KR101951275B1 - Method of modifying carbon black surface - Google Patents
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Abstract
본 발명의 카본블랙의 표면개질 방법은 특정 무기산으로 카본블랙 입자의 표면을 카복시화 또는 술폰화함으로써, 분산 안정성이 우수한 것은 물론, 흑색도도 우수한 특성을 갖는 효과가 있으며, 표면개질 효율이 우수하고, 경제적으로 유리하며, 보다 간단한 공정으로 카본블랙의 표면을 개질할 수 있는 효과가 있다.The method for surface modification of carbon black of the present invention is not only superior in dispersion stability but also excellent in blackness as well as excellent in surface modification efficiency by carboxylating or sulfonating the surface of carbon black particles with a specific inorganic acid , It is economically advantageous, and the surface of the carbon black can be modified by a simpler process.
Description
본 발명은 카본블랙의 표면처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for surface treatment of carbon black.
카본블랙은 인공적으로 만든 가장 오래된 탄소유도체로서 약 95% 이상의 결정/무정형 탄소질로 이루어진 물질이다.Carbon black is the oldest carbon derivative artificially made up of about 95% crystalline / amorphous carbonaceous material.
그러나 카본블랙은 그 표면이 친유성이기 때문에 수중에서의 분산성이 떨어져 이를 개선하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다. 종래 카본블랙의 표면을 친수화하기 위한 방법으로는 오존 처리법, 플라즈마 처리법 등의 물리적 기상 산화처리 방법, 초산, 과산화수소, 과염소산나트륨 등을 이용한 화학적 액상 산화처리 방법 등이 알려져 있다.However, since the surface of the carbon black is lipophilic, various methods for improving the water dispersibility in water are being studied. Conventional methods for hydrophilizing the surface of carbon black include a physical vapor oxidation method such as an ozone treatment method and a plasma treatment method, a chemical liquid oxidation method using acetic acid, hydrogen peroxide, sodium perchlorate, and the like.
기상 산화 방법 중 불소가스를 이용한 경우, 카본블랙의 표면을 이온화함으로써 친수성으로 표면개질할 수 있으나, 이러한 이온화 방법은 분체 상태로의 저장 안정성에 문제가 있으며, 분산 중에 pH 또는 온도 변화에 대해 매우 불안정한 단점을 가진다. 또한 액상 산화 방법에서, 과산화수소보다는 초산이 표면 산성도를 더 증가시키는 것으로 알려져 있으나, 초산을 사용할 경우, 카본블랙에 변성을 일으키는 단점이 있는 것으로 보고되었다.When fluorine gas is used in the gas phase oxidation method, the surface of carbon black can be surface-modified by hydrophilizing it by ionization. However, such an ionization method has a problem in storage stability in powder state and is very unstable It has disadvantages. In addition, in the liquid phase oxidation method, it is known that acetic acid rather than hydrogen peroxide further increases the surface acidity. However, when acetic acid is used, it has been reported that there is a disadvantage that carbon black is denatured.
구체적일 일 예로, 일본등록특허 제3405817호에는 카본블랙에 차아염소산 소다 용액으로 산화처리하여 그 표면을 친수화하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 특허는 역침투막이나 한외여과 등에 의한 정제가 어려우며, 100℃ 이상의 고온에서 장시간 산화처리에 의해 다환방향족 축합물인 후민산이 생성되는 문제점을 가진다. 또한 일본등록특허 제3778956호에는 기상의 저농도 오존을 사용하여 카본블랙을 산화처리하는 방법이 개시되어 있으나, 오존의 강한 산화 특성으로 인하여 카본블랙의 표면이 현저히 침식되는 문제점을 가진다.As a specific example, Japanese Patent Registration No. 3405817 discloses a method of oxidizing carbon black with a sodium hypochlorite solution to hydrophilize the surface of the carbon black. However, the above-mentioned patent has a problem that it is difficult to purify by reverse osmosis membrane or ultrafiltration, and humic acid, which is a polycyclic aromatic condensate, is produced by oxidation treatment at a high temperature of 100 캜 or more for a long time. Japanese Patent No. 3778956 discloses a method of oxidizing carbon black by using low-concentration ozone in the vapor phase, but has a problem that the surface of carbon black is remarkably eroded due to the strong oxidation characteristic of ozone.
카본블랙은 그 제법에 따라 컨택트블랙(contact black), 퍼니스블랙(furnace black), 써멀블랙(thermal black), 램프블랙(lamp black) 등으로 나뉘거나 제조 원료에 따라 가스블랙, 오일 퍼니스블랙, 나프탈렌블랙, 아세틸렌블랙, 송연, 유연블랙, 동물성블랙, 식물성블랙, 스페셜티 카본블랙 등으로 나뉜다. 이중 스페셜티 카본블랙은 아세틸렌기를 가지는 석유계 물질을 원료로 하여 반응로에서 반응온도, 체류시간, throat size 등이 제어되어 제조되며, 원료의 BMCI 제어 및 정제기술을 통하여 초고순도로 제조된다. 또한 석유/석탄으로부터 발생하는 유분 혹은 피치 제조 시 발생하는 유분의 개질을 통하여 적합한 스페셜티 카본블랙의 원료유로도 제조된다. 이러한 스페셜티 카본블랙은 색상발현이 우수하여, 플라스틱, 고무 등 또는 페인트, 잉크 등에 사용되며, 최근에는 TFT-LCD, 핸드폰 등의 디스플레이에 사용되는 컬러필터 색도 제어용 블랙매트릭스 산업에서도 각광받고 있다.The carbon black may be divided into contact black, furnace black, thermal black, lamp black and the like according to the production method, or may be divided into gas black, oil furnace black, naphthalene black, Black, acetylene black, black smoke, flexible black, animal black, vegetable black, and specialty carbon black. Double Specialty Carbon Black is produced by controlling the reaction temperature, residence time and throat size in the reactor using petroleum based material having acetylene group as its raw material. It is manufactured in ultrahigh purity through BMCI control and purification technology of raw materials. In addition, a feedstock of suitable specialty carbon black is also produced by modifying oil or oil generated from petroleum / coal or oil produced during pitch production. These specialty carbon blacks are excellent in color development and are used in plastics, rubber, paints, inks and the like. Recently, the black matrix industry for color filter chromaticity control used in displays such as TFT-LCDs and mobile phones has also been spotlighted.
상술한 바와 같이, 카본블랙은 그 표면이 친수화되어 친수성 용매에 대한 분산 안정성이 우수하여야 하며, 특히 안료로 사용되는 카본블랙, 구체적으로 스페셜티 카본블랙에서 고려되어야 할 요소 중 하나는 색도이다. 입자경이 작은 스페셜티 카본블랙은 적색을 띠며, 단위 결합체간의 거리가 짧기 때문에 입자경이 큰 스페셜티 카본블랙은 청색을 띠게 된다. 안료로서 착색 목적으로 사용되는 스페셜티 카본블랙은 흑색도나 광택 면에서 입자경이 작은 구조를 가지는 것이 유리하나, 친수성 용매에 대한 분산 안정성이 떨어지므로, 흑색도 및 분산 안정성 모두를 향상시키기 위한 연구가 필요하다.As described above, the surface of the carbon black should be hydrophilized to have good dispersion stability with respect to the hydrophilic solvent. Particularly, one of the factors to be considered in the carbon black used as the pigment, specifically the specialty carbon black is the chromaticity. The specialty carbon black having a small particle diameter has a red color, and the distance between the unit complexes is short, so that the specialty carbon black having a large particle diameter will have a blue color. Specialty carbon black used for coloring purposes as a pigment is advantageous in that it has a small particle diameter in blackness or gloss, but since dispersion stability with respect to a hydrophilic solvent is poor, studies for improving both blackness and dispersion stability are required .
이러한 이유로, 종래 기술이 가지는 상술한 문제들을 해결하고 카본블랙의 분산 안정성을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이와 함께 특히 카본블랙의 적은 양으로도 우수한 흑색도의 구현이 가능함과 동시에 광택이 우수하여 도막 특성이 양호한 카본블랙 안료를 제조하기 위한 연구가 요구된다.For this reason, not only is it possible to solve the above-mentioned problems of the prior art and to remarkably improve the dispersion stability of carbon black, but also to realize an excellent blackness particularly with a small amount of carbon black, Studies are required to prepare carbon black pigments having good coat properties.
본 발명의 목적은 분산 안정성이 우수한 것은 물론, 흑색도도 우수한 특성을 갖도록 하는 카본블랙의 표면개질 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for modifying the surface of carbon black, which not only has excellent dispersion stability but also has excellent blackness.
또한 본 발명의 목적은 표면개질 효율이 우수하고, 경제적으로 유리하며, 보다 간단한 공정을 가지는 카본블랙의 표면개질 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method for surface modification of carbon black which is excellent in surface modification efficiency, economically advantageous, and has a simpler process.
본 발명의 카본블랙의 표면처리 방법은 카본블랙을 염산, 질산, 황산 및 클로로황산 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기산을 포함하는 처리용액에 침지하고 반응시켜 카본블랙의 표면을 카복시화 또는 술폰화하는 단계를 포함한다.The method for surface treatment of carbon black according to the present invention is characterized in that the surface of carbon black is subjected to carboxylation or sulfonation by immersing and reacting carbon black in a treatment solution containing any one or two or more inorganic acids selected from hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and chlorosulfuric acid .
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 무기산은 클로로황산을 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the inorganic acid may include chlorosulfuric acid.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 카본블랙은 비표면적이 65~78 m2/g, DBP 흡착량이 0.9~1.1 ㎖/g 및 색강도가 90~110 %ITRB인 것일 수 있다.In one example of the present invention, the carbon black may have a specific surface area of 65 to 78 m 2 / g, a DBP adsorption amount of 0.9 to 1.1 ml / g, and a color strength of 90 to 110% ITRB.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 무기산은 질산 및 황산을 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the inorganic acid may include nitric acid and sulfuric acid.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 카본블랙은 비표면적이 110~130 m2/g, DBP 흡착량이 0.42~0.52 ㎖/g 및 색강도가 120~140 %ITRB인 것일 수 있다.In one example of the present invention, the carbon black may have a specific surface area of 110 to 130 m 2 / g, a DBP adsorption amount of 0.42 to 0.52 ml / g, and a color intensity of 120 to 140% ITRB.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 반응은 40~200℃에서 수행되는 것일 수 있다.In one example of the present invention, the reaction may be performed at 40 to 200 ° C.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 단계에서 반응 전과 반응 후의 상기 카본블랙의 색차(ΔE*)는 0.01~0.3일 수 있다.In one example of the present invention, the color difference (? E *) of the carbon black before and after the reaction in the above step may be 0.01 to 0.3.
본 발명은 카본블랙의 표면처리 방법으로 표면처리된 카본블랙을 포함하는 안료 조성물을 제공할 수 있다.The present invention can provide a pigment composition comprising carbon black surface-treated by a method of surface treatment of carbon black.
본 발명은 상기 카본블랙의 표면처리 방법으로 제조되는 색차가 0.01~0.14인 카본블랙 또는 색차가 0.01~0.16인 카본블랙을 제공할 수 있다.The present invention can provide a carbon black having a color difference of 0.01 to 0.14 or a carbon black having a color difference of 0.01 to 0.16, which is produced by the surface treatment method of the carbon black.
본 발명의 카본블랙의 표면개질 방법은 분산 안정성이 우수한 것은 물론, 흑색도도 우수한 특성을 갖는 효과가 있다.The method for modifying the surface of the carbon black of the present invention is not only excellent in dispersion stability, but also has an excellent property of blackness.
또한 본 발명의 카본블랙의 표면개질 방법은 표면개질 효율이 우수하고, 경제적으로 유리하며, 보다 간단한 공정으로 카본블랙의 표면을 개질할 수 있는 효과가 있다.Further, the method for surface modification of carbon black of the present invention is excellent in surface modification efficiency, economically advantageous, and has the effect of modifying the surface of carbon black by a simpler process.
본 발명에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 명세서에서 기재된 효과 및 그 내재적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned in the present invention, the effects described in the specification anticipated by the technical features of the present invention and their inherent effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 카본블랙의 표면처리 방법을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 실시예 1 및 실시예 3의 반응 전 초기 카본블랙의 표면을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)을 이용하여 관찰한 이미지이다.
도 3은 실시예 1의 표면처리된 카본블랙의 표면을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)을 이용하여 관찰한 이미지이다.
도 4는 실시예 3의 표면처리된 카본블랙의 표면을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)을 이용하여 관찰한 이미지이다.
도 5는 실시예 2 및 실시예 4의 반응 전 초기 카본블랙의 표면을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)을 이용하여 관찰한 이미지이다.
도 6은 실시예 2의 표면처리된 카본블랙의 표면을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)을 이용하여 관찰한 이미지이다.
도 7은 실시예 4의 표면처리된 카본블랙의 표면을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)을 이용하여 관찰한 이미지이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a surface treatment method of carbon black according to an embodiment of the present invention.
2 is an image of the surface of the initial carbon black before the reaction of Example 1 and Example 3 observed using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM).
3 is an image of the surface of the surface-treated carbon black of Example 1 observed using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM).
4 is an image of the surface of the surface-treated carbon black of Example 3 observed using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM).
5 is an image of the surface of the initial carbon black before the reaction of Example 2 and Example 4 observed using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM).
6 is an image of the surface of the surface-treated carbon black of Example 2 observed using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM).
7 is an image of the surface of the surface-treated carbon black of Example 4 observed using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM).
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 카본블랙의 표면처리 방법을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method of treating a surface of a carbon black according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.The drawings described in the present invention are provided by way of example so that a person skilled in the art can sufficiently convey the idea of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated drawings, but may be embodied in other forms, and the drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention.
또한 본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.In addition, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used in the present invention have the same meanings as those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, Description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter will be omitted.
또한 본 발명에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것을 의미한다.Also, the singular forms of the terms used in the present invention are intended to include plural forms unless otherwise indicated.
또한 본 발명에서 특별한 언급 없이 불분명하게 사용된 %의 단위는 중량%를 의미한다.Also, units of% used unclearly in the present invention means weight percent.
본 발명의 카본블랙의 표면처리 방법은 카본블랙을 무기산을 포함하는 처리용액에 침지하고 반응시켜 카본블랙의 표면을 카복시화 또는 술폰화하는 단계를 포함한다. 이때 상기 무기산은 염산, 질산, 황산 및 클로로황산 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The method for surface treatment of a carbon black of the present invention includes a step of carburizing or sulfonating the surface of the carbon black by immersing and reacting the carbon black in a treatment solution containing an inorganic acid. The inorganic acid may include one or more selected from hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, chlorosulfuric acid, and the like.
상기 카본블랙은 다양한 종류의 카본블랙이 사용될 수 있으나, 후술하는 비표면적(N2 SA Miltipoint Adsorption), DBP 흡착량(Dibutylphthalate absorption), 색강도(Tint Strength) 특성을 만족하는 카본블랙이 사용되는 것이 친수성 용매에 대한 분산 안정성 및 흑색도 특성을 모두 향상시키기 위한 측면에서 매우 바람직하다. 상기 비표면적은 ASTM D4820에 의거하여 측정된 값을 의미하고, 상기 DBP 흡착량은 ASTM D2414에 의거하여 측정된 값을 의미하며, 상기 색강도는 ASTM D3265에 의거하여 측정된 값을 의미한다.Various types of carbon black may be used for the carbon black, but carbon black that satisfies the following specific surface area (N 2 SA Milpitoint Adsorption), DBP adsorption amount (Dibutylphthalate absorption) and Tint Strength characteristics is used In view of improving both the dispersion stability and the blackness property with respect to the hydrophilic solvent. The specific surface area means a value measured according to ASTM D4820, the DBP adsorption amount means a value measured according to ASTM D2414, and the color intensity means a value measured according to ASTM D3265.
바람직한 일 예로, 상기 카본블랙은 비표면적이 65~78 m2/g, DBP 흡착량이 0.9~1.1 ㎖/g 및 색강도가 90~110 %ITRB인 특성을 만족하는 고전도 카본블랙일 수 있거나, 비표면적이 110~130 m2/g, DBP 흡착량이 0.42~0.52 ㎖/g 및 색강도가 120~140 %ITRB인 특성을 만족하는 고색상 카본블랙일 수 있다.As a preferred example, the carbon black may be a highly conductive carbon black having a specific surface area of 65 to 78 m 2 / g, a DBP adsorption amount of 0.9 to 1.1 ml / g and a color strength of 90 to 110% ITRB, Color carbon black having a specific surface area of 110 to 130 m 2 / g, a DBP adsorption amount of 0.42 to 0.52 ml / g, and a color strength of 120 to 140% ITRB.
본 발명에서 언급되는 “고전도 카본블랙” 및 “고색상 카본블랙”은 다른 정의가 없는 한 각각 상술한 특성을 만족하는 고전도 카본블랙 및 고색상 카본블랙을 의미한다.&Quot; Highly conductive carbon black " and " high color carbon black " referred to in the present invention refer to high-conductivity carbon black and high-color carbon black, respectively, which satisfy the above-mentioned characteristics, unless otherwise defined.
본 발명에서 카본블랙이 고전도 카본블랙 또는 고색상 카본블랙일 경우, 우수한 분산 안정성과 함께, 상기 카복시화 또는 술폰화하는 단계에서 반응 전과 반응 후의 카본블랙의 색차(ΔE*)가 1.1 이하, 구체적으로, 0.01~1.1의 비교적 적절한 흑색도를 가진다.When the carbon black is a high-conductivity carbon black or a high-color carbon black in the present invention, it is preferable that the color difference (? E *) of the carbon black before and after the reaction in the car- boxylation or sulfonation step is 1.1 or less, , And has a relatively good blackness of 0.01 to 1.1.
본 발명에서 언급되는 색차(ΔE*)는 D65 광원 및 10°의 조건으로 측정하여 국제 조명 위원회(Commission Internation ale de I'Eclair age, CIE) 1976 CIE Lab 색차식으로 계산된 값을 의미한다. 구체적으로, 색차 ΔE*는 (ΔL2 + Δa2 + Δb2)1/2로 정의되며, ΔL은 L2(반응 후 카본블랙의 명도) - L1(반응 전 카본블랙의 명도)이고, Δa는 a2(반응 후 카본블랙의 Red-Green) - a1(반응 전 카본블랙의 Red-Green)이며, Δb는 b2(반응 후 카본블랙의 Yellow-Blue) - b1(반응 전 카본블랙의 Yellow-Blue)이다.The color difference (? E *) referred to in the present invention means a value calculated by the International Commission on Illumination (CIE) 1976 CIE Lab colorimetric formula measured under the conditions of a D65 light source and 10 °. Specifically, the color difference ΔE * is defined as (ΔL 2 + Δa 2 + Δb 2 ) 1/2 , ΔL is L 2 (brightness of the carbon black after the reaction) -L 1 (brightness of the carbon black before the reaction) is (Red-Green after the reaction of carbon black) a 2 - a 1 a (reaction Red-Green around the carbon black), Δb is b 2 (Yellow-Blue after the reaction of carbon black) - b 1 (before reaction of carbon black Yellow-Blue).
일반적으로, 우수한 흑색도를 위해서는 입자경이 작은 카본블랙이 유리하나, 물 등의 친수성 용매에 대한 분산 안정성이 떨어지는 종래의 한계가 있었다. 따라서 종래까지는 분산 안정성 향상을 위해 불가피하게 흑색도가 떨어지는 카본블랙을 사용할 수밖에 없는 단점이 있다. 하지만 상술한 바와 같이, 특정 카본블랙 및/또는 특정 무기산을 사용하여 표면처리할 경우, 우수한 분산 안정성과 함께 색도 저하가 실질적으로 거의 없어 본래의 흑색도를 유지할 수 있는 현저한 효과가 구현된다.Generally, carbon black having a small particle diameter is favorable for good blackness, but there is a limit in the prior art in that dispersion stability to a hydrophilic solvent such as water is inferior. Therefore, conventionally, there is a disadvantage that it is inevitable to use carbon black which is inferior in blackness in order to improve dispersion stability. However, as described above, when the surface treatment is carried out using a specific carbon black and / or a specific inorganic acid, there is substantially no decrease in chromaticity with excellent dispersion stability, and a remarkable effect of maintaining the original blackness is realized.
전술한 바와 같이, 카본블랙의 평균입경은 친수성 용매에 대한 분산 안정성과 색도에 영향을 미친다. 본 발명의 표면처리 방법으로 표면처리된 카본블랙의 평균입경은 분산 안정성 및 색도의 저하가 극소화되는 상술한 효과들이 구현될 수 있을 정도의 평균입경을 가지는 것이라면 무방하나, 표면처리된 카본블랙의 분산 안정성 및 흑색도 특성이 모두 효과적으로 향상될 수 있는 측면에서 20~500 nm, 구체적으로 50~200 nm인 것이 바람직하다.As described above, the average particle diameter of the carbon black affects the dispersion stability and the chromaticity of the hydrophilic solvent. The average particle diameter of the carbon black surface-treated by the surface treatment method of the present invention may be such that the dispersion stability and the decrease of the chromaticity are minimized. It is preferably 20 to 500 nm, more preferably 50 to 200 nm in terms of both stability and blackness.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 카본블랙은 고색상 카본블랙이 사용될 경우, 무기산의 종류에 관계없이 적절한 분산 안정성 및 흑색도를 가짐에 따라 무기산의 종류에 따른 제약(흑색도 저하 등)이 없는 효과가 있다.In one example of the present invention, the carbon black has a proper dispersion stability and blackness, regardless of the kind of inorganic acid, when the high-color carbon black is used, It is effective.
바람직한 일 예에 있어서, 상기 무기산은 클로로황산을 포함하거나, 또는 질산 및 황산을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 사용되는 무기산은 염산, 질산, 황산 및 클로로황산 등의 다양한 무기산이 사용될 수 있으나, 보다 우수한 분산 안정성 및 흑색도를 위한 측면에서 상기 무기산으로 클로로황산이 사용되거나, 또는 질산 및 황산을 포함하는 혼합산이 사용되는 것이 좋다. 이를 만족할 경우, 표면처리된 카본블랙은 반응 전 카본블랙과 비교하여 색차(색도 변화)가 보다 극소화될 수 있다.In a preferred embodiment, the inorganic acid comprises chlorosulfuric acid, or may comprise nitric acid and sulfuric acid. The inorganic acid used in the present invention may be various inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and chlorosulfuric acid, but chlorosulfuric acid may be used as the inorganic acid in view of better dispersion stability and blackness, It is preferable to use a mixed acid including sulfuric acid. When this is satisfied, the surface treated carbon black can be further minimized in color difference (chromaticity change) as compared with the pre-reaction carbon black.
특히 클로로황산이 무기산으로 사용될 경우, 추가적인 용매 없이도 과도한 표면 침식에 대한 부작용을 방지할 수 있는 동시에 표면의 술폰화기 도입량이 현저히 향상될 수 있다. 예컨대 클로로황산으로 표면처리된 카본블랙 표면의 황 함량(atomic%)은 카본블랙 전체 원자량에 대하여 5~8%일 수 있다. 상기 클로로황산은 실질적으로 100% 농도의 클로로황산이 사용되는 것이 표면의 술폰화기 도입량을 보다 현저히 향상시킬 수 있는 측면에서 바람직하다. 또한 경우에 따라 추가적인 용매가 사용될 수 있다. 즉, 클로로황산 및 용매를 포함하는 용액이 무기산으로 사용될 수 있으며, 이 경우, 상기 용액 내의 클로로황산의 농도는 카본블랙의 표면에 술폰화기가 도입될 수 있을 정도라면 무방하며, 예컨대 50~98% 중량%일 수 있다.Particularly, when chlorosulfuric acid is used as an inorganic acid, side effects against excessive surface erosion can be prevented without additional solvent, and the amount of introduced sulfonyl group on the surface can be remarkably improved. For example, the sulfur content (atomic%) of the surface of the carbon black surface treated with chlorosulfuric acid may be 5 to 8% based on the total atomic weight of the carbon black. It is preferable that chlorosulfuric acid is used at a substantially 100% concentration of chlorosulfuric acid in view of the fact that the amount of introduced sulfonyl group of the surface can be significantly improved. Additional solvents may also be used, if desired. That is, a solution containing chlorosulfuric acid and a solvent may be used as an inorganic acid. In this case, the concentration of chlorosulfuric acid in the solution may be such that a sulfonation group can be introduced to the surface of the carbon black, for example, 50 to 98% % ≪ / RTI >
또한 클로로황산이 무기산으로 사용될 경우, 높은 술폰화기 도입량에 따른 우수한 분산 안정성과 함께, 카본블랙의 종류에 관계없이 우수한 흑색도를 구현할 수 있는 효과가 있다. 예컨대 색차(색도 변화)가 0.3 이하, 구체적으로 0.01~0.3으로 색도의 변화가 실질적으로 거의 없는 매우 우수한 흑색도를 가진다.In addition, when chlorosulfuric acid is used as an inorganic acid, it has an excellent dispersion stability depending on the amount of introduction of a high sulfonating group and an excellent blackness regardless of the type of carbon black. For example, a chromaticity (chromaticity change) of 0.3 or less, specifically 0.01 to 0.3, and substantially no change in chromaticity.
뿐만 아니라 클로로황산이 무기산으로 사용될 경우, 우수한 분산 안정성 및 우수한 흑색도는 물론, 82~90%의 반응 수율로서 질산 및 황산이 사용된 경우와 비교하여 반응 수율이 보다 향상되는 효과가 있다.In addition, when chlorosulfuric acid is used as an inorganic acid, the reaction yield is further improved as compared with the case where nitric acid and sulfuric acid are used at a reaction yield of 82 to 90% as well as excellent dispersion stability and excellent blackness.
보다 바람직한 일 예에 있어서, 무기산으로 클로로황산이 사용되고, 카본블랙으로 고전도 카본블랙이 사용되는 것이 매우 좋다. 이를 만족할 경우, 우수한 분산 안정성과 함께, 색차(ΔE*)가 0.14 이하, 구체적으로, 0.13 이하, 보다 구체적으로 0.01~0.13으로 색도의 변화가 실질적으로 없는 매우 우수한 흑색도를 가진다.In a more preferred example, it is very preferable that chlorosulfuric acid is used as the inorganic acid and high-conductivity carbon black is used as the carbon black. When it is satisfied, it has a very excellent blackness with substantially no change in chromaticity, with excellent dispersion stability and a color difference (ΔE *) of 0.14 or less, specifically 0.13 or less, more specifically 0.01 to 0.13.
상기 무기산으로 질산 및 황산을 포함하는 혼합산이 사용될 경우, 이들의 혼합비는 크게 제한되지 않으며, 예컨대 질산과 황산의 중량비가 100:10~80으로 사용될 수 있다. 상기 혼합산은 용매를 더 포함하는 혼합산 용액으로 사용될 수 있으며, 상기 용액 내의 혼합산의 농도는 카본블랙의 표면에 카복시기 또는 술폰화기가 도입될 수 있을 정도라면 무방하며, 예컨대 50~98% 중량%일 수 있다.When a mixed acid including nitric acid and sulfuric acid is used as the inorganic acid, the mixing ratio thereof is not particularly limited, and for example, the weight ratio of nitric acid and sulfuric acid may be 100: 10 to 80. The mixed acid may be used as a mixed acid solution further comprising a solvent. The concentration of the mixed acid in the solution may be such that a carboxy group or a sulfonated group can be introduced to the surface of the carbon black, for example, 50 to 98% %. ≪ / RTI >
본 발명의 일 예에 있어서, 질산 및 황산을 포함하는 혼합산을 사용할 경우에, 상기 카복시화 또는 술폰화하는 단계에서 카본블랙에 상기 무기산을 반응시킨 이후 염기로 처리하는 단계가 더 수행될 수 있다. 이때 상기 염기는 크게 제한되지 않으며, 예컨대 수산화나트륨, 수산화칼륨, 중탄산칼슘 등의 알칼리 또는 알칼리토 금속의 염, 암모니아 등의 염기성 질소 화합물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.In one example of the present invention, in the case of using a mixed acid comprising nitric acid and sulfuric acid, the step of reacting the inorganic acid with carbon black in the step of car- boxylation or sulfonation and then treating with a base may be further performed . At this time, the base is not particularly limited, and may include any one or two or more selected from alkali or alkaline earth metal salts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium bicarbonate, and basic nitrogen compounds such as ammonia.
보다 바람직한 일 예에 있어서, 무기산으로 질산 및 황산이 사용되고, 카본블랙으로 고색상 카본블랙이 사용되는 것이 매우 좋다. 이를 만족할 경우, 우수한 분산 안정성과 함께, 색차(ΔE*)가 0.16 이하, 구체적으로, 0.15 이하, 보다 구체적으로 0.01~0.15로 색도의 변화가 실질적으로 거의 없는 매우 우수한 흑색도를 가진다.In a more preferred example, it is very preferable that nitric acid and sulfuric acid are used as inorganic acids and high-color carbon black is used as carbon black. When satisfying this requirement, it has an excellent blackness of substantially no change in chromaticity, with excellent dispersion stability and a color difference (ΔE *) of 0.16 or less, specifically 0.15 or less, more specifically 0.01 to 0.15.
상기 무기산을 포함하는 처리용액은 추가적인 용매를 더 포함할 수 있다. 용매의 사용량은 카복시화 또는 술폰화가 될 수 있을 정도라면 무방하며, 무기산의 pH 및 종류에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예컨대 무기산의 농도가 50~98%가 되도록 용매가 추가 혼합되어 사용될 수 있다.The treatment solution comprising the inorganic acid may further comprise an additional solvent. The amount of the solvent to be used may be appropriately adjusted depending on the pH and type of the inorganic acid, as long as it can be carboxylated or sulfonated. For example, a solvent may be further mixed and used so that the concentration of the inorganic acid is 50 to 98%.
본 발명에서 언급하는 용매는 무기산이 용해될 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 물, C1-C3의 알코올, 아세톤, 톨루엔, 헥산, 헵탄, 메틸에틸케톤, 에틸락테이트, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 및 글리세린 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The solvent referred to in the present invention is not particularly limited as long as it is a substance in which inorganic acid can be dissolved, and examples thereof include water, a C1-C3 alcohol, acetone, toluene, hexane, heptane, methyl ethyl ketone, ethyl lactate, Glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, glycerin, and the like.
상기 카복시화 또는 술폰화하는 단계에서의 반응 온도는 카본블랙의 표면에 카복시화 또는 술폰화 반응이 진행될 수 있을 정도라면 무방하며, 예컨대 5~200℃일 수 있다.The reaction temperature in the step of car- boxylation or sulfonation may be as long as it can carry out a carboxylation or sulfonation reaction on the surface of the carbon black, for example, 5 to 200 ° C.
바람직한 일 예에 있어서, 무기산으로 클로로황산이 사용되는 경우, 상기 반응 온도는 30~90℃, 보다 구체적으로 40~80℃인 것이 열화에 의한 과도한 표면 침식을 방지함과 함께 카본블랙의 표면에 카복시기 또는 술폰화기의 도입량을 더 증가시킬 수 있는 측면에서 바람직하다.In a preferred example, when chlorosulfuric acid is used as the inorganic acid, the reaction temperature is 30 to 90 ° C, more specifically 40 to 80 ° C, to prevent excessive surface erosion due to deterioration, In view of the fact that the introduction amount of the group or the sulfonated group can be further increased.
또한 무기산으로 질산 및 황산을 포함하는 혼합산이 사용되는 경우, 상기 반응 온도는 100~150℃인 것이 카본블랙의 표면에 카복시기 또는 술폰화기의 도입량을 더 증가시킬 수 있는 측면에서 바람직하다.When a mixed acid containing nitric acid and sulfuric acid is used as the inorganic acid, the reaction temperature is preferably 100 to 150 ° C in view of increasing the introduction amount of the carboxyl group or the sulfonated group onto the surface of the carbon black.
상기 카복시화 또는 술폰화하는 단계에서의 반응 시간은 카본블랙의 표면에 카복시화 또는 술폰화 반응이 진행될 수 있을 정도라면 크게 제한되지 않으며, 예컨대 1~5 시간일 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예일 뿐, 적절히 조절될 수 있는 사항이므로, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The reaction time in the step of car- boxylation or sulfonation is not particularly limited as far as the car- boxylation or sulfonation reaction can proceed on the surface of the carbon black, and may be, for example, 1 to 5 hours. However, this is only a specific example, and it can be appropriately adjusted, and therefore, the present invention is not limited thereto.
상기 카복시화 또는 술폰화하는 단계에서 카본블랙을 처리용액에 침지할 시, 카본블랙과 처리용액의 중량비는 카본블랙의 표면에 처리용액이 접촉하여 반응할 수 있을 정도 이상이라면 무방하므로, 적절히 조절될 수 있다.When the carbon black is immersed in the treatment solution in the carboxy- lization or sulfonation step, the weight ratio of the carbon black and the treatment solution may be more than enough to allow the treatment solution to react with the surface of the carbon black, .
본 발명의 표면처리 방법으로 표면처리된 카본블랙의 표면은 100~1,000 μequ/g의 전산성기를 가질 수 있다.The surface of the carbon black surface-treated by the surface treatment method of the present invention may have a total acid number of 100 to 1,000 μequ / g.
본 발명의 표면처리 방법으로 표면처리된 카본블랙은 플라스틱, 고무, 페인트, 잉크, TFT-LCD, 핸드폰 등의 디스플레이 등, 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 고흑색도가 요구되는 안료로서 사용될 수 있다.The carbon black surface-treated by the surface treatment method of the present invention can be used for various purposes such as display of plastic, rubber, paint, ink, TFT-LCD, mobile phone, etc., .
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the present invention is described in more detail with reference to the following Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following Examples.
고전도 카본블랙(비표면적 71.6 m2/g, DBP 흡착량 1.019 ㎖/g, 색강도 103.3 %ITRB, 평균입경 90 nm) 10 g을 클로로황산 70 ㎖에 서서히 첨가하였다. 반응액의 온도를 60℃까지 승온 유지하면서 3 시간 동안 가열 교반하였다. 반응액을 상온(23℃)으로 식힌 후 얼음에 반응액을 적가하여 결정을 석출 시켰다. 석출된 결정을 여과하여 물로 5 회에 걸쳐 씻은 후 건조하여 84% 수율로 술폰화 표면처리된 카본블랙을 얻었다. 이의 표면처리 방법은 간략하게 도 1에 도시하였다.10 g of highly conductive carbon black (specific surface area 71.6 m 2 / g, DBP adsorption amount 1.019 ml / g, color intensity 103.3% ITRB, average particle diameter 90 nm) was gradually added to 70 ml of chlorosulfuric acid. The reaction solution was heated and stirred for 3 hours while maintaining the temperature of the reaction solution at 60 캜. The reaction solution was cooled to room temperature (23 ° C), and the reaction solution was added dropwise to ice to precipitate crystals. The precipitated crystals were filtered, washed with water 5 times, and dried to obtain sulfonated surface-treated carbon black in 84% yield. The surface treatment method thereof is briefly shown in Fig.
상기 표면처리된 카본블랙의 물성은 아래와 같은 측정 방법을 통해 측정하여 그 결과를 하기 표 1 내지 표 3에 도시하였다.The physical properties of the surface-treated carbon black were measured by the following measuring methods, and the results are shown in Tables 1 to 3 below.
색차 측정은, 상기 표면처리된 카본블랙(이하, “측정시료”라 함) 10 g을 석영셀에 넣은 다음 석영셀을 바이브레이터 기기를 1 분간 분산시킨 다음 색차 측정기기(Spectroflash 500)에 장착하였다. 표면처리 전 카본블랙을 표준물질로 하여 측정시료를 분광램프(D65 광원)를 사용하여 3 번 반복하여 측정한 색차의 평균값을 산출하여 이의 결과를 표 1에 도시하였다.The chrominance measurement was carried out by placing 10 g of the surface-treated carbon black (hereinafter referred to as " measurement sample ") into a quartz cell, dispersing the quartz cell in a vibrator apparatus for 1 minute, and mounting it on a color difference measuring apparatus (Spectroflash 500). The carbon black was used as a standard material before the surface treatment, and the measurement sample was repeated three times using a spectral lamp (D65 light source), and the average value of the color differences measured was calculated.
분산안정성 측정은, 상기 표면처리된 카본블랙(이하, “측정시료”라 함) 0.1 g과 물 99.9 g을 100 ㎖ 유리병에 넣은 다음 바이브레이터 기기를 사용하여 1 분간 분산시켰다. 상기 유리병의 뚜껑을 닫고 실온(23℃)에서 1, 7, 30 일 동안 보존한 후 측정시료의 분산액 상태를 하기 표 2의 평가기준에 따라 평가하였다.In the dispersion stability measurement, 0.1 g of the surface-treated carbon black (hereinafter referred to as " measurement sample ") and 99.9 g of water were placed in a 100 ml glass bottle and dispersed for 1 minute using a vibrator apparatus. The lid of the glass bottle was closed and stored at room temperature (23 ° C) for 1, 7, and 30 days, and the dispersion state of the test sample was evaluated according to the evaluation criteria shown in Table 2 below.
원소분석 측정은, 원소분석기(Thermo Scientific FLASH-2000 Organic Elemental Analyzer)를 이용하여 원소분석(EA)을 실시하여 그 결과를 하기 표 3에 도시하였다.Elemental analysis was performed by elemental analysis (EA) using an elemental analyzer (Thermo Scientific FLASH-2000 Organic Elemental Analyzer), and the results are shown in Table 3 below.
또한 반응 전 카본블랙을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)으로 관찰하여 그 이미지를 도 2에 도시하였으며, 상기 표면처리된 카본블랙을 같은 방법으로 관찰하여 그 이미지를 도 3에 도시하였다.FIG. 2 shows an image of the carbon black before the reaction was observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The surface-treated carbon black was observed in the same manner, 3 is shown.
고전도 카본블랙 대신 고색상 카본블랙(비표면적 122.3 m2/g, DBP 흡착량 0.471 ㎖/g, 색강도 131.2 %ITRB, 평균입경 90 nm)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 87% 수율로 술폰화 표면처리된 카본블랙을 얻었다. 또한 실시예 1과 동일한 측정 방법으로 상기 카본블랙을 측정하였으며, 이의 결과는 하기 표 1 내지 표 3에 도시되어 있다.The procedure of Example 1 was repeated except that high-grade carbon black (specific surface area 122.3 m 2 / g, DBP adsorption amount 0.471 ml / g, color intensity of 131.2% ITRB, average particle diameter 90 nm) To obtain a sulfonated surface-treated carbon black at a yield of 87%. The carbon black was measured by the same measuring method as in Example 1, and the results are shown in Tables 1 to 3 below.
또한 반응 전 카본블랙을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)으로 관찰하여 그 이미지를 도 5에 도시하였으며, 상기 표면처리된 카본블랙을 같은 방법으로 관찰하여 그 이미지를 도 6에 도시하였다.The carbon black before the reaction was observed with a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM), and the image thereof was shown in FIG. 5. The surface-treated carbon black was observed by the same method, Is shown in Fig.
고전도 카본블랙 10 g을 60% 농도의 질산 수용액 110 ㎖ 및 95% 농도의 황산 수용액 40 ㎖을 포함하는 용액에 서서히 첨가하였다. 반응액을 110℃로 승온 유지하면서 3 시간 더 가열 교반하였다. 반응액을 상온(23℃)으로 식힌 후 10% 농도의 NaOH 수용액 45 ㎖에 반응액을 적하하여 1 시간 동안 교반하였다. 반응액을 여과 및 건조 하여 82% 수율로 카복시화 표면처리된 카본블랙을 얻었다. 이의 표면처리 방법은 간략하게 도 1에 도시하였다.10 g of high conductivity carbon black was slowly added to a solution containing 110 ml of a 60% strength aqueous nitric acid solution and 40 ml of a 95% strength sulfuric acid aqueous solution. The reaction solution was heated and stirred for further 3 hours while the temperature was raised to 110 캜. The reaction solution was cooled to room temperature (23 ° C), and the reaction solution was added dropwise to 45 ml of a 10% aqueous NaOH solution and stirred for 1 hour. The reaction solution was filtered and dried to obtain a carboxyated surface-treated carbon black at a yield of 82%. The surface treatment method thereof is briefly shown in Fig.
또한 실시예 1과 동일한 측정 방법으로 상기 카본블랙을 측정하였으며, 이의 결과는 하기 표 1 내지 표 3에 도시되어 있다.The carbon black was measured by the same measuring method as in Example 1, and the results are shown in Tables 1 to 3 below.
또한 상기 표면처리된 카본블랙을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)으로 관찰하여 그 이미지를 도 4에 도시하였다.The surface-treated carbon black was observed with a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) and its image is shown in FIG.
고전도 카본블랙 대신 실시예 2의 고색상 카본블랙을 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 수행하여 78% 수율로 술폰화 표면처리된 카본블랙을 얻었다. 또한 실시예 3과 동일한 측정 방법으로 상기 카본블랙을 측정하였으며, 이의 결과는 하기 표 1 내지 표 3에 도시되어 있다.Carbon black having sulfonated surface treatment was obtained in 78% yield in the same manner as in Example 3, except that the high-color carbon black of Example 2 was used instead of the high-conductivity carbon black. The carbon black was measured by the same measuring method as in Example 3, and the results are shown in Tables 1 to 3 below.
또한 상기 표면처리된 카본블랙을 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)으로 관찰하여 그 이미지를 도 7에 도시하였다.The surface-treated carbon black was observed with a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) and its image is shown in FIG.
평가기준 : A(침전 없이 모두 안정적으로 분산됨), B(일부의 침전이 있으나 가볍게 흔들면 원상태로 돌아감)Assessment criteria: A (stable dispersion of all without sedimentation), B (some sedimentation, but gently shaking to return to normal condition)
표 1 내지 표 3에서와 같이, 표면 친수화 반응 원료로 질산 및 황산이 사용되고 고색상 카본블랙이 사용된 실시예 4의 경우, 분산 안전성이 우수하였으며, 색차가 0.15 이하로 흑색도가 매우 우수하였다. 반면, 표면 친수화 반응 원료로 질산 및 황산이 사용되고 고전도 카본블랙이 사용된 실시예 3의 경우, 술폰기 도입량은 높으나, 색차가 0.9 이상으로 흑색도가 매우 떨어졌으며, 분산 안정성도 상대적으로 더 떨어졌다. 즉, 질산 및 황산으로 고전도 카본블랙을 표면처리할 경우, 흑색도가 현저히 떨어짐을 알 수 있다.As shown in Tables 1 to 3, in Example 4 in which nitric acid and sulfuric acid were used as the raw material for surface hydrophilizing and high color carbon black was used, the dispersion stability was excellent and the blackness was excellent with a color difference of 0.15 or less . On the other hand, in the case of Example 3 in which nitric acid and sulfuric acid were used as the surface hydrophilizing reaction raw material and high-conductivity carbon black was used, the amount of introduced sulfone groups was high, but the chromaticity was 0.9 or more and the degree of blackness was very poor. fell. That is, when the high-conductivity carbon black is surface-treated with nitric acid and sulfuric acid, the blackness is remarkably decreased.
따라서 표면 친수화 반응 원료로 질산 및 황산이 사용될 경우, 카본블랙은 고색상 카본블랙이 사용되는 것이 우수한 분산 안정성 및 우수한 흑색도 특성을 모두 양립할 수 있어 바람직함을 알 수 있다.Therefore, when nitric acid and sulfuric acid are used as the surface hydrophilizing reaction raw material, it can be seen that carbon black is preferably used because high-color carbon black can be used in both dispersion stability and excellent blackness.
한편, 표면 친수화 반응 원료로 클로로황산이 사용된 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 표 1로부터 색차가 0.3 미만으로 흑색도가 매우 우수하고, 표 3에서 황의 함량이 높은 것으로부터 카본블랙 표면의 술폰기 도입량이 높으며, 표 2로부터 분산 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히 클로로황산으로 표면처리된 고전도 카본블랙은 색차가 0.13 이하로 흑색도가 보다 더 우수한 것을 알 수 있다.On the other hand, in the case of Examples 1 and 2 in which chlorosulfuric acid was used as the surface hydrophilizing reaction raw material, the color difference was less than 0.3 from Table 1 and the blackness was excellent, and from the high sulfur content in Table 3, , And it is confirmed from Table 2 that the dispersion stability is excellent. Particularly, it can be seen that the high-conductivity carbon black surface-treated with chlorosulfuric acid has a color difference of 0.13 or less and a better blackness.
또한 반응 수율에 있어서도, 표면 친수화 반응 원료로 클로로황산이 사용될 경우, 반응 수율이 84% 이상으로 질산 및 황산이 사용된 경우(82% 이하)와 비교하여 보다 높았다.Also, the reaction yield was higher when chlorosulfuric acid was used as the surface hydrophilizing reaction raw material, compared to when the reaction yield was 84% or more and nitric acid and sulfuric acid were used (82% or less).
상술한 바와 같이, 높은 반응 수율, 높은 친수기 도입량에 따른 우수한 분산 안정성 및 우수한 흑색도를 위해서는, 표면 친수화 반응 원료로 클로로황산이 가장 바람직함을 확인하였다. 이에 따라 클로로황산을 사용하여 카본블랙을 표면처리하는 것이 안료로서 분산 안정성 및 흑색도 특성에서 매우 우수함을 확인하였다.As described above, it has been confirmed that chlorosulfuric acid is most preferable as a surface hydrophilizing reaction raw material for high reaction yield, excellent dispersion stability depending on the amount of introduction of a high hydrophilic group, and excellent blackness. Thus, it was confirmed that surface treatment of carbon black using chlorosulfuric acid was excellent in dispersion stability and blackness as a pigment.
Claims (10)
상기 단계에서 반응 전과 반응 후의 카본블랙의 색차(ΔE*)가 0.16 이하인 것을 특징으로 하는 카본블랙의 표면처리 방법.Carbon black having a DBP adsorption amount of 0.42 to 0.52 ml / g is immersed and reacted in a treatment solution containing an inorganic acid including nitric acid and sulfuric acid to carboxylate or sulfonate the surface of the carbon black,
Wherein the color difference (? E *) of the carbon black before and after the reaction in the above step is 0.16 or less.
상기 카본블랙은 비표면적이 110~130 m2/g이고 색강도가 120~140 %ITRB인 카본블랙의 표면처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the carbon black has a specific surface area of 110 to 130 m 2 / g and a color intensity of 120 to 140% ITRB.
상기 반응은 40~200℃에서 수행되는 것인 카본블랙의 표면처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the reaction is carried out at 40 to 200 占 폚.
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