KR101573151B1 - Preparation method of 513mhsh at low temperature and ambient pressure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)의 저온상압 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 용매의 배합, 출발물질의 몰비, 반응온도 및 반응시간 등 제반 반응조건을 최적화함으로써, 기존 고온고압의 가혹한 수열 합성조건을 획기적으로 완화시켜 저온상압의 온화한 용액 합성조건에서 효율적, 경제적으로 신속하게 고품질, 고순도, 고수율의 513MHSH 섬유를 수득할 수 있는 513MHSH의 제조방법, 이에 따라 제조된 513MHSH, 및 이를 강화제로서 포함하는 섬유강화 고분자복합재료에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing a low temperature atmospheric pressure of 5Mg (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH), more specifically, 513MHSH fibers capable of efficiently obtaining high quality, high purity and high yield of 513MHSH fibers efficiently and economically in a mild solution synthesis condition at a low temperature and pressure by drastically alleviating the severe hydrothermal synthesis conditions of existing high temperature and high pressure, 513MHSH manufactured thereby, and a fiber-reinforced polymer composite material containing the same as a reinforcing agent.
최근 각광받고 있는 염기성 황산마그네슘 화합물인 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(이하, 본원에서 "513MHSH"로도 약칭함)는 기존 석면을 대체하는 친환경 신소재 무기섬유(Inorganic fiber)질 화합물로서, 필러(Filler), 고무마찰재, 건축자재, 내화재, 난연재 등 다양한 분야에 사용되고 있으며, 특히 자동차 도장 분야 등의 기능성 고분자 강화제 및 충진제로 유용하게 적용되고 있다. 이러한 513MHSH는 침상, 판상, 구상 등의 형상을 지니며, 플라스틱 등 고분자 수지에서 요구되는 가공성 및 기계적, 전기적, 열적 성질 등에 따라 그 응용분야가 매우 다양한 소재이다.5Mg (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (hereinafter abbreviated as "513MHSH" hereinbelow), which is a basic magnesium sulfate compound, is an eco-friendly new inorganic compound , Fillers, rubber friction materials, building materials, refractory materials, and flame retardant materials. Especially, it is usefully used as a functional polymer reinforcing agent and filler in automobile painting field. These 513MHSH have shapes such as acicular, plate, and spherical shapes, and their application fields are very diverse depending on the workability and mechanical, electrical, and thermal properties required of polymer resins such as plastics.
513MHSH로는 거의 전량 일본에서 수입되는 고가의 제품을 사용하고 있는바, 이를 국내에서 자체 합성하려는 시도들이 진행되고 있으며, 이러한 513MHSH의 합성은 대부분 수열합성법(Hydrothermal reaction)에 의해 이루어지고 있는 상황이다. 그러나, 수열합성법은 고온고압 공정으로서 170℃ 이상의 반응온도 등 매우 가혹한 합성조건을 요구하는 단점이 있다.513MHSH uses almost all of the high-priced products imported from Japan, and attempts have been made to synthesize them in Korea. Most of these 513MHSH's are synthesized by hydrothermal reaction. However, the hydrothermal synthesis method has a disadvantage of requiring very severe synthesis conditions such as a reaction temperature of 170 DEG C or higher as a high-temperature high-pressure process.
이러한 종래의 수열합성법을 대체하기 위해, 보다 완화된 조건하에서 환류(Reflux) 방식을 통해 513MHSH를 합성하려는 일부 시도가 있었다. 그러나, 이 경우 용매로서 대부분 물을 사용하는데, 물은 비점(Boiling point)이 100℃로서 효율적인 반응을 위해 필요한 보다 높은 에너지를 안정적으로 인가할 수 없어 반응완료에 장시간이 소요되는 문제가 있다. 또한, 반응물로서 다량의 MgSO4·7H2O(예컨대, MgSO4·7H2O:MgO = 7:1 수준)를 투입하여야만 원하는 형상의 513MHSH를 얻을 수 있는바, 제조원가가 높아지는 단점이 있다. 아울러, 그 합성된 제품의 품질 측면에서도 이러한 종래의 방법은 생성된 513MHSH 물질의 길이가 5㎛ 정도로 짧아 513MHSH의 주 용도인 고분자 충진제 및 강화제로 적용할 경우 원하는 수준까지 해당 고분자의 물성을 개선하기가 쉽지 않다.To replace this conventional hydrothermal synthesis method, there have been some attempts to synthesize 513 MHSH via reflux under more relaxed conditions. However, in this case, most of water is used as a solvent. Since water has a boiling point of 100 ° C, it can not stably apply a higher energy required for an efficient reaction, and thus it takes a long time to complete the reaction. Further, 513MHSH of a desired shape can be obtained only by adding a large amount of MgSO 4 .7H 2 O (for example, MgSO 4 .7H 2 O: MgO = 7: 1) as a reactant, resulting in a disadvantage that the manufacturing cost is increased. In addition, in view of the quality of the synthesized product, such a conventional method has a short length of about 5 탆 in the length of the 513MHSH substance produced, which improves the physical properties of the polymer to a desired level when applied as a polymer filler and a reinforcing agent, Uneasy.
이에, 종래 가혹한 조건의 수열합성법을 대체할 수 있는 새로운 방법으로서, 저온상압의 완화된 조건하에서 고품질, 고순도의 513MHSH를 짧은 시간에 효율적, 경제적으로 합성할 수 있는 새로운 합성방법에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
Accordingly, there is a desperate need to develop a novel synthesis method which can efficiently and economically synthesize 513 MHSH of high quality and high purity in a short time under a relaxed condition of low temperature and normal pressure as a new method which can replace the conventional hydrothermal synthesis method under severe conditions .
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 기존 고온고압의 가혹한 수열 합성조건을 획기적으로 완화시켜 저온상압의 온화한 용액 합성조건에서 고품질, 고순도의 513MHSH 섬유를 효율적, 경제적으로 합성할 수 있는 새로운 513MHSH 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
DISCLOSURE Technical Problem The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method for efficiently and economically synthesizing 513MHSH fibers of high quality and high purity under mild solution synthesis conditions at low temperature and pressure, The present invention provides a new 513MHSH manufacturing method which can be used as a raw material.
상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 MgSO4·7H2O 및 MgO를 출발물질로 하여 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)를 제조하는 방법에 있어서, 물(예컨대, 증류수) 10~50 vol%; 및 비점이 100℃가 넘는 폴리올 용매(예컨대, 에틸렌글라이콜) 50~90 vol%;가 포함된 혼합 용매를 사용하고, 출발물질의 몰비 MgSO4·7H2O : MgO를 1:1 ~ 3:1로 조절하며, 115~125℃(예컨대, 120℃)의 온도로 4~6시간 동안 환류 반응시키는 것을 특징으로 하는 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)의 저온상압 제조방법을 제공한다.To achieve the above-mentioned technical problem, the present invention provides a method for using the MgSO 4 · 7H 2 O, and MgO as the starting material producing a 5Mg (OH) 2 · MgSO 4 · 3H 2 O (513MHSH), water (e. G. Distilled water) 10 to 50 vol%; And 50 to 90 vol% of a polyol solvent having a boiling point of more than 100 캜 (for example, ethylene glycol), and the molar ratio of MgSO 4揃 7H 2 O: MgO to the starting material is 1: 1 to 3 (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) at a low temperature of atmospheric pressure, characterized in that the reaction is carried out at a temperature of from 115 to 125 ° C. (for example, 120 ° C.) for 4 to 6 hours, ≪ / RTI >
또한, 본 발명의 다른 측면으로, 상기와 같은 방법에 따라 제조된 고품질의 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH), 및 이를 강화제로서 포함하는 물성이 우수한 섬유강화 고분자(예컨대, 폴리프로필렌)복합재료를 제공한다.
In another aspect of the present invention, there is provided a high quality 5Mg (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) produced by the above method and a fiber reinforced polymer having excellent physical properties including the same as the reinforcing agent Polypropylene) composite material.
본 발명은 기존 고온고압의 가혹한 수열 합성조건을 완화시켜 저온상압의 온화한 반응조건에서 원-스텝으로 고순도, 고수율의 513MHSH를 합성할 수 있다.The present invention can synthesize 513MHSH in a high purity and high yield in a one-step manner under a mild reaction condition at a low temperature and atmospheric pressure by alleviating a severe hydrothermal synthesis condition at a high temperature and a high pressure.
또한, 본 발명은 반응 용액에 상대적으로 높은 에너지를 인가할 수 있는바, 반응시간을 6시간 이내로 단축시킬 수 있다.In addition, since the present invention can apply a relatively high energy to the reaction solution, the reaction time can be shortened to within 6 hours.
아울러, 본 발명은 513MHSH의 생산성을 높이고 원재료비 등 제조원가를 절감할 수 있다.In addition, the present invention can improve the productivity of 513MHSH and reduce manufacturing costs such as raw material costs.
더불어, 본 발명에 따라 합성된 513MHSH는 그 품질이 우수하여 고분자 강화제 내지 충진제 등으로 매우 다양한 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
In addition, the 513MHSH synthesized according to the present invention has excellent quality and can be applied to a wide variety of fields as a polymer reinforcing agent or a filler.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 출발물질의 몰비를 1:1로 조절한 경우, 생성물에 대한 2θ값에 따른 XRD 패턴을 반응시간별로 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 출발물질의 몰비를 1:1로 조절한 경우, 각 반응시간에 따른 생성물의 SEM 이미지를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a graph showing XRD patterns according to reaction times according to 2? Values of products when the molar ratio of starting materials is adjusted to 1: 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a SEM image of a product according to each reaction time when the molar ratio of the starting material is adjusted to 1: 1 according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH) 저온상압 제조방법은 MgSO4·7H2O 및 MgO를 출발물질로 하여 513MHSH를 제조하되, 반응 용매로서 물 10~50 vol%; 및 비점이 100℃가 넘는 폴리올 용매 50~90 vol%;가 포함된 혼합 용매를 사용하고, 또한 출발물질의 몰비를 MgSO4·7H2O : MgO = 1:1 ~ 3:1의 범위로 조절하여, 115~125℃의 온도로 4~6시간 동안 환류 반응시키는 것을 특징으로 한다.
The 5Mg (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) low temperature atmospheric pressure producing method of the present invention is characterized in that 513MHSH is prepared from MgSO 4 .7H 2 O and MgO as starting materials, ; And 50 to 90 vol% of a polyol solvent having a boiling point of more than 100 ° C, and the molar ratio of the starting material is adjusted to a range of MgSO 4 · 7H 2 O: MgO = 1: 1 to 3: 1 And then subjected to a reflux reaction at a temperature of 115 to 125 DEG C for 4 to 6 hours.
본 발명은 반응물로서 MgSO4·7H2O와 MgO를 사용하는바, 이에 따라 하기 반응식 1과 같은 원리로 513MHSH가 합성된다. 본 발명은 이러한 기본 반응 원리에 기초하되, 용매의 선정 및 그 배합비, 출발물질의 몰비, 반응온도 및 반응시간을 저온상압하 513MHSH의 합성에 최적화되도록 특정적으로 조절한 것이다.In the present invention, MgSO 4 .7H 2 O and MgO are used as reactants, whereby 513MHSH is synthesized on the basis of the following
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
본 발명에서 사용되는 반응 용매는 물에, 물보다 비점이 높은 폴리올 용매가 소정량 첨가된 2성분 혼합 용매이다. 이를 통해, 전체 용매 시스템의 비점을 높일 수 있고, 그 결과 513MHSH 합성시 반응 용액에 더욱 많은 에너지를 인가할 수 있는 안정적 환경이 조성되어 반응시간을 크게 단축시킬 수 있다. 아울러, 본 발명은 종래와 같은 염기성 용매를 별도로 사용할 필요가 없다.The reaction solvent used in the present invention is a two-component mixed solvent in which a predetermined amount of a polyol solvent having a boiling point higher than water is added to water. As a result, the boiling point of the entire solvent system can be increased, and as a result, a stable environment capable of applying more energy to the reaction solution during the synthesis of 513MHSH can be formed, thereby greatly shortening the reaction time. In addition, the present invention does not require the use of a conventional basic solvent.
상기 물로는 증류수(DI water) 등 화학반응 분야에 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.As the water, distilled water (DI water) and the like which are conventionally used in the chemical reaction field can be used.
상기 폴리올 용매는 물보다 비점이 높은 것으로서, 에틸렌글라이콜(EG), 글리세롤, 디에틸렌글라이콜, 트리에틸렌글라이콜, 테트라에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 디프로필렌글라이콜, 부틸렌글라이콜, 펜탄디올, 헥산디올, 글리세린, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리프로필렌글라이콜, 에틸렌글라이콜모노메틸에테르(메틸셀루솔브), 에틸렌글라이콜모노에틸에테르(에틸셀루솔브), 에틸렌글라이콜모노부틸에테르(부틸셀루솔브), 디에틸렌글라이콜모노에틸에테르 및 디에틸렌글라이콜모노부틸에테르 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The polyol solvent has a boiling point higher than that of water. Examples of the solvent include ethylene glycol (EG), glycerol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, Butylene glycol, pentanediol, hexanediol, glycerin, polyethylene glycol, polypropylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve) Ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether may be used alone or in combination of two or more.
바람직하게는, 상기 폴리올 용매로서 에틸렌글라이콜(Ethylene Glycol; EG)을 사용할 수 있다. 에틸렌글라이콜은 분자량 62.07g/mol, 융점 -13℃, 비점 197.6℃, 밀도 1.1155g/cm3의 점성이 있는 무색 액체로서, 물과 혼합되어 전체 용매 시스템의 비점을 상향조절하는데 적합한 폴리올 용매이다.
Preferably, ethylene glycol (EG) may be used as the polyol solvent. Ethylene glycol is a viscous, colorless liquid having a molecular weight of 62.07 g / mol, a melting point of -13 ° C, a boiling point of 197.6 ° C and a density of 1.1155 g / cm 3 and is mixed with water to prepare a polyol solvent suitable for adjusting the boiling point of the total solvent system to be.
본 발명에 사용되는 혼합 용매는 물(예컨대, 증류수)이 10~50 vol%, 비점 100℃ 초과 폴리올 용매(예컨대, 에틸렌글라이콜)가 50~90 vol%의 함량으로 포함된 것이다. 바람직하게는, 물 15 vol% 및 폴리올 용매 85 vol% 또는 물 25 vol% 및 폴리올 용매 75 vol%, 가장 바람직하게는 물 25 vol% 및 폴리올 용매 75 vol%로 구성된다. 물의 함량이 10 vol% 미만이면 반응 용액 내에 물의 양이 너무 적어 원활한 반응이 진행되지 않을 수 있으며(전술한 반응식 1 참조), 50 vol%를 초과하면 에틸렌글라이콜 등 폴리올 용매의 상대적 함량 감소로 비점 상승조절에 따른 유리한 효과들의 구현이 어려워질 수 있다.
The mixed solvent used in the present invention contains 10 to 50 vol% of water (for example, distilled water) and 50 to 90 vol% of polyol solvent (for example, ethylene glycol) having a boiling point higher than 100 ° C. Preferably it consists of 15 vol.% Water and 85 vol.% Polyol solvent or 25 vol.% Water and 75 vol.% Polyol solvent, most preferably 25 vol.% Water and 75 vol.% Polyol solvent. If the content of water is less than 10 vol%, the amount of water in the reaction solution may be too small to allow a smooth reaction (see the above reaction formula 1). If the content is more than 50 vol%, the relative content of polyol solvents such as ethylene glycol The implementation of advantageous effects due to the control of the boiling point may become difficult.
또한, 본 발명은 출발물질의 몰비 MgSO4·7H2O : MgO를 1:1 ~ 3:1, 바람직하게는 1:1 이상 ~ 3:1 미만, 더욱 바람직하게는 1:1의 특정 범위로 조절한다. MgO 1몰에 대한 MgSO4·7H2O의 사용량이 1몰 미만이면 513MHSH 대신 뜻하지 않은 다른 불순물이 생성되거나 513MHSH 합성을 위해 14시간 정도의 장시간 및 160~180℃ 정도의 고온이 요구될 수 있으며, MgSO4·7H2O의 사용량이 3몰을 초과하면 513MHSH 수득에 필요한 양을 넘어 불필요하게 과량의 MgSO4·7H2O가 소요되는바 제조원가만 증가할 수 있다.
The present invention also relates to a process for preparing a starting material having a specific range of molar ratio MgSO 4 .7H 2 O: MgO of 1: 1 to 3: 1, preferably 1: 1 or more to less than 3: 1, more preferably 1: . If the amount of MgSO 4 .7H 2 O to 1 mol of MgO is less than 1 mol, unexpected impurities may be generated instead of 513MHSH, or a long time of about 14 hours and a high temperature of about 160 to 180 ° C may be required for 513MHSH synthesis, MgSO 4 · 7H can only increase the manufacturing costs are unnecessarily bar beyond the amount necessary to obtain 513MHSH consuming an excess of MgSO 4 · 7H 2 O When the amount of the excess 2 O 3 molar.
아울러, 본 발명은 반응온도를 115~125℃의 저온 범위, 바람직하게는 120℃의 온도로 조절한다. 반응온도가 115℃ 미만이면 반응을 위한 활성화가 원활히 이루어지지 않아 반응이 제대로 진행되지 않을 수 있으며, 125℃를 초과하면 513MHSH 수득에 필요한 적정 온도 이상으로 과량의 에너지가 소요되어 효율성이 저하될 수 있다.
In addition, the present invention controls the reaction temperature to a low temperature range of 115 to 125 ° C, preferably 120 ° C. If the reaction temperature is less than 115 ° C, the reaction may not proceed smoothly due to insufficient activation for the reaction. If the reaction temperature exceeds 125 ° C, an excess amount of energy is required at an appropriate temperature for obtaining 513MHSH, .
본 발명은 상기와 같이 반응조건을 조절하고, 4~6시간 동안 상압하에서 환류(Reflux) 반응을 진행시켜 513MHSH를 합성한다. 즉, 본 발명은 기존 수열합성법이 아닌 환류 반응을 사용하되, 반응 용매의 비점을 상승시킴에 따라 반응에 필요한 높은 에너지를 인가할 수 있는 환경을 조성하는바, 기존의 다른 환류 방식 대비 반응시간을 크게 단축시킬 수 있는 장점이 있다. 다만, 반응온도가 4시간 미만으로 너무 짧으면 생성물에 MgO 및 Mg(OH)2 등 불순물이 존재하거나 반응 수율이 낮아질 수 있으며, 6시간을 초과하면 513MHSH 수득에 필요한 충분한 정도를 넘어 불필요한 공정시간 및 비용이 발생할 수 있다.
According to the present invention, the reaction conditions are adjusted as described above, and the reflux reaction is carried out under atmospheric pressure for 4 to 6 hours to synthesize 513MHSH. That is, the present invention utilizes the reflux reaction instead of the conventional hydrothermal synthesis method, and by raising the boiling point of the reaction solvent, the environment in which the high energy necessary for the reaction can be applied is created. As a result, There is an advantage that it can be greatly shortened. However, if the reaction temperature is too short, the reaction product yield may be low or impurities such as MgO and Mg (OH) 2 may be present in the product. If the reaction temperature is less than 4 hours, the reaction time may be lowered. Can occur.
이상의 반응조건 조절과 관련하여, 본 발명의 가장 바람직한 일 구체예는, 증류수 25 vol%; 및 에틸렌글라이콜(EG) 75 vol%;가 포함된 혼합 용매를 사용하고, 출발물질의 몰비를 MgSO4·7H2O:MgO = 1:1로 조절하여, 120℃의 온도로 4~6시간 동안 환류 반응시키는 것이다.
Regarding the above control of the reaction conditions, one most preferred embodiment of the present invention is a process for the preparation of a reaction mixture comprising 25 vol.% Distilled water; And 75 vol% of ethylene glycol (EG). The molar ratio of the starting materials was controlled to MgSO 4揃 7H 2 O: MgO = 1: 1, Lt; / RTI > for a period of time.
본 발명에 따른 출발물질 및 반응조건을 이용하는 것 외에 513MHSH를 합성하는 다른 조건 및 장치 등은 특별히 제한되지 않으며, 당분야의 통상적인 합성 장치 및 방법을 통해 수행할 수 있다. 예를 들어, 둥근바닥플라스크(R.B.F)에 MgSO4·7H2O 및 본 발명의 혼합 용매를 넣고 교반하여 모두 녹인 다음, MgSO4·7H2O 대비 적절 몰수의 MgO를 투입하고, 120℃의 온도로 4~6시간 동안 환류 반응시킴으로써 513MHSH를 합성할 수 있다.In addition to using the starting materials and the reaction conditions according to the present invention, other conditions and apparatuses for synthesizing 513MHSH are not particularly limited and can be carried out through conventional synthesis apparatuses and methods in the art. For example, MgSO 4 .7H 2 O and the mixed solvent of the present invention are added to a round bottom flask (RBF), and the mixture is stirred. MgO is added to MgSO 4 .7H 2 O in an appropriate molar amount. To reflux reaction for 4 to 6 hours to synthesize 513MHSH.
또한, 본 발명의 제조방법은 배치(Batch)식 반응기는 물론 연속식(흐름식) 반응기에도 효과적으로 적용될 수 있을 것이며, 본 발명에 따를 경우 90% 이상(예컨대, 약 90%)의 높은 수율(Yield)로 513MHSH를 수득할 수 있다.
Further, the production method of the present invention can be effectively applied not only to batch type reactors but also to continuous type (flow type) reactors. According to the present invention, a yield of more than 90% (for example, about 90% ) 513 MHSH can be obtained.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 바와 같은 본 발명의 방법에 따라 제조된 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH), 및 이를 강화제로서 포함하는 섬유강화 고분자복합재료(Fiber Reinforced Plastics; FRP)가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fiber reinforced polymer composite material comprising 5Mg (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) prepared according to the method of the present invention as described above, Plastics (FRP) are provided.
본 발명자들은 본 발명에 따라 제조된 513MHSH가 섬유상 물질로서 10~30㎛(더욱 상세하게는, 25~30㎛) 정도의 긴 평균길이를 갖는 것을 실험을 통해 확인하였는바, 이러한 긴 평균길이는 고분자 충진제 등으로의 적용시 큰 메리트를 부여할 수 있다.The present inventors have confirmed through experiments that the 513 MHSH prepared according to the present invention has a long average length of about 10 to 30 μm (more specifically, 25 to 30 μm) as a fibrous substance, It is possible to give great merit when applied to a filler or the like.
또한, 본 발명에 따라 제조된 513MHSH를 폴리프로필렌(PP)에 10~15 wt%(예컨대, 10 wt%) 정도의 함량으로 배합한 섬유강화 고분자복합재료는 순수 폴리프로필렌(PP) 대비 탄성계수(Modulus) 및 굴곡탄성율이 모두 17% 이상이나 증가되어 물성이 크게 개선됨을 확인하였다.
In addition, the fiber-reinforced polymer composite material in which the 513 MHSH prepared according to the present invention is blended with polypropylene (PP) in an amount of about 10 to 15 wt% (for example, about 10 wt%) has a modulus of elasticity Modulus) and flexural modulus were all increased by more than 17%.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, these examples are provided only for the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.
실시예 및 비교예: 513MHSH 합성Examples and Comparative Examples: 513 MHSH Synthesis
하기 표 1에 기재된 조건에 따라 513MHSH 합성을 수행하였다.The 513 MHSH synthesis was performed according to the conditions set forth in Table 1 below.
둥근바닥플라스크(R.B.F)에 MgSO4·7H2O를 넣고, 용매로서 EG 150ml와 물(증류수) 50ml가 혼합된 혼합 용매(물 25 vol%)를 넣은 후 교반하였다.MgSO 4 .7H 2 O was added to the round bottom flask (RBF), and a mixed solvent (water 25 vol%) in which 150 ml of EG and 50 ml of water (distilled water) were mixed was added as a solvent and stirred.
이를 다 녹인 후 MgO를 넣어주고, 표 1에 기재된 출발물질 몰비에 따라 각각의 온도에서 해당 시간 동안 리플럭스 반응을 진행시켰다.MgO was added thereto, and the reflux reaction was carried out at the respective temperatures according to the molar ratio of the starting materials shown in Table 1 for the corresponding time.
* 출발물질 몰비 예시* Example of molar ratio of starting materials
몰비 = 1 : 1 = MgSO4·7H2O 17.2g(0.069mol) : MgO 2.8g(0.069mol)
Molar ratio = 1: 1 = MgSO 4 .7H 2 O 17.2 g (0.069 mol): MgO 2.8 g (0.069 mol)
각 합성조건에 따른 생성물(순도) 및 그 형상 특성을 하기 표 1에 함께 나타내었고, 출발물질의 몰비를 1:1로 조절한 경우 생성물에 대한 반응시간별 XRD 패턴과 각 반응시간에 따른 생성물의 SEM 이미지를 각각 하기 도 1 및 도 2에 나타내었다.
The product (purity) according to each synthesis condition and its shape characteristics are shown together in Table 1 below. When the molar ratio of the starting materials is adjusted to 1: 1, the XRD pattern of the reaction time and the SEM The images are shown in Figs. 1 and 2, respectively.
[표 1] 다양한 반응조건에서의 생성물 차이[Table 1] Product differences at various reaction conditions
상기 표 1 및 하기 도 1, 도 2에서 보듯이, 본 발명에 따라 반응조건이 최적화 조절된 실시예 1 내지 3의 경우, 완화된 온도 및 상압하에서 반응물 사용을 최소화하면서 6시간 이내의 빠른 시간에 고순도의 513MHSH를 수득할 수 있었다.As shown in Table 1 and FIGS. 1 and 2, in the case of Examples 1 to 3 in which the reaction conditions were optimally controlled according to the present invention, the reaction time was as short as 6 hours while minimizing the use of reactants under relaxed temperature and normal pressure High purity 513MHSH was obtained.
또한, 반응 수율도 약 90% 정도로 높게 계산되었다.Also, the reaction yield was calculated to be as high as about 90%.
아울러, 생성된 MHSH 물질의 길이가 약 25~30㎛(6시간 반응)에 이를 정도로 매우 긴 것을 확인할 수 있었다. 이는 물만을 용매로 사용한 경우 길이가 5㎛(6시간 반응), 9.5㎛(72시간 반응) 정도인 것과 비교할 때, 각각 5배 이상, 2.6배 이상이나 더 긴 수치이다.
In addition, it was confirmed that the length of the produced MHSH material was very long, about 25 to 30 탆 (reaction time of 6 hours). This is more than 5 times longer than 2.6 times longer than 5 ㎛ (6 hours reaction) and 9.5 ㎛ (72 hours reaction), respectively, when only water is used as a solvent.
실험예: 고분자 강화제로서의 성능 테스트Experimental example: Performance test as a polymer strengthening agent
상기 실시예 3에 따라 제조된 513MHSH 물질을 폴리프로필렌(PP)와 배합(513MHSH 10 wt%)하여 그 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The 513MHSH material prepared in Example 3 was blended with polypropylene (PP) (513MHSH 10 wt%) and the properties thereof were measured. The results are shown in Table 2 below.
[표 2] 513MHSH가 배합된 고분자복합재료의 물성[Table 2] Properties of 513MHSH-blended polymer composites
상기 표 2에서 보듯이, 본 발명에 따라 제조된 고품질의 513MHSH를 폴리프로필렌(PP) 등 고분자에 첨가시 탄성계수 등 고분자의 물성이 크게 강화됨을 알 수 있었다.
As shown in Table 2, when the high-quality 513MHSH prepared according to the present invention was added to a polymer such as polypropylene (PP), the physical properties of the polymer such as elastic modulus were greatly enhanced.
Claims (11)
증류수(DI water) 25 vol%; 및 비점이 100℃가 넘는 폴리올 용매로서 에틸렌글라이콜(EG) 75 vol%;가 포함된 혼합 용매를 사용하고,
출발물질의 몰비 MgSO4·7H2O : MgO를 1:1로 조절하며,
120℃의 온도로 4~6시간 동안 환류 반응시키는 것을 특징으로 하는 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)의 저온상압 제조방법.
A method for using a 4 · 7H 2 O, and MgO MgSO as a starting material for producing 5Mg (OH) 2 · MgSO 4 · 3H 2 O (513MHSH),
Distilled water (DI water) 25 vol%; And 75 vol% of ethylene glycol (EG) as a polyol solvent having a boiling point exceeding 100 캜,
The molar ratio of starting material MgSO 4 .7H 2 O: MgO was adjusted to 1: 1,
(OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) at a temperature of 120 ° C for 4 to 6 hours.
반응의 수율(Yield)이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)의 저온상압 제조방법.
The method according to claim 1,
(OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) in which the yield of the reaction is 90% or more.
제조된 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)는 섬유상 물질로서 10~30㎛의 평균길이를 갖는 것을 특징으로 하는 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)의 저온상압 제조방법.
The method according to claim 1,
Manufactured 5Mg (OH) 2 · MgSO 4 · 3H 2 O (513MHSH) is of 5Mg (OH) 2 · MgSO 4 · 3H 2 O (513MHSH) , characterized in that having an average length of 10 ~ 30㎛ a fibrous material Low temperature atmospheric pressure production method.
제조된 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)는 섬유상 물질로서 25~30㎛의 평균길이를 갖는 것을 특징으로 하는 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)의 저온상압 제조방법.
The method of claim 3,
Manufactured 5Mg (OH) 2 · MgSO 4 · 3H 2 O (513MHSH) is of 5Mg (OH) 2 · MgSO 4 · 3H 2 O (513MHSH) , characterized in that having an average length of 25 ~ 30㎛ a fibrous material Low temperature atmospheric pressure production method.
폴리프로필렌(PP)에, 강화제로서 상기 제조된 5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(513MHSH)를 10~15 wt%의 함량으로 배합함을 특징으로 하는 섬유강화 고분자복합재료의 제조방법.
A process for producing 5Mg (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) according to any one of claims 1 to 4 ,
A process for producing a fiber-reinforced polymeric composite material, which comprises mixing 5 to 10 wt% of 5Mg (OH) 2 .MgSO 4 .3H 2 O (513MHSH) as a reinforcing agent in polypropylene (PP) .
제조된 섬유강화 고분자복합재료는 순수 폴리프로필렌(PP) 대비 탄성계수 및 굴곡탄성율이 각각 17.9% 및 18.75% 증가된 것임을 특징으로 하는 섬유강화 고분자복합재료의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the prepared fiber-reinforced polymeric composite material has an elastic modulus and a flexural modulus of 17.9% and 18.75%, respectively, as compared with pure polypropylene (PP).
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|---|---|---|---|---|
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| - Whisker 복합재료 개발 및 자동차 부품의 적용연구, KSAE 2011Annual Conference, 2275-2279* |
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