 원료로 하여 졸겔법에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 제조하는 단계;Preparing monodispersed silica fine particles by a sol-gel method using the fractionated silica precursor as a raw material;
를 포함하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법.
Method for producing monodisperse high purity silica fine particles comprising a.
(2) 제 1항에 있어서,(2) The method according to
박막증발기를 이용하여 교반속도 400~1000rpm, 펌프속도 10~30mg/분, 가열온도 40~120℃, 냉각온도 0~5℃의 조건하에 반응을 시키는 것을 특징으로 하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법.
Preparation of monodisperse high purity silica microparticles characterized in that the reaction under the conditions of stirring speed 400 ~ 1000rpm,
(3) 제 1항에 있어서,(3) The method according to
졸겔법에 의해 제조되는 실리카는 직경이 30~200nm인 것을 특징으로 하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법.
Silica produced by the sol-gel method is a method for producing monodisperse high purity silica fine particles, characterized in that the diameter is 30 ~ 200nm.
(4) 제 1항에 있어서,(4) The method according to
졸겔법은 가열온도 35~50℃, 에이징온도 50~60℃, 건조온도 100~150℃, 소결온도 800~1000℃하에 수행되어지는 것을 특징으로 하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법.
The sol-gel method is a method for producing monodisperse high purity silica fine particles, characterized in that the heating temperature is carried out at 35 ~ 50 ℃, aging temperature 50 ~ 60 ℃,
(5) 실리카 전구체를 박막증발기를 이용하여 분별증류하는 단계; 및(5) fractionating the silica precursor using a thin film evaporator; And
상기 분별증류된 실리카 전구체를 원료로 하여 졸겔법에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 제조하는 단계; 및 Preparing monodispersed silica fine particles by a sol-gel method using the fractionated silica precursor as a raw material; And
상기 실리카 입자와 카본블랙을 혼합하여 열처리하는 단계를 포함하는 고순도 SiC의 제조방법.
Method for producing a high-purity SiC comprising the heat treatment by mixing the silica particles and carbon black.
(6) 제 5항에 있어서,(6) the method of
혼합공정은 10~100rpm으로 5~40분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 SiC 제조방법.
Mixing process is a high purity SiC manufacturing method, characterized in that for 5 to 40 minutes at 10 ~ 100rpm.
(7) 제 5항에 있어서,(7) The method of
열처리공정은 1400~2000℃로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 SiC의 제조방법.
The heat treatment process is a method for producing high purity SiC, characterized in that consisting of 1400 ~ 2000 ℃.
(8) 제 5항에 있어서,(8) the method of
Si/C의 몰비가 1:2~1:3가 되도록 원료를 혼합하는 것을 특징으로 하는 고순도 SiC 제조방법.A method for producing a high purity SiC, characterized in that the raw materials are mixed so that the molar ratio of Si / C is 1: 2 to 1: 3.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 간단한 공정에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 고순도로 제조할 수 있으며, 또한 이로부터 제조된 고순도 실리카 미세입자는 SiC 미세입자의 제조공정에 원료로서 제공되어 고순도의 SiC를 제조하는 것이 가능하다.
As described above, according to the present invention, mono-dispersed silica microparticles can be produced in high purity by a simple process, and the high purity silica microparticles prepared therefrom are provided as raw materials in the manufacturing process of SiC microparticles, thereby providing high purity SiC. It is possible to prepare.
도 1~5은 본 발명에 따른 고순도 실리카 미세입자의 SEM 사진이다.
도 6~7은 본 발명에 따른 고순도 테트라에틸 실리케이트(TEOS)의 ICP-MS 분석 데이터 자료이다.
도 7~8은 본 발명에 따른 고순도 실리카 미세입자의 ICP-MS 분석 데이터 자료이다.1 to 5 are SEM pictures of high purity silica fine particles according to the present invention.
6 to 7 are ICP-MS analysis data of high purity tetraethyl silicate (TEOS) according to the present invention.
7 to 8 are ICP-MS analysis data of high purity silica microparticles according to the present invention.
본 발명은 실리카 전구체를 박막증발기를 이용하여 분별증류하는 단계; 및The present invention comprises the steps of fractional distillation of silica precursor using a thin film evaporator; And
상기 분별증류된 실리카 전구체를 원료로 하여 졸겔법에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 제조하는 단계;Preparing monodispersed silica fine particles by a sol-gel method using the fractionated silica precursor as a raw material;
를 포함하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing monodisperse high purity silica microparticles comprising a.
또한 본 발명은 실리카 전구체를 박막증발기를 이용하여 분별증류하는 단계; 및In another aspect, the present invention comprises the steps of fractional distillation of silica precursor using a thin film evaporator; And
상기 분별증류된 실리카 전구체를 원료로 하여 졸겔법에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 제조하는 단계; 및 Preparing monodispersed silica fine particles by a sol-gel method using the fractionated silica precursor as a raw material; And
상기 실리카 입자와 카본블랙을 혼합하여 열처리하는 단계를 포함하는 고순도 SiC의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing high purity SiC comprising the step of heat treatment by mixing the silica particles and carbon black.
이하 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail.
(1) 고순도 실리카 전구체 제조(1) Preparation of high purity silica precursor
상기 본 발명에서 실리카 전구체는 실리콘 알콕사이드를 들 수 있으며, 예로는 테트나메틸오르소실리케이트(TMOS), 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 3-머캅토프로필트라이메톡시실란(MPTMS), 페닐트라이메톡시실란(PTMS), 비닐트라이메톡시실란(VTMS), 메틸트라이메톡시실란(MTMS), 3-아미노프로필트라이메톡시실란(APTMS), 3-글리시딜옥시프로필트라이메톡시실란(GPTMS), (3-트라이메톡시실릴)프로필메타크릴레이트(TMSPMA), 3-머캅토프로필트라이메톡시실란(MPTMS), 3-(트라이메톡시실릴)프로필아이소시아네이트(TMSPI) 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)이다. 상기 실리카 미세입자의 구조 및 입자 사이즈에 따라서 사용하는 실리콘 알콕사이드 중 2 종 이상의 혼합비를 적절히 선택할 수 있다. In the present invention, the silica precursor may include silicon alkoxide, and examples thereof include tetramethorthosilicate (TMOS), tetraethylorthosilicate (TEOS), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS), and phenyltrioxide. Methoxysilane (PTMS), vinyltrimethoxysilane (VTMS), methyltrimethoxysilane (MTMS), 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (GPTMS ), (3-trimethoxysilyl) propyl methacrylate (TMSPMA), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS), 3- (trimethoxysilyl) propylisocyanate (TMSPI), etc. And preferably tetraethylorthosilicate (TEOS). Mixing ratios of two or more kinds of silicon alkoxides to be used can be appropriately selected depending on the structure and particle size of the silica fine particles.
상기 실리카 전구체는 용액상태로 제공되며, 실리카 전구체 용액은 실리카 전구체 1 내지 70 중량% 및 유기용매 30 내지 99 중량%로 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 실리카 전구체 2 내지 30 중량% 및 유기용매 70 내지 98 중량%로 포함하는 것이다.The silica precursor is provided in a solution state, and the silica precursor solution may include 1 to 70 wt% of the silica precursor and 30 to 99 wt% of the organic solvent, and more preferably 2 to 30 wt% of the silica precursor and the organic solvent. 70 to 98% by weight.
상기 유기용매로는 n-펜탄, i-펜탄, n-헥산, i-헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 시클로헥산, 또는 메틸시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 트리메틸벤젠, 에틸벤젠, 또는 메틸에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매; 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 시클로헥사놀, 메틸시클로헥사놀, 또는 글리세롤 등의 알코올계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸-i-부틸케톤, 디에틸케톤, 시클로헥사논, 메탈시클로헥사논, 또는 아세틸아세톤 등의 케톤계 용매; 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 에틸에테르, n-프로필에테르, i-프로필에테르, n-부틸에테르, 디글라임(diglyme), 디옥신, 디메틸디옥신, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜-디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 또는 프로필렌글리콜디프로필에테르 등의 에테르계 용매; 디에틸카보네이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, i-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸락테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세네이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세에이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 또는 프로필렌글리콜디아세테이트 등의 에스테르계 용매; 또는 N-메틸피롤리돈, 포름아마이드, N-메틸포름아마이드, N-에틸포름아마이드, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디에틸포름아마이드, N-메틸아세트아마이드, N-에틸아세트아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, 또는 N,N-디에틸아세트아마이드 등의 아마이드계 용매 등을 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent include aliphatic hydrocarbon solvents such as n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, 2,2,4-trimethylpentane, cyclohexane, or methylcyclohexane; Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, ethylbenzene, or methylethylbenzene; Methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, 4-methyl-2-pentanol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, or glycerol Alcohol solvents such as these; Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl-i-butyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone, metalcyclohexanone, or acetylacetone; Tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, ethyl ether, n-propyl ether, i-propyl ether, n-butyl ether, diglyme, dioxin, dimethyldioxine, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol Monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol di Ether solvents such as ethyl ether or propylene glycol dipropyl ether; Diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, ethyl lactate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate Ester solvents such as ate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, or propylene glycol diacetate; Or N-methylpyrrolidone, formamide, N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetide Amide solvents such as amide, N, N-dimethylacetamide, or N, N-diethylacetamide can be used.
본 발명에서는 저순도의 실리카 전구체 용액(예를 들어, 순도 3N5)을 박막증발기를 통해 분별증류하여 고순도(예를 들어, 순도 >5N)의 실리카 전구체 용액을 얻는다. In the present invention, a low-purity silica precursor solution (for example, purity 3N5) is fractionally distilled through a thin film evaporator to obtain a high-purity (for example, purity> 5N) silica precursor solution.
본 발명에서 사용되는 상기 박막증발기는 증발기 내에 박막을 형성시켜 증발시키는 장치이면 모두 가능하다. 예로서, 증발기 내부에 박막을 형성시켜주는 방법에 따라 교반식 박막증발기, 장관형 수직증발기, 또는 낙하 막증발기 등이 사용될 수 있다. 상기 교반식 박막증발기는 증발기 내부에 회전형 날개가 있어 이 회전형 날개를 회전시켜 박막을 형성시켜주는 증발기이고, 상기 장관형 수직증발기와 낙하 막증발기는 중력에 의해 박막을 형성시켜주는 증발기이다. The thin film evaporator used in the present invention can be any device that forms a thin film in the evaporator to evaporate. For example, a stirring thin film evaporator, a long vertical evaporator, or a falling film evaporator may be used according to a method of forming a thin film inside the evaporator. The stirring thin film evaporator is an evaporator having a rotary blade inside the evaporator to rotate the rotary blade to form a thin film, and the elongated vertical evaporator and the falling film evaporator are evaporators for forming a thin film by gravity.
상기 박막증발기에서의 분별증류 과정은 50 내지 100 hPa의 압력 조건하에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한 상기 증류시 온도조건은 압력에 따라 결정할 수 있으나, 가열온도는 40 내지 120 ℃로 하고, 냉각온도는 0 내지 5 ℃의 저온에서 실시하는 것이 좋다. 실리카 전구체 용액의 공급은 정량펌프를 통해 박막증발기내에 10 내지 30mg/분의 속도로 이루어지는 것이 바람직하며, 박막증발기 내로 공급된 실리카 전구체 용액의 증발이 잘 되도록 박막증발기 내벽에 얇은 막을 형성시키기 위하여 회전날개는 교반속도 400 내지 1000rpm의 일정한 속도로 회전시켜 주는 것이 바람직하다.The fractional distillation process in the thin film evaporator is preferably carried out under a pressure condition of 50 to 100 hPa. In addition, the temperature conditions during the distillation can be determined according to the pressure, the heating temperature is 40 to 120 ℃, the cooling temperature is preferably carried out at a low temperature of 0 to 5 ℃. The supply of the silica precursor solution is preferably performed at a rate of 10 to 30 mg / min in the thin film evaporator through a metering pump, and the rotary wing to form a thin film on the inner wall of the thin film evaporator to facilitate evaporation of the silica precursor solution into the thin film evaporator. It is preferable to rotate at a constant speed of the stirring speed of 400 to 1000rpm.
상기 박막증발기에서의 증류는 1 회로 실시할 수도 있으며, 필요에 따라 2 회 이상 실시할 수도 있다.
The distillation in the thin film evaporator may be performed once, or may be performed two or more times as necessary.
(2) 고순도 실리카 미세입자의 제조(2) Preparation of high purity silica fine particles
상기와 같은 과정을 통해 얻은 고순도의 실리카 전구체를 이용하여 졸겔공정에 의해 30~200nm 급 실리카 미세입자를 제조한다.By using a high purity silica precursor obtained through the above process to prepare a 30 ~ 200nm silica fine particles by a sol-gel process.
상기 실리카 전구체는 적당한 용매에 혼합되어지며, 이러한 용매의 예로는 물, 알코올 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 알코올로는 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 이소 프로필알코올, 부틸알코올 등의 용제가 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있으며, 이 중 에틸알콜 또는 프로필 알콜 및 이소 프로필 알콜을 사용하는 것이 바람직하다.The silica precursor is mixed in a suitable solvent, and examples of such a solvent may be water, alcohol or a mixture thereof. As the alcohol, solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, and the like may be used alone or in combination, and among them, ethyl alcohol or propyl alcohol and isopropyl alcohol are preferably used.
상기 실리카 전구체를 용매에 혼합하여 투명한 실리카 전구체 용액을 얻을 수 있으며, 이때 알콕사이드의 안정화를 위해 촉매가 투입될 수 있다. 이러한 촉매의 예로는, 2-아미노프로판올, 2-(메틸페닐아미노)에탄올, 2-(에틸페닐아미노)에탄올, 2-아미노-1-부탄올, (다이이소프로필아미노)에탄올, 2-다이에틸아미노에탄올, 4-아미노페닐아미노이소프로판올, N-에틸아미노에탄올, 모노에탄올아민, 다이에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 다이이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 메틸디에탄올아민, 디메틸모노에탄올아민, 에틸디에탄올아민, 디에틸모노에탄올아민 등의 아미노 알콜을 들 수 있다.The silica precursor may be mixed with a solvent to obtain a transparent silica precursor solution, and a catalyst may be added to stabilize the alkoxide. Examples of such a catalyst include 2-aminopropanol, 2- (methylphenylamino) ethanol, 2- (ethylphenylamino) ethanol, 2-amino-1-butanol, (diisopropylamino) ethanol, 2-diethylaminoethanol , 4-aminophenylaminoisopropanol, N-ethylaminoethanol, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, methyldiethanolamine, dimethyl monoethanolamine, ethyl diethanol Amino alcohols, such as an amine and diethyl monoethanolamine, are mentioned.
실리카 미세입자의 제조를 위하여 30 내지 50 ℃ 정도에서 1 내지 6 시간 반응하는 것이 바람직하며, 만일 30 ℃ 미만으로 유지될 경우에는 구형화도가 낮고 입자가 불균일할 우려가 있고, 50 ℃를 초과할 경우에는 입자 성장이 어려워, 입자가 지나치게 소형화할 우려가 있다.For the production of silica microparticles, the reaction is preferably performed at 30 to 50 ° C. for 1 to 6 hours. If it is maintained below 30 ° C., the degree of sphericity is low and the particles may be non-uniform. There is a possibility that the grain growth is difficult and the particles are too small.
반응에 알콕사이드 안정화 촉매가 투입되어지는 경우에는 그 함량은 전체 반응용액 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 촉매의 함량이 0.01 중량부 미만일 경우에는 알콕사이드의 안정화를 기대하기 곤란하며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 수율저하 및 입자불균일을 초래하거나 구형화도가 떨어질 우려가 있다.When the alkoxide stabilized catalyst is added to the reaction, the content thereof is preferably added in an amount of 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total reaction solution. When the content of the catalyst is less than 0.01 parts by weight, it is difficult to expect stabilization of the alkoxide, and when it exceeds 20 parts by weight, yield decreases and particle nonuniformity may occur, or the degree of sphericity may decrease.
실리카 미세입자의 형성을 위하여 반응용액에 염기성 촉매를 첨가하여 진행시킬 수 있다. 염기성촉매는 2종 또는 3종의 알콕사이드 또는 염의 가수분해 시 각 성분의 가수분해 속도를 조절하도록 도움을 준다. 다만, 본 발명의 상기 반응과정에 산촉매(c-HNO3, HCl, CH3COOH 등)도 사용될 수는 있지만 (이 경우 산촉매로 가수분해 한 후 투명 반응을 진행), 후속하는 2차 가수분해 과정에서 얻어지는 입자의 구형화도 및 균일성이 떨어지므로 염기성 촉매가 바람직하다.In order to form silica fine particles, a basic catalyst may be added to the reaction solution to proceed. The basic catalyst helps to control the rate of hydrolysis of each component upon hydrolysis of two or three alkoxides or salts. However, an acid catalyst (c-HNO 3 , HCl, CH 3 COOH, etc.) may also be used in the reaction process of the present invention (in this case, hydrolysis with an acid catalyst and then a transparent reaction), but subsequent secondary hydrolysis process Basic catalysts are preferred because the degree of sphericity and uniformity of the particles obtained in
이와 같이, 염기의 첨가를 통해 용액의 pH를 7 내지 10 범위로 조절하는 것이 바람직하다. As such, it is preferable to adjust the pH of the solution to the range of 7 to 10 through the addition of base.
상기 반응에 사용할 염기성 촉매의 예로는, 아민기와 하이드록시기를 함유하는 화합물 또는 이의 수용액을 들 수 있으며, 아민기와 하이드록시기를 함유하는 물질의 대표적인 예로는 암모니아, 수산화나트륨, 알킬아민 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.Examples of the basic catalyst to be used for the reaction include a compound containing an amine group and a hydroxy group or an aqueous solution thereof, and representative examples of the material containing an amine group and a hydroxy group include ammonia, sodium hydroxide, alkylamine or a mixture thereof. Can be mentioned.
이어, 상기 과정에서 얻어진 실리카 미세입자는 50~60℃에서 1시간 내지 3시간 예비건조 후 100 내지 150 ℃에서 4시간 내지 24시간 건조를 진행한 후 소성하는 것이 바람직하다. 이러한 소성 단계는 실리카 미세입자가 결정상을 가지도록 진행하는 단계로서 800 ℃ 내지 1000 ℃에서 1 시간 내지 6시간 소성을 하는 것이 바람직하다.
Subsequently, the silica fine particles obtained in the above process is preferably calcined after drying for 1 hour to 3 hours at 50 to 60 ° C. and then drying at 100 to 150 ° C. for 4 hours to 24 hours. This firing step is a step in which the silica fine particles have a crystalline phase and is preferably baked for 1 hour to 6 hours at 800 ° C to 1000 ° C.
상기와 같은 본 발명에 의해 제조된 실리카 미세입자는 거의 동일한 크기를 갖는 단분산 구형의 형태를 가지며, 이러한 단분산 구형 입자는 고순도 SiC의 제조를 위한 원료로서 제공되어질 수 있다. 이에 대하여는 별도로 후술하기로 한다. 또한, 실리카 미세입자의 구형입자의 표면을 소수성 물질로 코팅함으로서 토너용 외첨제 등으로도 유용하게 사용될 수 있다.The silica microparticles prepared by the present invention as described above have a monodisperse spherical shape having almost the same size, and such monodisperse spherical particles may be provided as a raw material for producing high purity SiC. This will be described later separately. In addition, by coating the surface of the spherical particles of the silica fine particles with a hydrophobic material, it can also be usefully used as an external additive for toner.
이렇게 제조된 본 발명의 실리카 미세입자는 평균입경이 30 내지 200 ㎚의 크기로, 입자의 중심값이 30nm, 50 ㎚, 100 ㎚, 150 ㎚, 200 ㎚인 구형의 형태를 갖는 것이 바람직하다. 여기서 구형이란 완전구형뿐만 아니라, 통상 구형 때가 0.6∼1의 범위에 있는 약간 비뚤어진 구형도 포함한다. 또한, 구형 때란 실제의 입자와 동일체적을 가지는 공의 표면적/실제의 입자 표면적을 의미한다.Thus prepared silica fine particles of the present invention has an average particle diameter of 30 to 200 nm, it is preferable to have a spherical form of the center value of the particles 30nm, 50nm, 100nm, 150nm, 200nm. Here, the spherical shape includes not only a perfect spherical shape, but also a slightly crooked spherical shape in which the spherical time is in the range of 0.6 to 1. In addition, spherical shape means the surface area of the ball | grain and actual particle surface area which have the same volume as an actual particle | grain.
또한, 본 발명의 실리카 미세입자는 물에 대한 접촉각이 100 내지 170°이고, 비표면적이 20 내지 100 ㎡/g인 것이 바람직하다. 상기 실리카 미세입자의 물에 대한 접촉각이 100° 미만일 경우에는 소수성이 떨어져 토너 외첨제로 사용시 대기 중의 수분 흡착, 내지 응집문제로 인해 토너의 인쇄성이 떨어질 우려가 있고, 170°를 초과할 경우 측정 한계로 인해 측정 범위를 벗어나고, 초과에 따른 개선된 효과를 기대하기 어려우므로 상기와 같은 범위에서 실시하는 것이 좋다.In addition, the silica fine particles of the present invention preferably have a contact angle with respect to water of 100 to 170 ° and a specific surface area of 20 to 100
또, 실리카 미세입자의 비표면적이 5 ㎡/g 미만인 경우에는 입자의 응집으로 인해 토너의 외첨제로 코팅시 균일화시키기가 어려워 토너의 인쇄특성이 떨어질 우려가 있고, 100 ㎡/g를 초과할 경우에는 입자의 크기가 너무 작아 소수성 코팅이 곤란하고, 인쇄시 부분인쇄가 곤란할 우려가 있다.In addition, when the specific surface area of the silica fine particles is less than 5
상기와 같이 제조된 본 발명의 실리카 미세입자는 토너 외첨제, 특히 정전하상 현상용 토너 외첨제로 사용되어질 수 있다. 상기 토너 외첨제는 단일 또는 2 종 이상을 병용하여 사용할 수도 있다. 여기서, 토너는 칼라 토너(Color Tonor)와 블랙/화이트(Black Bhite Toner)를 총칭하는 것이다.The silica fine particles of the present invention prepared as described above may be used as a toner external additive, in particular, a toner external additive for electrostatic image development. The toner external additives may be used alone or in combination of two or more thereof. Here, the toner is a generic term for color toner and black / white toner.
상기 실리카 미세입자가 토너 외첨제로 사용될 경우 그 배합량은, 토너 입자 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부로 사용되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부로 사용되는 것이다. 그 배합량이 상기 범위내일 경우 토너 입자에의 부착이 충분히 일어나고, 양호한 유동성을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 토너 입자의 대전성 향상에도 좋다.When the silica fine particles are used as the toner external additive, the blending amount thereof is preferably used in an amount of 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner particles. If the blending amount is within the above range, adhesion to toner particles sufficiently occurs, and good fluidity can be obtained, and also to improve the chargeability of the toner particles.
상기 실리카 미세입자는 토너 입자 표면에 단순히 기계적으로 부착될 수도 있고, 표면에 완만하게 고정되어 있어도 좋다. 또한, 토너 입자의 전 표면을 커버하고 있을 수도 있고, 일부를 커버하고 있을 수도 있다.The silica fine particles may simply be mechanically attached to the surface of the toner particles, or may be gently fixed to the surface. Further, the entire surface of the toner particles may be covered or may be partly covered.
상기와 같이 실리카 미세입자가 토너 외첨제로 사용된 정전하상 현상용 토너는, 단일 성분 현상제로서 사용할 수 있지만, 이를 캐리어로 혼합하여 2 성분 현상제로도 사용할 수 있다. 2 성분 현상제로 사용하는 경우, 토너 외첨제는 미리 토너 입자에 첨가하지 않고, 토너 입자와 캐리어의 혼합시 첨가하고, 토너 입자의 표면 피복을 수행하는 것이 좋다. 이때, 캐리어로는 철분 등 공지의 것을 사용할 수 있다.
The toner for electrostatic image development in which silica fine particles are used as the toner external additive as described above can be used as a single component developer, but can also be mixed with a carrier to be used as a two component developer. When used as a two-component developer, the toner external additive is not added to the toner particles in advance, but is added at the time of mixing the toner particles and the carrier, and the surface coating of the toner particles is preferably performed. Under the present circumstances, a well-known thing, such as iron, can be used as a carrier.
(3) 고순도 SiC 입자의 제조(3) Preparation of High Purity SiC Particles
상기와 같은 과정을 통해 얻은 고순도의 실리카 입자를 이용하여 고순도의 SiC 입자를 제조할 수 있다. SiC particles of high purity may be prepared using silica particles of high purity obtained through the above process.
SiC 입자의 제조를 위해 가열실과 증착실을 구비한 공지의 제조장치가 이용될 수 있으며, 가열실에는 통상적으로 가열수단, 압력조절관 및 밸브가 장착되어 있다. For the production of SiC particles, a known manufacturing apparatus having a heating chamber and a deposition chamber can be used, and the heating chamber is usually equipped with a heating means, a pressure control tube and a valve.
SiC 입자의 제조를 위해 먼저 실리카 입자는 볼밀 등을 이용하여 카본블랙과 혼합하며, 바람직하게는 10~100rpm으로 5~40분간 수행한다. 이때 혼합물은 Si/C의 몰비율이 1:2~1:3이 되도록 혼합하는 것이 바람직하며, Si의 비율이 적을 경우에는 반응결과 카본이 잔존하게 되고, Si의 비율이 많을 경우에는 산소 미반응물이 잔존하게 되는 문제가 있다. For the production of SiC particles, the silica particles are first mixed with carbon black using a ball mill or the like, and preferably 5 to 40 minutes at 10 to 100 rpm. At this time, the mixture is preferably mixed so that the molar ratio of Si / C is 1: 2 to 1: 3, and when the ratio of Si is small, carbon is left as a result of the reaction, and when the ratio of Si is large, oxygen is not reacted. There is a problem that remains.
이와 같이 혼합된 혼합물은 가열실의 내부에 투입하여 열처리하고, 가열수단을 통해 가열실 내의 혼합물을 가열하면서 내부의 공기를 빼내고 아르곤(Ar)과 같은 비활성 가스를 채워 넣으면서 가열실 내의 압력을 조절한다. 이때 열처리공정은 바람직하게는 1400 내지 2000 ℃로 1 내지 10 시간 동안 수행되어지며, 만일 1400 ℃ 미만에서는 산소 미반응물이 잔존하게 되고, 2000 ℃를 초과하면 입성장으로 인해 거대입자가 존재하게 되어 바람직하지 않다. 또한, 열처리시간이 상기 조건을 충분하지 않게되면 미반응 산소와 탄소가 존재하게 되어 바람직하지 않다.The mixture thus mixed is heated in the inside of the heating chamber, and the inside of the heating chamber is heated through the heating means to remove the air therein and fill the inert gas such as argon (Ar) to adjust the pressure in the heating chamber. . At this time, the heat treatment process is preferably performed at 1400 to 2000 ℃ for 1 to 10 hours, if less than 1400 ℃ oxygen unreacted material is left, if it exceeds 2000 ℃ it is preferable that the large particles are present due to grain growth Not. In addition, when the heat treatment time does not satisfy the above conditions, unreacted oxygen and carbon are present, which is undesirable.
가열실에서 혼합 파우더가 가열되어 발생하는 일산화탄소(CO)와 탄화규소(SiC) 증기는 증착실로 투입된다. 증착실은 통상적으로 내부에 투입된 일산화탄소(CO)를 외부로 방출시키기 위한 개방면, 개방면을 덮는 필터 및 냉각수단을 포함한다. 이때 필터는 탄화규소(SiC)가 개방면을 통해 방출되지 않도록 걸러주는 역할을 한다.Carbon monoxide (CO) and silicon carbide (SiC) vapors generated by mixing powder in the heating chamber are introduced into the deposition chamber. The deposition chamber typically includes an open surface for discharging carbon monoxide (CO) introduced into the outside, a filter covering the open surface, and cooling means. At this time, the filter serves to filter out silicon carbide (SiC) from being discharged through the open surface.
상기와 같은 과정에 의해 100nm 내지 10㎛의 SiC 입자를 얻을 수 있다.
By the above-described process it can be obtained SiC particles of 100nm to 10㎛.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 하나 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
[실시예 1] 고순도 테트라에틸 실리케이트(TEOS)의 제조Example 1 Preparation of High Purity Tetraethyl Silicate (TEOS)
TEOS(순도 3N5)를 에탄올에 녹인 후 100hPa로 유지되는 박막증발기에 정량펌프를 이용하여 30 ㎖/분의 속도로 투입하고, 800rpm으로 교반하면서 40 ℃로 30분 내지 3 시간 동안 가열한 후 5℃로 냉각하여 고순도 TEOS 용액을 얻었다.After dissolving TEOS (purity 3N5) in ethanol, a thin film evaporator maintained at 100 hPa was introduced at a rate of 30 ml / min using a metering pump, heated at 40 ° C. for 30 minutes to 3 hours with stirring at 800 rpm, and then 5 ° C. Cooling to give a high purity TEOS solution.
이와 같이 얻은 고순도의 TEOS 용액을 주요 원소 분석한 결과(ICP-MS), 0.24ppm의 결과를 얻었다(6N7의 순도)(도 6).
As a result of major elemental analysis (ICP-MS) of the high purity TEOS solution thus obtained, a result of 0.24 ppm was obtained (purity of 6N7) (FIG. 6).
[실시예 2] 고순도 테트라에틸 실리케이트(TEOS)의 제조Example 2 Preparation of High Purity Tetraethyl Silicate (TEOS)
TEOS(순도 3N5)를 에탄올에 녹인 후 80hPa로 유지되는 박막증발기에 정량펌프를 이용하여 20 ㎖/분의 속도로 투입하고, 900rpm으로 교반하면서 90 ℃로 30분 내지 3 시간 동안 가열한 후 3℃로 냉각하여 고순도 TEOS 용액을 얻었다.After dissolving TEOS (purity 3N5) in ethanol, the solution was added to a thin film evaporator maintained at 80 hPa at a rate of 20 ml / min, heated at 90 ° C. for 30 minutes to 3 hours with stirring at 900 rpm, and then heated to 3 ° C. Cooling to give a high purity TEOS solution.
이와 같이 얻은 고순도의 TEOS 용액을 주요 원소 분석한 결과(ICP-MS), 0.24ppm의 결과를 얻었다(6N8의 순도)(도 6).
As a result of major element analysis of the thus obtained high purity TEOS solution (ICP-MS), a result of 0.24 ppm was obtained (purity of 6N8) (FIG. 6).
[실시예 3] 고순도 테트라에틸 실리케이트(TEOS)의 제조Example 3 Preparation of High Purity Tetraethyl Silicate (TEOS)
TEOS(순도 3N5)를 에탄올에 녹인 후 50hPa로 유지되는 박막증발기에 정량펌프를 이용하여 10 ㎖/분의 속도로 투입하고, 1000rpm으로 교반하면서 120 ℃로 30분 내지 3 시간 동안 가열한 후 0℃로 냉각하여 고순도 TEOS 용액을 얻었다.After dissolving TEOS (purity 3N5) in ethanol, a thin film evaporator maintained at 50 hPa was introduced at a rate of 10 ml / min using a metering pump, heated at 120 ° C. for 30 minutes to 3 hours with stirring at 1000 rpm, and then 0 ° C. Cooling to give a high purity TEOS solution.
이와 같이 얻은 고순도의 TEOS 용액을 주요 원소 분석한 결과(ICP-MS), 0.24ppm의 결과를 얻었다(6N9의 순도)(도 7).
As a result of major elemental analysis (ICP-MS) of the high purity TEOS solution thus obtained, a result of 0.24 ppm was obtained (purity of 6N9) (FIG. 7).
[실시예 4] 평균입경 50nm급 고순도 실리카 미세입자 제조Example 4 Preparation of 50nm Grade High Purity Silica Fine Particles with Average Particle Size
500mL 플라스크에 물 120ml, 에틸알콜 250ml, 암모니아수 8ml을 넣어 투명한 혼합액을 교반하면서 가열하여 45℃까지 승온 하였다. 또 다른 100ml 비이커에 실시예 3에서 얻어진 테트라에틸 실리케이트(TEOS) 22g를 측량하였다. 상기 용액(투명한 혼합액)에 고순도 TEOS를 한번에 투입하여 4시간 동안 가수분해물의 축중합반응을 수행하였다. 상기 실리카 혼합용액 반응 시 온도는 45℃를 유지하였다. 이와 같이 얻은 실리카 미세입자는 60℃에서 1시간 예비건조 후 100 ℃에서 24시간 건조하였다. 건조된 실리카 미세입자는 결정상을 가지도록 1000 ℃에서 6시간 소성하였다. 상기 수득된 실리카 미세입자를 SEM(SHIMADSU社, SS-550)으로 분석 한 결과 50nm의 구형 입자임을 확인하였으며(도 2), ICP-MS로 분석 한 결과 4.36ppm(5N6)의 순도를 확인하였다(도 8).
120 ml of water, 250 ml of ethyl alcohol, and 8 ml of ammonia water were added to a 500 mL flask, and the transparent mixed solution was heated while stirring to raise the temperature to 45 ° C. In another 100 ml beaker 22 g of tetraethyl silicate (TEOS) obtained in Example 3 was weighed. Condensation polymerization of the hydrolyzate was carried out by adding high purity TEOS to the solution (transparent mixed solution) at once. The temperature of the silica mixed solution reaction was maintained at 45 ℃. The silica fine particles thus obtained were pre-dried at 60 ° C. for 1 hour and then dried at 100 ° C. for 24 hours. The dried silica microparticles were calcined at 1000 ° C. for 6 hours to have a crystal phase. The obtained silica microparticles were analyzed by SEM (SHIMADSU, SS-550) and found to be spherical particles of 50 nm (FIG. 2). The purity of 4.36 ppm (5N6) was confirmed by ICP-MS analysis. 8).
[실시예 5] 평균입경 200nm급 고순도 실리카 미세입자 제조Example 5 Preparation of 200nm Class High Purity Silica Fine Particles
500mL 플라스크에 물 120ml, 에틸알콜 250ml, 암모니아수 8ml을 넣어 투명한 혼합액을 교반하면서 가열하여 35℃까지 승온 하였다. 또 다른 100ml 비이커에 실시예 3에서 얻어진 테트라에틸 실리케이트(TEOS) 22g를 측량하였다. 상기 용액(투명한 혼합액)에 고순도 TEOS를 한번에 투입하여 4시간 동안 가수분해물의 축중합반응을 수행하였다. 상기 실리카 혼합용액 반응 시 온도는 35℃를 유지하였다. 이와 같이 얻은 실리카 미세입자는 60℃에서 1시간 예비건조 후 100 ℃에서 24시간 건조하였다. 건조된 실리카 미세입자는 결정상을 가지도록 1000 ℃에서 6시간 소성하였다. 상기 수득된 실리카 미세입자를 SEM(SHIMADSU社, SS-550)으로 분석 한 결과 200nm의 구형 입자임을 확인하였으며(도 5), ICP-MS로 분석 한 결과 12ppm(4N9)의 순도를 확인하였다(도 9).
120 ml of water, 250 ml of ethyl alcohol, and 8 ml of ammonia water were added to a 500 mL flask, and the transparent mixed solution was heated with stirring to heat up to 35 ° C. In another 100 ml beaker 22 g of tetraethyl silicate (TEOS) obtained in Example 3 was weighed. Condensation polymerization of the hydrolyzate was carried out by adding high purity TEOS to the solution (transparent mixed solution) at once. The temperature of the reaction mixture was maintained at 35 ℃. The silica fine particles thus obtained were pre-dried at 60 ° C. for 1 hour and then dried at 100 ° C. for 24 hours. The dried silica microparticles were calcined at 1000 ° C. for 6 hours to have a crystal phase. The obtained silica microparticles were analyzed by SEM (SHIMADSU, SS-550) and found to be spherical particles of 200 nm (FIG. 5), and the purity of 12 ppm (4N9) was confirmed by ICP-MS analysis (FIG. 5). 9).
[실시예 6] 고순도 SiC 입자의 제조Example 6 Preparation of High Purity SiC Particles
실시예 4에 의해 얻은 실리카 미세입자(50nm)와 카본블랙(30nm)을 Si/C의 몰비가 1:2가 되도록 혼합하고, 볼밀을 이용하여 100 rpm으로 5시간 동안 혼합하였다. 아르곤 분위기하에서 Graphite furnace를 사용하여 상기 혼합물을 2000℃로 1시간에서 1시간 동안 가열하고 생성된 일산화탄소만을 방출하여 직경이 100nm ~ 10㎛인 고순도의 SiC 입자를 제조하였다.
Silica fine particles (50 nm) and carbon black (30 nm) obtained in Example 4 were mixed so that the molar ratio of Si / C was 1: 2, and mixed at 100 rpm for 5 hours using a ball mill. In the argon atmosphere, the mixture was heated to 2000 ° C. for 1 hour to 1 hour using a graphite furnace, and only the produced carbon monoxide was released to prepare high purity SiC particles having a diameter of 100 nm to 10 μm.
[실시예 7] 고순도 SiC 입자의 제조Example 7 Preparation of High Purity SiC Particles
실시예 4에 의해 얻은 실리카 미세입자(50nm)와 카본블랙(30nm)을 Si/C의 몰비가 1:3가 되도록 혼합하고, 볼밀을 이용하여 10 rpm으로 40시간 동안 혼합하였다. 아르곤 분위기하에서 Graphite furnace를 사용하여 상기 혼합물을 1400 ℃로 10 시간 동안 가열하고 생성된 일산화탄소만을 방출하여 직경이 100nm ~ 10㎛인 고순도의 SiC 입자를 제조하였다.
The silica microparticles (50 nm) and carbon black (30 nm) obtained in Example 4 were mixed so that the molar ratio of Si / C was 1: 3, and mixed at 40 rpm for 10 hours using a ball mill. The mixture was heated at 1400 ° C. for 10 hours using a graphite furnace under argon atmosphere, and only the produced carbon monoxide was released to prepare SiC particles having a high purity of 100 nm to 10 μm in diameter.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that
Claims (8)
상기 분별증류된 실리카 전구체를 용매에 혼합하여 35~50℃로 예비건조하고, 이후 100~150℃로 건조과정을 거친 후, 800~1000℃하에서 소성하는 과정을 포함하는 졸겔법에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 제조하는 단계;
를 포함하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법.Fractionally distilling the silica precursor using a thin film evaporator; And
The fractional distilled silica precursor is mixed with a solvent, pre-dried at 35 to 50 ° C., and then dried at 100 to 150 ° C., and then calcined by a sol-gel method including firing at 800 to 1000 ° C. Preparing silica microparticles;
Method for producing monodisperse high purity silica fine particles comprising a.
박막증발기를 이용하여 교반속도 400~1000rpm, 펌프속도 10~30mg/분, 가열온도 40~120℃, 냉각온도 0~5℃의 조건하에 반응을 시키는 것을 특징으로 하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법.The method of claim 1,
Preparation of monodisperse high purity silica microparticles characterized in that the reaction under the conditions of stirring speed 400 ~ 1000rpm, pump speed 10 ~ 30mg / min, heating temperature 40 ~ 120 ℃, cooling temperature 0 ~ 5 ℃ using a thin film evaporator Way.
졸겔법에 의해 제조되는 실리카는 직경이 30~200nm인 것을 특징으로 하는 단분산 고순도 실리카 미세입자의 제조방법.The method of claim 1,
Silica produced by the sol-gel method is a method for producing monodisperse high purity silica fine particles, characterized in that the diameter is 30 ~ 200nm.
상기 분별증류된 실리카 전구체를 용매에 혼합하여 35~50℃로 예비건조하고, 이후 100~150℃로 건조과정을 거친 후, 800~1000℃하에서 소성하는 과정을 포함하는 졸겔법에 의해 단분산된 실리카 미세입자를 제조하는 단계; 및
상기 실리카 입자와 카본블랙을 혼합하여 열처리하는 단계를 포함하는 고순도 SiC의 제조방법.Fractionally distilling the silica precursor using a thin film evaporator; And
The fractional distilled silica precursor is mixed with a solvent, pre-dried at 35 to 50 ° C., and then dried at 100 to 150 ° C., and then calcined by a sol-gel method including firing at 800 to 1000 ° C. Preparing silica microparticles; And
Method for producing a high-purity SiC comprising the heat treatment by mixing the silica particles and carbon black.
혼합공정은 10~100rpm으로 5~40분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 SiC 제조방법.6. The method of claim 5,
Mixing process is a high purity SiC manufacturing method, characterized in that for 5 to 40 minutes at 10 ~ 100rpm.
열처리공정은 1400~2000℃로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 SiC의 제조방법.6. The method of claim 5,
The heat treatment process is a method for producing high purity SiC, characterized in that consisting of 1400 ~ 2000 ℃.
Si/C의 몰비가 1:2~1:3가 되도록 원료를 혼합하는 것을 특징으로 하는 고순도 SiC 제조방법.
6. The method of claim 5,
A method for producing a high purity SiC, characterized in that the raw materials are mixed so that the molar ratio of Si / C is 1: 2 to 1: 3.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH06115925A (en) * | 1992-09-30 | 1994-04-26 | Nippon Steel Chem Co Ltd | Production of monodispersed silica fine grain |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06115925A (en) * | 1992-09-30 | 1994-04-26 | Nippon Steel Chem Co Ltd | Production of monodispersed silica fine grain |
| JPH06166510A (en) * | 1992-11-26 | 1994-06-14 | Tokai Carbon Co Ltd | Production of silicon carbide fine powder |
| JPH07277724A (en) * | 1994-04-11 | 1995-10-24 | Sekisui Finechem Co Ltd | Production of silica grain |
| JP2005231954A (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-02 | Tokuyama Corp | Wet type silica dispersion liquid and method of manufacturing the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101790554B1 (en) * | 2015-05-29 | 2017-10-26 | (주)석경에이티 | Silica nano particles having biocompatible material shell |
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