KR102576324B1 - Dispersion of zirconia nanoparticles composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지르코니아 나노 입자 분산액에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 지르코니아 나노 입자를 포함하는 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 준비하는 단계;및 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계;를 포함하고, 상기 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계에서 일정 조건을 만족하여 우수한 특성을 구현할 수 있는, 지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법 및 이를 통해 제조된 지르코니아 나노 입자 분산액에 관한 것이다.The present invention relates to a zirconia nanoparticle dispersion, and more specifically, includes preparing a solution containing zirconia powder containing zirconia nanoparticles and a dispersant; and dispersing the solution using a bead mill. It relates to a method for producing a zirconia nanoparticle dispersion that can realize excellent properties by satisfying certain conditions in the step of dispersing the solution using the bead mill, and to a zirconia nanoparticle dispersion produced thereby.
Description
본 발명은 지르코니아 나노 입자 분산액 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to zirconia nanoparticle dispersion compositions.
광학적으로 투명한 고분자 재료는 낮은 비용과 양호한 가공성, 가시광 영역에서의 높은 투과율 때문에 광학적 코팅과 광전자 소재로 널리 사용되고 있다. 최근에는 고굴절의 투명한 소재가 광학 필터, 렌즈, reflector, optical waveguide, antireflection films, solar cell 및 light emitting diodes(LEDs)의 소재로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 고분자는 굴절률(n)이 1.3~1.7으로 고분자 재료만을 사용하기 어렵기 때문에 고굴절률을 지니는 무기소재(n=1.5~2.7)를 고분자에 혼합하여 분산시키는 연구가 진행되고 있다.Optically transparent polymer materials are widely used as optical coatings and optoelectronic materials due to their low cost, good processability, and high transmittance in the visible light region. Recently, high-refractive transparent materials are being used as materials for optical filters, lenses, reflectors, optical waveguides, antireflection films, solar cells, and light emitting diodes (LEDs). However, since these polymers have a refractive index (n) of 1.3 to 1.7, it is difficult to use only polymer materials, so research is being conducted to mix and disperse inorganic materials with a high refractive index (n = 1.5 to 2.7) into the polymer.
고굴절 무기소재로 사용되는 물질은 TiO2(n=2.5~2.7), ZrO2(n=2.1~2.2), ZnO(n=2.0), SnO2(n=2.0), SiO2(n=1.5)와 같은 물질들이 일반적으로 사용되고 있다. 특히, TiO2는 높은 굴절률을 가지며, 독성이 없고, 가격이 저렴하기 때문에 가장 보편적으로 사용되고 있는 고굴절 무기소재이다. 그러나, TiO2는 필름으로 제조하는 경우에 노란색을 띠고 있으며, TiO2의 함량이 증가할수록 분산 정도를 나타내는 아베수(Abbe number)가 감소하기 때문에 상업적으로 사용하기 제한적이라는 단점을 가지고 있다. 특히, TiO2의 경우, 필름 제조시 황변 현상이 나타나고 이로 인해 디스플레이에 적용할 경우, 색감이 저하되고 시인성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 다른 고굴절 무기소재 ZnO, SnO2, SiO2등은 굴절률이 현저히 떨어지고, 가격이 비싸다는 단점을 갖는다.Materials used as high refractive index inorganic materials are TiO 2 (n=2.5~2.7), ZrO 2 (n=2.1~2.2), ZnO (n=2.0), SnO 2 (n=2.0), SiO 2 (n=1.5) Materials such as are commonly used. In particular, TiO 2 is the most commonly used high refractive index inorganic material because it has a high refractive index, is non-toxic, and is inexpensive. However, TiO 2 has a yellow color when manufactured into a film, and as the content of TiO 2 increases, the Abbe number, which indicates the degree of dispersion, decreases, which limits its commercial use. In particular, in the case of TiO 2 , a yellowing phenomenon occurs during film production, which causes problems such as deterioration in color and visibility when applied to displays. In addition, other high refractive index inorganic materials such as ZnO, SnO 2 , and SiO 2 have the disadvantage of having a significantly low refractive index and being expensive.
또한, 고굴절 무기소재를 포함한 고분자 복합체를 제조하기 위해서는 높은 함량의 고굴절 무기소재를 포함하는 것이 필요하다. 일반적으로 고굴절 무기물 졸은 수용액 상에서 고굴절을 지니는 무기물 전구체에 촉매를 첨가하여 교반을 통해 제조하고 있으며, 이러한 고굴절의 졸은 상이 불안정하고 불투명도가 발생할 뿐만 아니라 고함량의 무기물을 첨가하기에도 어려움이 있으며, 이로 인해 균일한 막을 제조하기에 어려움이 있다.Additionally, in order to manufacture a polymer composite containing a high refractive index inorganic material, it is necessary to include a high content of the high refractive index inorganic material. In general, high refractive index inorganic sols are manufactured by adding a catalyst to an inorganic precursor with high refractive index in an aqueous solution and stirring it. Such high refractive sols not only have an unstable phase and cause opacity, but also make it difficult to add a high content of inorganic materials. Because of this, it is difficult to manufacture a uniform film.
따라서, 투명한 고굴절 광학재료를 합성하기 위하여 고굴절 무기소재가 유기고분자에 효과적으로 분산된 유-무기 복합제의 제조 공정 개발에 대한 연구가 필요하다.Therefore, in order to synthesize transparent high-refractive optical materials, research is needed on the development of a manufacturing process for organic-inorganic composites in which high-refractive inorganic materials are effectively dispersed in organic polymers.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 가시광선 영역의 파장에서 투과율이 우수한 지르코니아 나노 입자 분산액 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide a zirconia nanoparticle dispersion with excellent transmittance in the visible light range and a method for manufacturing the same.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시예에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법은, 지르코니아 나노 입자를 포함하는 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 및 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계;를 포함하고, 상기 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계에서 하기 수학식 1의 조건을 만족하는 것이다.A method for producing a zirconia nanoparticle dispersion according to an embodiment of the present invention includes preparing a solution containing zirconia powder containing zirconia nanoparticles and a dispersant; and dispersing the solution using a bead mill. In the step of dispersing the solution using the bead mill, the conditions of Equation 1 below are satisfied.
[수학식 1][Equation 1]
MF(g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2MF (g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2
(상기 MF는 단위시간당 질량속(mass flux)이고, 상기 RS는 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed)이며, 상기 BS는 비드의 크기(Bead Size)이고, 상기 P는 패스 회수(pass number)이다.)(MF is the mass flux per unit time, RS is the speed of the bead mill rotor (Rotor Speed), BS is the bead size, and P is the pass number. .)
일 측면에 따르면, 상기 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계에서 하기 수학식 2의 조건을 만족하는 것일 수 있다.According to one aspect, the condition of Equation 2 below may be satisfied in the step of dispersing the solution using the bead mill.
[수학식 2][Equation 2]
MF(g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.1MF (g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.1
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자를 포함하는 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 준비하는 단계는, 지르코늄 전구체에 알칼리성 완충용액을 첨가하여 지르코늄 겔 분산액을 준비하는 단계; 상기 지르코늄 겔 분산액으로부터 지르코니아를 수열합성하여, 지르코니아를 포함하는 졸을 제조하는 단계; 상기 지르코니아를 포함하는 졸을 건조하여 지르코니아 분말을 제조하는 단계; 및 분산증진성 첨가제를 포함하는 용액에 상기 지르코니아 분말을 첨가하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, preparing a solution containing zirconia powder containing the zirconia nanoparticles and a dispersant includes preparing a zirconium gel dispersion by adding an alkaline buffer solution to a zirconium precursor; Hydrothermal synthesis of zirconia from the zirconium gel dispersion to prepare a sol containing zirconia; Preparing zirconia powder by drying the sol containing zirconia; and adding the zirconia powder to a solution containing a dispersion enhancing additive.
일 측면에 따르면, 상기 지르코늄 전구체는, 지르코늄 아세테이트(Zr x +ㆍxCH3COOH), 지르코늄 하이드록사이드(Zr(OH)4), 염화지르코늄(ZrCl2), 옥시염화지르코늄(ZrOCl2), 지르코닐 클로라이드 옥타하이드레이트(ZrOCl2ㆍ8H2O), 지르코늄 테트라클로라이드(ZrCl4), 지르코늄나이트레이트(ZrO(NO3)2), 지르코늄설페이트(Zr(SO4)2), 탄산 지르코늄 암모늄(NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2], 탄산지르코늄칼륨K2[Zr(CO3)2(OH)2], 지르코닐 나이트레이트 하이드레이트(ZrO(NO3)2ㆍxH2O), 지르코늄(IV)tert-부톡사이드(Zr(OC4H9)4, ZrTB) 및 옥시초산지르코늄(ZrOa(CH3COO)b)(a는 0<a<2이고, b는 0<b<4이고, 2a+b=4를 만족함)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect , the zirconium precursor is zirconium acetate ( Zr Zirconyl chloride octahydrate (ZrOCl 2 ㆍ8H 2 O), zirconium tetrachloride (ZrCl 4 ), zirconium nitrate (ZrO(NO 3 ) 2 ), zirconium sulfate (Zr(SO 4 ) 2 ), ammonium zirconium carbonate (NH 4 ) 2 [Zr(CO 3 ) 2 (OH) 2 ], potassium zirconium carbonate K 2 [Zr(CO 3 ) 2 (OH) 2 ], zirconyl nitrate hydrate (ZrO(NO 3 ) 2 ㆍ x H 2 O), zirconium(IV) tert -butoxide (Zr(OC 4 H 9 ) 4 , ZrTB) and zirconium oxyacetate (ZrO a (CH 3 COO) b ) (a is 0<a<2, b is 0 <b<4 and satisfies 2a+b=4).
일 측면에 따르면, 상기 지르코늄 겔 분산액으로부터 지르코니아를 수열합성하여, 지르코니아를 포함하는 졸을 제조하는 단계 이전에 세정 단계;를 더 포함하고, 상기 세정단계는 한외여과막법, 여과분리법, 원심분리여과법 및 이온교환수지법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방법으로 수행되는 것일 수 있다.According to one aspect, the step of hydrothermal synthesis of zirconia from the zirconium gel dispersion to prepare a sol containing zirconia further includes a washing step, wherein the washing step includes ultrafiltration membrane method, filtration separation method, centrifugal filtration method, and It may be performed by at least one method selected from the group consisting of ion exchange resin method.
일 측면에 따르면, 상기 수열합성은, 150 ℃ 내지 280 ℃의 온도에서 1 시간 내지 24 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the hydrothermal synthesis may be performed at a temperature of 150°C to 280°C for 1 hour to 24 hours.
일 측면에 따르면, 상기 분산증진성 첨가제는, 구연산모노하이트레이트, 트리암모늄시트레이트, 트리포타슘시트레이트, 트리소듐시트레이트, 소듐헥사메타포스페이트 및 탄닌산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the dispersion enhancing additive may include at least one selected from the group consisting of citric acid monohydrate, triammonium citrate, tripotasium citrate, trisodium citrate, sodium hexametaphosphate, and tannic acid. there is.
본 발명의 일 실시예에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액은, 분산제; 및 상기 분산제에 분산된 지르코니아 나노 입자;를 포함하고, 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm 및 750 nm에 해당하는 각각의 파장을 조사했을 때의 빛 투과율의 평균이 57 % 이상인 것이다.The zirconia nanoparticle dispersion according to an embodiment of the present invention includes a dispersant; and zirconia nanoparticles dispersed in the dispersant; and light transmittance when irradiated at respective wavelengths corresponding to 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, and 750 nm. The average is over 57%.
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자 분산액은 본 발명의 일 실시예에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.According to one aspect, the zirconia nanoparticle dispersion may be prepared according to the method for producing a zirconia nanoparticle dispersion according to an embodiment of the present invention.
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자 분산액에 분산되어 있는 지르코니아 나노 입자의 50% 누적치 평균 입경(D50)은 10 nm 이하인 것일 수 있다.According to one aspect, the 50% cumulative average particle diameter (D50) of the zirconia nanoparticles dispersed in the zirconia nanoparticle dispersion may be 10 nm or less.
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자 분산액의 고형분 함량은 10 중량% 내지 50 중량%인 것일 수 있다.According to one aspect, the solid content of the zirconia nanoparticle dispersion may be 10% by weight to 50% by weight.
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 분산액 조성물의 점도는 10 cPs 이하인 것일 수 있다.According to one aspect, the viscosity of the zirconia dispersion composition may be 10 cPs or less.
본 발명에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법에 따르면,비드밀 분산 시 하기 수학식 1의 조건을 만족함으로써, 가시광선 영역의 파장에서 투과율이 우수한 지르코니아 나노 입자 분산액을 구현할 수 있다.According to the method for producing a zirconia nanoparticle dispersion according to the present invention, a zirconia nanoparticle dispersion with excellent transmittance in the wavelength of the visible light region can be implemented by satisfying the conditions of Equation 1 below during bead mill dispersion.
[수학식 1][Equation 1]
MF(g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2MF (g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2
(상기 MF는 단위시간당 질량속(mass flux)이고, 상기 RS는 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed)이며, 상기 BS는 비드의 크기(Bead Size)이고, 상기 P는 패스 회수(pass number)이다.)(MF is the mass flux per unit time, RS is the speed of the bead mill rotor (Rotor Speed), BS is the bead size, and P is the pass number. .)
도 1은 본 발명의 비드밀 분산 공정에 사용되는 수직밀 및 수평밀의 개략도이다.
도 2는 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 공정에 있어 분산 조건에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 빛 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 공정에 있어 분산 조건에 따른 지르코니아 나노 입자의 50% 누적치 평균 입경(D50)을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram of a vertical mill and a horizontal mill used in the bead mill dispersion process of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the light transmittance of a zirconia nanoparticle dispersion according to dispersion conditions in the process of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill.
Figure 3 is a graph showing the 50% cumulative average particle size (D50) of zirconia nanoparticles according to dispersion conditions in the process of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In describing the present invention, if a detailed description of a related known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms used in this specification are terms used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user or operator or the customs of the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only cases where a member is in contact with another member, but also cases where another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this does not mean excluding other components, but rather means that it can further include other components.
이하, 본 발명의 지르코니아 나노 입자 분산액 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the zirconia nanoparticle dispersion composition of the present invention will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법은, 지르코니아 나노 입자를 포함하는 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 및 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계;를 포함하고, 상기 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계에서 하기 수학식 1의 조건을 만족하는 것이다.A method for producing a zirconia nanoparticle dispersion according to an embodiment of the present invention includes preparing a solution containing zirconia powder containing zirconia nanoparticles and a dispersant; and dispersing the solution using a bead mill. In the step of dispersing the solution using the bead mill, the conditions of Equation 1 below are satisfied.
[수학식 1][Equation 1]
MF(g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2MF (g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2
(상기 MF는 단위시간당 질량속(mass flux)이고, 상기 RS는 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed)이며, 상기 BS는 비드의 크기(Bead Size)이고, 상기 P는 패스 회수(pass number)이다.)(MF is the mass flux per unit time, RS is the speed of the bead mill rotor (Rotor Speed), BS is the bead size, and P is the pass number. .)
일 측면에 따르면, 상기 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계에서 하기 수학식 2의 조건을 만족하는 것일 수 있다.According to one aspect, the condition of Equation 2 below may be satisfied in the step of dispersing the solution using the bead mill.
[수학식 2][Equation 2]
MF(g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.1MF (g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.1
(상기 MF는 단위시간당 질량속(mass flux)이고, 상기 RS는 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed)이며, 상기 BS는 비드의 크기(Bead Size)이고, 상기 P는 패스 회수(pass number)이다.)(MF is the mass flux per unit time, RS is the speed of the bead mill rotor (Rotor Speed), BS is the bead size, and P is the pass number. .)
도 1은 본 발명의 비드밀 분산 공정에 사용되는 수직밀 및 수평밀의 개략도이다1 is a schematic diagram of a vertical mill and a horizontal mill used in the bead mill dispersion process of the present invention.
본 발명은 비드밀 분산 공정을 통해 제조된 분산액의 투과율을 예측하는 방법을 제시하고, 분산에 있어 변수들을 조절하여 고투과성을 지닌 지르코니아 나노 입자 분산액을 구현하는 것을 목적으로 하며, 비드밀 용량, 로터 방향 (수직밀 or 수평밀)에 관계없이 식에 비드밀 분산과 관련된 팩터들을 대입하여, 설정한 순환수에서의 지르코니아 수분산체의 투과율을 예측할 수 있다.The purpose of the present invention is to propose a method for predicting the transmittance of a dispersion prepared through a bead mill dispersion process, and to implement a zirconia nanoparticle dispersion with high permeability by controlling the variables in dispersion, bead mill capacity, and rotor. Regardless of the direction (vertical or horizontal), the transmittance of zirconia water dispersion in the set circulating water can be predicted by substituting factors related to bead mill dispersion into the equation.
도 1을 참조하면, 비드밀 분산과 관련된 팩터들은 질량속(Mass Flux, MF), 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed, RS), 비드의 크기(Bead Size, BS), 패스 회수(pass number, P) 등이 있다.Referring to Figure 1, factors related to bead mill dispersion include mass flux (MF), bead mill rotor speed (Rotor Speed, RS), bead size (BS), and pass number. P) etc.
더욱 구체적으로, MF (Mass Flux)는 Chamber를 거쳐 Tank로 토출되는 슬러리의 초(sec)당 질량이며, Pump 속도를 통해 제어할 수 있고, RS (Rotor Speed)는 Rotor pin의 회전 속도이며, 컨트롤러를 통해 제어할 수 있고, BS (Bead Size)는 chamber 내 슬러리와 충돌하는 매체인 비드의 크기이며, P (Pass number)는 슬러리가 Chamber를 거치는 수이다. 예를 들어 슬러리의 총량이 1,000g이고 유량이 10g/sec일 때 비드밀을 1800sec 가동하였으면, P의 값은 18이다.More specifically, MF (Mass Flux) is the mass per second of the slurry discharged into the tank through the chamber and can be controlled through the pump speed, and RS (Rotor Speed) is the rotation speed of the rotor pin and the controller. It can be controlled through , BS (Bead Size) is the size of the bead, which is the medium that collides with the slurry in the chamber, and P (Pass number) is the number of times the slurry passes through the chamber. For example, if the total amount of slurry is 1,000g and the flow rate is 10g/sec and the bead mill is operated for 1800sec, the value of P is 18.
도 2는 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 공정에 있어 분산 조건에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 빛 투과도를 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the light transmittance of a zirconia nanoparticle dispersion according to dispersion conditions in the process of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill.
더욱 자세하게 다양한 조건에 따라 제조되는 지르코니아 나노 입자 분산액의 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm 및 750 nm에 해당하는 각각의 파장을 조사했을 때의 빛 투과율을 나타낸 그래프이다.In more detail, the light transmittance when irradiated at each wavelength corresponding to 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, and 750 nm of zirconia nanoparticle dispersion prepared under various conditions. This is the graph shown.
도 2를 참조하면, 단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.2이하일 때 지르코니아 나노 입자 분산액의 투과도 평균이 57 %이상인 것을 알 수 있다.특히, 단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.1 이하일 때, 지르코니아 나노 입자 분산액의 투과도 평균이 70 % 이상인 것을 알 수 있다.Referring to Figure 2, when the value of mass flux per unit time (MF) It can be seen that it is more than %. In particular, when the value of mass flux per unit time (MF) x speed of bead mill rotor (RS) x bead size (BS) / number of passes (P) is 0.1 or less, the It can be seen that the average transmittance is more than 70%.
도 3은 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 공정에 있어 분산 조건에 따른 지르코니아 나노 입자의 50% 누적치 평균 입경(D50)을 나타낸 그래프이다. D50은 이 입경 이하의 입자 수가 전 입자수의 50%인 것을 의미하는 입경을 표시한다.Figure 3 is a graph showing the 50% cumulative average particle size (D50) of zirconia nanoparticles according to dispersion conditions in the process of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill. D50 indicates the particle size, meaning that the number of particles below this particle size is 50% of the total number of particles.
도 3을 참조하면, 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.2이하일 때 분산된 지르코니아 나노 입자의 50% 누적치 평균 입경이8 nm 이하로 크게 줄어드는 것을 알 수 있다.Referring to Figure 3, when the value of mass flux (MF) It can be seen that this is greatly reduced below 8 nm.
즉, 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 단계에서 유량, 주속, 비드 크기, 순환수의 팩터를 상기 수학식 1에 대입하여 수분산체의 투과율을 예측할 수 있으며, 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.2이하일 때 입도 크기가 효과적으로 제어되고, 빛 투과율이 향상되는 것을 알 수 있다.That is, in the step of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill, the transmittance of the water dispersion can be predicted by substituting the factors of flow rate, peripheral speed, bead size, and circulating water into Equation 1 above, and the mass flux It can be seen that when the value of (MF)
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자를 포함하는 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 준비하는 단계는, 지르코늄 전구체에 알칼리성 완충용액을 첨가하여 지르코늄 겔 분산액을 준비하는 단계; 상기 지르코늄 겔 분산액으로부터 지르코니아를 수열합성하여, 지르코니아를 포함하는 졸을 제조하는 단계; 상기 지르코니아를 포함하는 졸을 건조하여 지르코니아 분말을 제조하는 단계; 및 분산증진성 첨가제를 포함하는 용액에 상기 지르코니아 분말을 첨가하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, preparing a solution containing zirconia powder containing the zirconia nanoparticles and a dispersant includes preparing a zirconium gel dispersion by adding an alkaline buffer solution to a zirconium precursor; Hydrothermal synthesis of zirconia from the zirconium gel dispersion to prepare a sol containing zirconia; Preparing zirconia powder by drying the sol containing zirconia; and adding the zirconia powder to a solution containing a dispersion enhancing additive.
일 측면에 따르면, 상기 지르코늄 전구체에 알칼리성 완충용액을 첨가하여 지르코늄 겔 분산액을 준비하는 단계는 지르코늄 전구체에 알칼리성 완충용액을 첨가하여 지르코늄 겔 분산액을 제조하는 것일 수 있다.According to one aspect, the step of preparing a zirconium gel dispersion by adding an alkaline buffer solution to the zirconium precursor may be preparing a zirconium gel dispersion by adding an alkaline buffer solution to the zirconium precursor.
일 측면에 따르면, 상기 지르코늄 전구체는, 지르코늄 아세테이트(Zr x +ㆍxCH3COOH), 지르코늄 하이드록사이드(Zr(OH)4), 염화지르코늄(ZrCl2), 옥시염화지르코늄(ZrOCl2), 지르코닐 클로라이드 옥타하이드레이트(ZrOCl2ㆍ8H2O), 지르코늄 테트라클로라이드(ZrCl4), 지르코늄나이트레이트(ZrO(NO3)2), 지르코늄설페이트(Zr(SO4)2), 탄산 지르코늄 암모늄(NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2], 탄산지르코늄칼륨K2[Zr(CO3)2(OH)2], 지르코닐 나이트레이트 하이드레이트(ZrO(NO3)2ㆍxH2O), 지르코늄(IV)tert-부톡사이드(Zr(OC4H9)4, ZrTB) 및 옥시초산지르코늄(ZrOa(CH3COO)b)(a는 0<a<2이고, b는 0<b<4이고, 2a+b=4를 만족함)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect , the zirconium precursor is zirconium acetate ( Zr Zirconyl chloride octahydrate (ZrOCl 2 ㆍ8H 2 O), zirconium tetrachloride (ZrCl 4 ), zirconium nitrate (ZrO(NO 3 ) 2 ), zirconium sulfate (Zr(SO 4 ) 2 ), ammonium zirconium carbonate (NH 4 ) 2 [Zr(CO 3 ) 2 (OH) 2 ], potassium zirconium carbonate K 2 [Zr(CO 3 ) 2 (OH) 2 ], zirconyl nitrate hydrate (ZrO(NO 3 ) 2 ㆍ x H 2 O), zirconium(IV) tert -butoxide (Zr(OC 4 H 9 ) 4 , ZrTB) and zirconium oxyacetate (ZrO a (CH 3 COO) b ) (a is 0<a<2, b is 0 <b<4 and satisfies 2a+b=4).
일측에 따르면, 상기 지르코늄 전구체는, 저온에서 물에 잘 녹기 때문에 침전을 위한 용매로는 물이 기본적으로 사용될 수 있다. 용매로 물만 사용하는 경우에는 침전온도 및 유전상수 값이 너무 높으므로, 용매로 물 이외에 에탄올, 에틸알코올, 1-프로필알코올(1-propyl alcohol) 2-프로필알코올(2-propyl alcohol) 및 부틸알코올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 물-알코올 혼합물의 함량은 상기 지르코니아 입자의 제조에서 물의 농도가 증가할수록 입자의 크기가 미세해지고 미세 입자의 응집력이 강해져서 응집정도에 따라서 입도 분석의 오차가 심하게 나타나게 될 수 있다. 제조하고자 하는 지르코니아 입자의 평균입경, 지르코니아 전구체의 함량, 생성되는 졸의 세정 및 농축, 용매의 분리 및 정제와 재활용에 따른 경제성 등을 고려하여 정해질 수 있다.According to one side, since the zirconium precursor is highly soluble in water at low temperatures, water can be basically used as a solvent for precipitation. When only water is used as a solvent, the precipitation temperature and dielectric constant are too high, so in addition to water, ethanol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, and butyl alcohol are used as solvents. It may include at least one selected from the group consisting of. As the water concentration increases in the production of the zirconia particles, the content of the water-alcohol mixture becomes finer and the cohesive force of the fine particles becomes stronger, so errors in particle size analysis may appear significantly depending on the degree of aggregation. It can be determined by considering the average particle size of the zirconia particles to be manufactured, the content of the zirconia precursor, cleaning and concentration of the resulting sol, separation and purification of the solvent, and economic feasibility of recycling.
일측에 따르면, 수열합성 단계는 상기 지르코늄 겔 분산액으로부터 지르코니아를 수열합성하여 지르코니아를 포함하는 졸을 제조하는 단계이다.According to one side, the hydrothermal synthesis step is a step of producing a sol containing zirconia by hydrothermal synthesis of zirconia from the zirconium gel dispersion.
일 측면에 따르면, 상기 지르코늄 겔 분산액으로부터 지르코니아를 수열합성하여, 지르코니아를 포함하는 졸을 제조하는 단계 이전에 세정 단계;를 더 포함하고, 상기 세정단계는 한외여과막법, 여과분리법, 원심분리여과법 및 이온교환수지법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방법으로 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 세정방법으로는 음이온, 양이온 또는 염을 제거할 수 있는, 예를 들어, 한외여과막법, 여과분리법, 원심분리여과법, 이온교환수지법 등을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 이온교환수지법은 세정후의 이온 농도를 효과적으로 저하시킬 수 있어 바람직하다. 이 경우 먼저 한외여과막법으로 세정을 수행한 후 이온교환수지법에 의해 세정하는 것이 더 효율적일 수 있다. 상기 이온교환수지로서는 양이온 음이온 복합교환수지를 사용할 수도 있고, 양이온교환수지와 음이온교환수지를 순차적으로 사용할 수도 있다.According to one aspect, the step of hydrothermal synthesis of zirconia from the zirconium gel dispersion to prepare a sol containing zirconia further includes a washing step, wherein the washing step includes ultrafiltration membrane method, filtration separation method, centrifugal filtration method, and It may be performed by at least one method selected from the group consisting of ion exchange resin method. Specifically, the cleaning method can be performed using, for example, an ultrafiltration membrane method, filtration method, centrifugal filtration method, ion exchange resin method, etc., which can remove anions, cations, or salts. The ion exchange resin method is preferable because it can effectively reduce the ion concentration after cleaning. In this case, it may be more efficient to first clean with the ultrafiltration membrane method and then clean with the ion exchange resin method. As the ion exchange resin, a cation-anion complex exchange resin may be used, or a cation exchange resin and an anion exchange resin may be used sequentially.
일측에 따르면, 상기 수열합성은, 오토크레이브 장치를 이용하여 수행될 수 있다.According to one side, the hydrothermal synthesis can be performed using an autoclave device.
일 측면에 따르면, 상기 수열합성은, 150 ℃ 내지 280 ℃의 온도에서 1 시간 내지 24 시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 상기 수열합성 온도가 150℃ 미만이고, 수열합성 시간이 1 시간 미만인 경우 입자 성장이 장시간이 요구되어 원하는 입자크기의 지르코니아 졸을 얻는 것이 어렵고, 상기 수열합성 온도가 280℃ 초과이고, 수열합성 시간이 24 시간 초과인 경우 입자 성장 시간이 빨라지게 될 수 있으나 입자 크기 분산이 불균일해지기 때문에 거대한 입자를 생성할 수도 있다. 이와 같이, 수열합성하는 것에 의해 평균 입자크기가 작아지고 균일한 입자크기 분포를 지닌 비응집체로서 분산성, 안정성이 우수한 지르코니아 입자가 분산된 지르코니아 졸을 제조할 수 있다.According to one aspect, the hydrothermal synthesis may be performed at a temperature of 150°C to 280°C for 1 hour to 24 hours. If the hydrothermal synthesis temperature is less than 150°C and the hydrothermal synthesis time is less than 1 hour, particle growth requires a long time, making it difficult to obtain a zirconia sol of the desired particle size, and if the hydrothermal synthesis temperature is greater than 280°C, the hydrothermal synthesis time is If it exceeds 24 hours, the particle growth time may become faster, but the particle size distribution may become uneven and large particles may be generated. In this way, through hydrothermal synthesis, it is possible to produce a zirconia sol in which zirconia particles with excellent dispersibility and stability are dispersed as a non-agglomerate with a small average particle size and a uniform particle size distribution.
일 측면에 따르면, 상기 분산증진성 첨가제는, 구연산모노하이트레이트, 트리암모늄시트레이트, 트리포타슘시트레이트, 트리소듐시트레이트, 소듐헥사메타포스페이트 및 탄닌산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 다양한 종류의 구연산 첨가제 등의 분산증진성 첨가제를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the dispersion enhancing additive may include at least one selected from the group consisting of citric acid monohydrate, triammonium citrate, tripotasium citrate, trisodium citrate, sodium hexametaphosphate, and tannic acid. there is. However, it is not limited to this and may include dispersion enhancing additives such as various types of citric acid additives.
본 발명의 일 실시예에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액은, 분산제; 및 상기 분산제에 분산된 지르코니아 나노 입자;를 포함하고, 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm 및 750 nm에 해당하는 각각의 파장을 조사했을 때의 빛 투과율의 평균이 57 % 이상인 것이다.The zirconia nanoparticle dispersion according to an embodiment of the present invention includes a dispersant; and zirconia nanoparticles dispersed in the dispersant; and light transmittance when irradiated at respective wavelengths corresponding to 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, and 750 nm. The average is over 57%.
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자 분산액은 본 발명의 일 실시예에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.According to one aspect, the zirconia nanoparticle dispersion may be prepared according to the method for producing a zirconia nanoparticle dispersion according to an embodiment of the present invention.
상술한 것과 같이 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 단계에서 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 경우, 즉, 단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.2 이하일 때 빛 투과율 평균이 57 %이상인 지르코니아 나노 입자 분산액을 구현할 수 있다.As described above, in the step of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill, when the conditions of Equation 1 are satisfied, that is, mass flux per unit time (MF) x speed of the bead mill rotor (RS ) When the value of
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자 분산액의 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm 및 750 nm에 해당하는 각각의 파장을 조사했을 때의 빛 투과율의 평균이 70 % 이상인 것일 수 있다.According to one aspect, the average light transmittance when irradiated at each wavelength corresponding to 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, and 750 nm of the zirconia nanoparticle dispersion is It may be more than 70%.
상술한 것과 같이 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 단계에서 상기 수학식 2의 조건을 만족하는 경우, 즉, 단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.1 이하일 때 빛 투과율 평균이 70 % 이상인 지르코니아 나노 입자 분산액을 구현할 수 있다.As described above, when the conditions of Equation 2 are satisfied in the step of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill, that is, mass flux per unit time (MF) x speed of the bead mill rotor (RS ) When the value of
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자 분산액에 분산되어 있는 지르코니아 나노 입자의 50% 누적치 평균 입경(D50)은 10 nm 이하인 것일 수 있다.According to one aspect, the 50% cumulative average particle diameter (D50) of the zirconia nanoparticles dispersed in the zirconia nanoparticle dispersion may be 10 nm or less.
상술한 것과 같이 비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 단계에서 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 경우, 즉, 단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.2이하일 때 분산된 지르코니아 나노 입자의 50% 누적치 평균 입경이 10 nm 이하로 구현되며, 구체적으로는 8 nm 이하, 더욱 구체적으로는 5 nm 내지 7 nm의 입자 크기가 구현된다.As described above, in the step of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill, when the conditions of Equation 1 are satisfied, that is, mass flux per unit time (MF) x speed of the bead mill rotor (RS ) When the value of Particle sizes of 5 nm to 7 nm are implemented.
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 나노 입자 분산액의 고형분 함량은 10 중량% 내지 50 중량%인 것일 수 있다. 상기 지르코니아 나노 입자 분산액의 고형분 함량이 10 중량% 미만일 경우 광학용 재료로서 요구되는 굴절률을 충족시키지 못하는 문제점이 발생할 수 있고, 50 중량%를 초과할 경우 투과율이 낮아지고, 점도의 증가 및 겔화 현상이 발생하여 후공정의 필름 제조 시 백탁 현상이 일어나거나, 분산성 및 상용성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.According to one aspect, the solid content of the zirconia nanoparticle dispersion may be 10% by weight to 50% by weight. If the solid content of the zirconia nanoparticle dispersion is less than 10% by weight, there may be a problem of not meeting the refractive index required as an optical material, and if it exceeds 50% by weight, the transmittance is lowered, viscosity increases, and gelation phenomenon occurs. This can cause problems such as clouding or deterioration of dispersibility and compatibility during film manufacturing in the post-process.
일 측면에 따르면, 상기 지르코니아 분산액 조성물의 점도는 10 cPs 이하인 것일 수 있다. 상기 지르코니아 분산액 조성물의 점도가 10 cPs를 초과할 경우 분산액의 겔화 현상이 발생하고, 투과율 및 굴절률이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.According to one aspect, the viscosity of the zirconia dispersion composition may be 10 cPs or less. If the viscosity of the zirconia dispersion composition exceeds 10 cPs, gelation of the dispersion may occur and the transmittance and refractive index may be lowered.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and comparative examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
<지르코니아 나노 입자 분산액의 제조><Preparation of zirconia nanoparticle dispersion>
비드밀을 이용하여 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 분산하는 공정에 있어 하기 표 1에 따른 분산 조건에 따라 지르코니아 나노 입자 분산액을 제조하였다.In the process of dispersing a solution containing zirconia powder and a dispersant using a bead mill, a zirconia nanoparticle dispersion was prepared according to the dispersion conditions according to Table 1 below.
(mL)Chamber volume
(mL)
(g/min)Raw Mass Flux
(g/min)
(g/min)Correct. Mass Flux
(g/min)
(g/s)Mass Flux
(g/s)
(cm/s)Rotor Speed
(cm/s)
(cm)Bead Size
(cm)
(상기 MF는 단위시간당 질량속(mass flux)이고, 상기 RS는 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed)이며, 상기 BS는 비드의 크기(Bead Size)이고, 상기 P는 패스 회수(pass number)이다.)(MF is the mass flux per unit time, RS is the speed of the bead mill rotor (Rotor Speed), BS is the bead size, and P is the pass number. .)
상기 표 1을 참조하면, 단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.2 이하인 실시예 1 내지 실시예 9에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 투과도 평균은 57 % 이상인 것을 알 수 있다.반면,단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.2 초과인 비교예 1 내지 비교예 5에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 투과도 평균은 57 % 미만인 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, according to Examples 1 to 9, the mass flux per unit time (MF) x speed of bead mill rotor (RS) x bead size (BS) / number of passes (P) is 0.2 or less. It can be seen that the average transmittance of the zirconia nanoparticle dispersion is more than 57%. On the other hand, the value of mass flux per unit time (MF) x speed of bead mill rotor (RS) x bead size (BS) / number of passes (P) is It can be seen that the average transmittance of the zirconia nanoparticle dispersions according to Comparative Examples 1 to 5, which is greater than 0.2, is less than 57%.
특히, 단위시간당 질량속(MF) x 비드밀 로터의 속도(RS) x 비드의 크기(BS) / 패스 회수(P)의 값이 0.1 이하인 실시예6 내지 실시예 9에 따른 지르코니아 나노 입자 분산액의 투과도 평균은 70 % 이상인 것을 알 수 있다.In particular, the zirconia nanoparticle dispersions according to Examples 6 to 9 having a mass flux per unit time (MF) It can be seen that the average transmittance is more than 70%.
즉, 본 발명은 비드밀 분산 공정을 통해 제조된 분산액의 투과율을 예측하는 방법을 제시하고, 분산에 있어 변수들을 조절하여 고투과성을 지닌 지르코니아 나노 입자 분산액을 구현할 수 있다.That is, the present invention presents a method for predicting the transmittance of a dispersion prepared through a bead mill dispersion process, and can implement a zirconia nanoparticle dispersion with high permeability by controlling the variables in dispersion.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form than the described method, or are replaced or substituted by other components or equivalents. Adequate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
Claims (13)
비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계;를 포함하고,
상기 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계에서 하기 수학식 1의 조건을 만족하는 것이고,
상기 지르코니아 나노 입자를 포함하는 지르코니아 분말 및 분산제를 포함하는 용액을 준비하는 단계는,
지르코늄 전구체에 알칼리성 완충용액을 첨가하여 지르코늄 겔 분산액을 준비하는 단계;
상기 지르코늄 겔 분산액으로부터 지르코니아를 수열합성하여, 지르코니아를 포함하는 졸을 제조하는 단계;
상기 지르코니아를 포함하는 졸을 건조하여 지르코니아 분말을 제조하는 단계; 및
분산증진성 첨가제를 포함하는 용액에 상기 지르코니아 분말을 첨가하는 단계;를 포함하는 것이고,
상기 분산증진성 첨가제는, 구연산모노하이트레이트, 트리암모늄시트레이트, 트리포타슘시트레이트, 트리소듐시트레이트, 소듐헥사메타포스페이트 및 탄닌산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법.
[수학식 1]
MF(g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2
(상기 MF는 단위시간당 질량속(mass flux)이고, 상기 RS는 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed)이며, 상기 BS는 비드의 크기(Bead Size)이고, 상기 P는 패스 회수(pass number)이다.)
Preparing a solution containing zirconia powder containing zirconia nanoparticles and a dispersant; and
It includes dispersing the solution using a bead mill,
In the step of dispersing the solution using the bead mill, the conditions of Equation 1 below are satisfied,
The step of preparing a solution containing zirconia powder containing the zirconia nanoparticles and a dispersant,
Preparing a zirconium gel dispersion by adding an alkaline buffer solution to the zirconium precursor;
Hydrothermal synthesis of zirconia from the zirconium gel dispersion to prepare a sol containing zirconia;
Preparing zirconia powder by drying the sol containing zirconia; and
It includes adding the zirconia powder to a solution containing a dispersion enhancing additive,
The dispersion enhancing additive includes at least one selected from the group consisting of citric acid monohydrate, triammonium citrate, tripotasium citrate, trisodium citrate, sodium hexametaphosphate, and tannic acid,
Method for producing zirconia nanoparticle dispersion.
[Equation 1]
MF (g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.2
(The MF is the mass flux per unit time, the RS is the speed of the bead mill rotor (Rotor Speed), the BS is the bead size, and the P is the pass number. .)
상기 비드밀을 이용하여 상기 용액을 분산하는 단계에서 하기 수학식 2의 조건을 만족하는 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법.
[수학식 2]
MF(g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.1
(상기 MF는 단위시간당 질량속(mass flux)이고, 상기 RS는 비드밀 로터의 속도(Rotor Speed)이며, 상기 BS는 비드의 크기(Bead Size)이고, 상기 P는 패스 회수(pass number)이다.)
According to paragraph 1,
In the step of dispersing the solution using the bead mill, the conditions of Equation 2 below are satisfied,
Method for producing zirconia nanoparticle dispersion.
[Equation 2]
MF (g/s) x RS (cm/s) x BS (cm) / P ≤ 0.1
(The MF is the mass flux per unit time, the RS is the speed of the bead mill rotor (Rotor Speed), the BS is the bead size, and the P is the pass number. .)
상기 지르코늄 전구체는,
지르코늄 아세테이트(Zrx+ㆍxCH3COOH), 지르코늄 하이드록사이드(Zr(OH)4), 염화지르코늄(ZrCl2), 옥시염화지르코늄(ZrOCl2), 지르코닐 클로라이드 옥타하이드레이트(ZrOCl2ㆍ8H2O), 지르코늄 테트라클로라이드(ZrCl4), 지르코늄나이트레이트(ZrO(NO3)2), 지르코늄설페이트(Zr(SO4)2), 탄산 지르코늄 암모늄(NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2], 탄산지르코늄칼륨K2[Zr(CO3)2(OH)2], 지르코닐 나이트레이트 하이드레이트(ZrO(NO3)2ㆍxH2O), 지르코늄(IV)tert-부톡사이드(Zr(OC4H9)4, ZrTB) 및 옥시초산지르코늄(ZrOa(CH3COO)b)(a는 0<a<2이고, b는 0<b<4이고, 2a+b=4를 만족함)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법.
According to paragraph 1,
The zirconium precursor is,
Zirconium acetate (Zrx+ㆍxCH3COOH), zirconium hydroxide (Zr(OH)4), zirconium chloride (ZrCl2), zirconium oxychloride (ZrOCl2), zirconyl chloride octahydrate (ZrOCl2ㆍ8H2O), zirconium tetrachloride (ZrCl4) , zirconium nitrate (ZrO(NO3)2), zirconium sulfate (Zr(SO4)2), ammonium zirconium carbonate (NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2], potassium zirconium carbonate K2[Zr(CO3) 2(OH)2], zirconyl nitrate hydrate (ZrO(NO3)2·xH2O), zirconium(IV)tert-butoxide (Zr(OC4H9)4, ZrTB), and zirconium oxyacetate (ZrOa(CH3COO)b). (a is 0<a<2, b is 0<b<4, and satisfies 2a+b=4), which includes at least one selected from the group consisting of
Method for producing zirconia nanoparticle dispersion.
상기 지르코늄 겔 분산액으로부터 지르코니아를 수열합성하여, 지르코니아를 포함하는 졸을 제조하는 단계 이전에 세정 단계;를 더 포함하고,
상기 세정단계는 한외여과막법, 여과분리법, 원심분리여과법 및 이온교환수지법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방법으로 수행되는 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법.
According to paragraph 1,
It further includes a washing step before the step of hydrothermal synthesis of zirconia from the zirconium gel dispersion to prepare a sol containing zirconia,
The washing step is performed by at least one method selected from the group consisting of ultrafiltration membrane method, filtration separation method, centrifugal filtration method, and ion exchange resin method,
Method for producing zirconia nanoparticle dispersion.
상기 수열합성은,
150 ℃ 내지 280 ℃의 온도에서 1 시간 내지 24 시간 동안 수행하는 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법.
According to paragraph 1,
The hydrothermal synthesis is,
Carried out at a temperature of 150°C to 280°C for 1 hour to 24 hours,
Method for producing zirconia nanoparticle dispersion.
상기 분산제에 분산된 지르코니아 나노 입자;를 포함하고,
400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm 및 750 nm에 해당하는 각각의 파장을 조사했을 때의 빛 투과율의 평균이 57 % 이상인 것이고,
제1항의 지르코니아 나노 입자 분산액의 제조방법에 따라 제조된 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액.
dispersant; and
Includes zirconia nanoparticles dispersed in the dispersant,
The average light transmittance when irradiated at each wavelength corresponding to 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm and 750 nm is 57% or more,
Manufactured according to the method for producing the zirconia nanoparticle dispersion of claim 1,
Zirconia nanoparticle dispersion.
상기 지르코니아 나노 입자 분산액의 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm 및 750 nm에 해당하는 각각의 파장을 조사했을 때의 빛 투과율의 평균이 70 % 이상인 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액.
According to clause 8,
The average light transmittance when irradiated at each wavelength corresponding to 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm and 750 nm of the zirconia nanoparticle dispersion is 70% or more. ,
Zirconia nanoparticle dispersion.
상기 지르코니아 나노 입자 분산액에 분산되어 있는 지르코니아 나노 입자의 50% 누적치 평균 입경(D50)은 10 nm 이하인 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액.
According to clause 8,
The 50% cumulative average particle diameter (D50) of the zirconia nanoparticles dispersed in the zirconia nanoparticle dispersion is 10 nm or less,
Zirconia nanoparticle dispersion.
상기 지르코니아 나노 입자 분산액의 고형분 함량은 10 중량% 내지 50 중량%인 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액.
According to clause 8,
The solid content of the zirconia nanoparticle dispersion is 10% by weight to 50% by weight,
Zirconia nanoparticle dispersion.
상기 지르코니아 분산액 조성물의 점도는 10 cPs 이하인 것인,
지르코니아 나노 입자 분산액.According to clause 8,
The viscosity of the zirconia dispersion composition is 10 cPs or less,
Zirconia nanoparticle dispersion.
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