KR20130034928A - Process for preparing hydrophobic inorganic oxide by using microwave - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무기산화물 입자의 표면을 소수성으로 개질하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소수성 작용기를 가지는 실란 커플링제로 무기산화물 표면을 코팅하고 마이크로파를 이용하여 화학적으로 개질시켜 고무 혼합물이나 수지 등에 우수한 분산성을 갖는 소수성 무기산화물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for modifying the surface of the inorganic oxide particles to hydrophobic, and more particularly to coating the surface of the inorganic oxide with a silane coupling agent having a hydrophobic functional group and chemically modified using microwaves to provide excellent rubber mixtures and resins. It relates to a method for producing a hydrophobic inorganic oxide having a dispersibility.
티타니아, 마이카 등의 무기산화물은 타이어, 필름, 라텍스 등의 다양한 용도로 유기 복합제의 충전제로 사용 되고 있다. Inorganic oxides such as titania and mica are used as fillers for organic composites in various applications such as tires, films, and latexes.
이러한 유기복합체와 입자의 표면특성에 따라 무기산화물의 표면 특성의 제어가 필요한데, 일반적인 무기산화물의 입자가 친수성을 나타냄으로 유기복합체내에서 고른 분산성을 가지기 위해서는 무기산화물 표면의 친수성을 나타내는 특성을 제어해줄 필요가 있다. It is necessary to control the surface characteristics of the inorganic oxide according to the surface characteristics of the organic composite and the particles. In order to have even dispersibility in the organic composite because the particles of the general inorganic oxide exhibit hydrophilicity, the characteristics of the surface of the inorganic oxide are controlled. I need to do it.
이러한 방법 중에 하나로 실란커플링제로 무기 산화물의 표면을 개질하는 방법이 사용되고 있다. 기존의 무기산화물을 개질하는 방법으로는 무기산화물을 다량의 용액에 넣고 pH를 조절하거나 환류(reflux) 상태에서 장시간 교반하여 표면을 개질하는 방법 등이 알려져 있다. 그러나, 이와 같이 용액 반응으로 표면 개질을 수행하는 경우에는, 반응이 완결되는 데까지 상대적으로 오랜 시간이 필요하고, 더욱이 시간에 따른 용매의 증발에 따라 겔화 현상이 일어나 원활한 반응에 어려움이 있다.One of these methods is a method of modifying the surface of an inorganic oxide with a silane coupling agent. Conventional methods for modifying inorganic oxides are known in which a method of modifying a surface by adding an inorganic oxide to a large amount of a solution and controlling pH or stirring for a long time in a reflux state. However, in the case of performing the surface modification by the solution reaction as described above, it takes a relatively long time to complete the reaction, and furthermore, the gelation phenomenon occurs due to the evaporation of the solvent over time, there is a difficulty in the smooth reaction.
또한, 최근에 무기산화물을 개질하는 다른 방법으로는 무기산화물의 표면을 실란커플링제로 코팅 후 고온 또는 고온고압에서 장시간 열처리하여 표면을 개질시키는 방법 등이 알려져 있다. 그러나, 이러한 열처리 공정의 경우, 반응에 필요한 일정 온도 이상으로 열처리 공정이 필요하며, 외부에서의 열 전달 시간이 필요함에 따라 반응 시간이 길어지게 되고, 이는 전체적인 제조 시간의 증가를 초래하는 단점이 있다. In addition, recently, as another method of modifying the inorganic oxide, a method of modifying the surface by coating the surface of the inorganic oxide with a silane coupling agent and heat treatment at high temperature or high temperature and high pressure for a long time is known. However, in the case of such a heat treatment process, a heat treatment process is required above a predetermined temperature required for the reaction, and the reaction time becomes longer as the heat transfer time is required from the outside, which leads to an increase in the overall manufacturing time. .
따라서, 다양한 용도의 유기 복합제에서 충전제로서 무기산화물의 분산성을 향상시킬 수 있도록 실란 커플링제를 사용하여 표면을 개질하는 데 좀더 효과적이며 안정적인 소수성 무기산화물의 제조 공정 개발에 대한 연구가 필요하다.Therefore, research is needed to develop a process for producing a hydrophobic inorganic oxide which is more effective and stable in modifying the surface by using a silane coupling agent to improve the dispersibility of the inorganic oxide as a filler in organic composites of various uses.
본 발명은 무기입자의 표면을 실란커플링제로 개질시 마이크로파를 이용하여 개질 시간의 단축화하여 공정시간을 현저히 단축시킬 수 있는 소수성 무기산화물의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for producing a hydrophobic inorganic oxide that can significantly shorten the process time by using a microwave when modifying the surface of the inorganic particles with a silane coupling agent.
본 발명은 a) 무기산화물 표면을 실란 커플링제로 코팅하는 단계, 및 b) 상기 코팅된 무기산화물에 100 내지 1,200 MHz의 마이크로파를 조사하는 단계를 포함하는 소수성 무기산화물의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing a hydrophobic inorganic oxide comprising a) coating an inorganic oxide surface with a silane coupling agent, and b) irradiating microwaves at 100 to 1,200 MHz to the coated inorganic oxide.
이하, 발명의 구체적인 구현 예에 따른 소수성 무기산화물의 제조 방법 및 이에 따라 제조되는 소수성 무기산화물에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. Hereinafter, a method of preparing a hydrophobic inorganic oxide and a hydrophobic inorganic oxide prepared according to a specific embodiment of the present invention will be described in detail. It will be apparent to those skilled in the art, however, that this is not intended to limit the scope of the invention, which is set forth as an example of the invention, and that various modifications may be made to the embodiments within the scope of the invention.
본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.&Quot; Including "or" containing ", unless the context clearly dictates otherwise throughout the specification, refers to any element (or component) including without limitation, excluding the addition of another component .
발명의 일 구현예에 따르면, a) 무기산화물 표면을 실란 커플링제로 코팅하는 단계, 및 b) 상기 코팅된 무기산화물에 100 내지 1,200 MHz의 마이크로파를 조사하는 단계를 포함하는 소수성 무기산화물의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to one embodiment of the invention, a method for producing a hydrophobic inorganic oxide comprising a) coating an inorganic oxide surface with a silane coupling agent, and b) irradiating the coated inorganic oxide with microwave at 100 to 1,200 MHz. This may be provided.
본 발명자들은 소수성 작용기를 가지는 실란커플링제가 코팅된 무기산화물을 특정의 주파수 범위의 마이크로파를 이용하여 화학적으로 개질시킴으로써, 고무 혼합물에서 고분산성을 가지는 유기화 소수성 무기산화물을 좀더 효과적으로 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다. 본 발명에 따르면, 기존 방법에 비해 소수성 무기산화물의 제조 시간을 크게 단축하고, 고분산성을 가지는 소수성 무기산화물을 제조할 수 있는 장점을 갖는다. The present inventors have found that the inorganic oxide coated with a silane coupling agent having a hydrophobic functional group can be chemically modified by using a microwave in a specific frequency range, thereby making it possible to more effectively prepare an organic hydrophobic inorganic oxide having high dispersibility in a rubber mixture. This invention was completed. According to the present invention, the manufacturing time of the hydrophobic inorganic oxide is greatly shortened, and the hydrophobic inorganic oxide having high dispersibility can be prepared compared to the existing method.
특히, 마이크로파는 진동수가 약 1~1000㎓이고 파장이 1mm에서 1m까지인 전자기파를 나타내며 물질의 쌍극자 회전(dipole rotation) 또는 이온성 전도(ionic conduction)를 통해 에너지를 전달한다. 따라서 극성물질에는 선택적으로 많은 에너지를 전달하고, 비극성 물질에는 에너지 전달이 적으며, 그에 의해 극성 물질을 신속하게 국소강열한다. 이러한 마이크로파의 특성은 무기산화물의 표면에 존재하는 극성을 가지는 OH기에 효과적으로 열을 전달하여 표면개질의 효율성을 증대시킬 것으로 보인다.In particular, microwaves represent electromagnetic waves with a frequency of about 1 to 1000 Hz and wavelengths of 1 mm to 1 m and transmit energy through dipole rotation or ionic conduction of materials. Accordingly, the polar material selectively transmits a lot of energy, and the nonpolar material has a small energy transfer, thereby rapidly localizing the polar material. The characteristics of these microwaves are expected to increase the efficiency of surface modification by effectively transferring heat to polar OH groups present on the surface of the inorganic oxide.
상술한 바와 같이, 본 발명은 소수성 무기산화물 제조 방법은 다음의 2단계로 나타낼 수 있으며, a) 무기산화물 표면을 실란 커플링제로 코팅하는 단계, 및 b) 상기 코팅된 무기산화물에 100 내지 1,200 MHz의 마이크로파를 조사하는 단계를 포함한다. As described above, the present invention is a hydrophobic inorganic oxide manufacturing method can be represented by the following two steps, a) coating the surface of the inorganic oxide with a silane coupling agent, and b) 100 to 1,200 MHz to the coated inorganic oxide Irradiating the microwaves.
먼저, 무기산화물 표면을 실란 커플링제로 코팅하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 상기 코팅 단계는 함침법, 스프레이법, 또는 볼밀법(ball mill)으로 수행할 수 있다. 특히, 무기입자를 실란 커플링제로 코팅하는 방법에 있어서는, 실란 커플링제를 유기용매와 함께 무기산화물과 혼합하여 혼합 후 유기용매를 제거하는 함침법과 무기산화물 표면에 실란 커플링제를 스프레이(spray)법을 통하여 직접 분사 후 혼합하는 방법이 있다. 상기 함침법에서 사용되는 유기용매로는 무기입자와 실란 커플링제를 모두 잘 혼합할 수 있는 용매로 디메틸클로라이드(Dimethylchloride), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 프로판올(Propanol), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 디에틸에테르(Diethyether) 등의 유기 용매 1종 이상을 사용할 수 있으나 무기입자와 실란 커플링제의 특성에 의해 용매를 바꿔줄 수 있으므로 상기 용매로 제한하지는 않는다. 상기 무기산화물의 코팅하는 방법에서 혼합시간은 10분에서 6시간 정도가 적당하며 이는 제조하는 소수성 무기입자의 양이나 실란 커플링제의 함량에 따라 적절히 조절이 가능하다. First, coating the inorganic oxide surface with a silane coupling agent. In this case, the coating step may be performed by an impregnation method, a spray method, or a ball mill method. In particular, in the method of coating inorganic particles with a silane coupling agent, an impregnation method of mixing the silane coupling agent with an inorganic oxide together with an organic solvent to remove the organic solvent after mixing and spraying a silane coupling agent onto the surface of the inorganic oxide There is a method of mixing after direct injection through. The organic solvent used in the impregnation method is a solvent capable of mixing both inorganic particles and silane coupling agents as well as dimethylchloride, methanol, methanol, ethanol, propanol and ethyl acetate. One or more organic solvents such as diethyl ether may be used, but the solvent may be changed by the properties of the inorganic particles and the silane coupling agent, and the solvent is not limited thereto. In the coating method of the inorganic oxide, the mixing time is suitable for about 10 minutes to 6 hours, which can be appropriately adjusted according to the amount of hydrophobic inorganic particles or the content of the silane coupling agent.
본 발명에서 실란 커플링제로 코팅되는 무기입자, 즉, 무기산화물은 표면에 OH기를 가지고 있는 티타니아, 펄, 마이카, 클레이 등을 1종 이상 사용할 수 있다. In the present invention, the inorganic particles coated with the silane coupling agent, that is, the inorganic oxide may use at least one of titania, pearl, mica, clay, and the like having an OH group on its surface.
또한, 상기 무기산화물 표면에 코팅되는 실란커플링제는 소수성을 가지는 하기의 화학식 1로 표기되는 실란커플링제이다.In addition, the silane coupling agent coated on the surface of the inorganic oxide is a silane coupling agent represented by the following formula (1) having hydrophobicity.
[화학식 1][Formula 1]
식 중, Wherein,
R1, R2, 및 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 탄소수 1~5를 갖는 알킬기이며, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기가 될 수 있고;R 1 , R 2 , and R 3 are the same as or different from each other, and each is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group;
R4는 탄소수 1 내지 18을 갖는 직쇄상 또는 분지상의 알킬기이며, 바람직하게는 프로필(propyl)기, 옥틸(octyl)기, 데실(decyl)기, 도데실(dodecyl)기, 또는 옥타데실(octadecyl)기가 될 수 있다.R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably a propyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, or an octadecyl ( octadecyl) group.
상기 실란 커플링제로는 프로필트리메톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 데실트리메톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 및 옥타데실트리메톡시실란로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. The silane coupling agent may include at least one selected from the group consisting of propyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, and octadecyltrimethoxysilane. have.
상기 코팅 단계에서 실란 커플링제의 함량은 무기산화물 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량부, 바람직하게는 1 내지 20 중량부가 될 수 있다. 상기 실란 커플링제의 함량은 소수성 조절 측면에서 무기산화물 중량 대비 0.1 중량부 이상으로 사용될 수 있으며, 경제적 측면에서 무기산화물 중량 대비 30 중량부 이하로 사용될 수 있다. The content of the silane coupling agent in the coating step may be 0.1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight based on the weight of the inorganic oxide. The content of the silane coupling agent may be used in an amount of 0.1 parts by weight or more based on the weight of the inorganic oxide in terms of hydrophobicity control, and may be used in an amount of 30 parts by weight or less based on the weight of the inorganic oxide in terms of economy.
또한, 상기 소수성 작용기를 갖는 실란 코팅제가 코팅된 무기산화물은 특정 주파수의 마이크로파를 조사하는 공정을 통해 무기산화물 표면이 개질된 소수성 무기산화물로 제조될 수 있다. 이 때, 상기 마이크로파는 100 내지 1,200 MHz의 주파수로 적용되고, 바람직하게는 300 내지 1000 MHz 의 마이크로파를 조사할 수 있다. 상기 마이크로파의 주파수가 100 MHz보다 작을 경우에는 총 반응시간이 길어지는 단점이 있고, 1,200 MHz를 초과하는 경우에는 반응물의 급격한 온도 상승을 가지고 오기 때문에, 무기산화물 표면에 균일하고 효과적인 소수성을 부여하는 데 컨트롤하기 어려운 단점이 있다.In addition, the inorganic oxide coated with the silane coating agent having the hydrophobic functional group may be prepared as a hydrophobic inorganic oxide having an inorganic oxide surface modified through a process of irradiating microwaves at a specific frequency. At this time, the microwave is applied at a frequency of 100 to 1,200 MHz, preferably can be irradiated with a microwave of 300 to 1000 MHz. If the frequency of the microwave is less than 100 MHz, the total reaction time is long, and if it exceeds 1,200 MHz, since the temperature of the reactant is rapidly increased, it gives a uniform and effective hydrophobicity to the surface of the inorganic oxide. It is difficult to control.
본 발명에서 상기 마이크로파의 조사 세기 및 시간은 총 반응물의 함량에 따라 변경 될 수 있으나, 조사 시간은 1 분 내지 30분에서 조절하는 것이 적당하다. 상기 마이크로파의 조사 시간을 1분 미만으로 할 경우에는 반응물이 화학적으로 제대로 개질되지 않아 원하는 성능을 구현하기 어려울 수 있으며, 30분을 초과하여 조사할 경우에는 반응물의 온도 상승이 매우 커져 실란커플링제의 형태 변형이나 장치의 안전성 등에 대한 문제가 발생할 수도 있다. In the present invention, the irradiation intensity and time of the microwave can be changed depending on the total reactant content, the irradiation time is appropriately adjusted from 1 minute to 30 minutes. When the irradiation time of the microwave is less than 1 minute, it may be difficult to realize the desired performance because the reactants are not chemically modified properly, and when irradiated for more than 30 minutes, the temperature rise of the reactants becomes very large and thus the Problems with shape deformation and safety of the device may occur.
상술한 바와 같이, 본 발명은 타이어 충전제로 사용할 수 있는 고분산성을 가지는 소수성 무기산화물을 특정 주파수의 마이크로파를 이용하여 제조하는 특징이 있다. 즉, 무기산화물 분말을 실란 커플링제로 표면 개질시 실란 커플링제로 무기산화물을 표면 코팅 후, 기존의 열 전달을 통하여 에너지를 전달하여 표면을 개질하는 방법과 달리 마이크로파를 이용하여 직접적으로 표면을 개질하는 방법으로 기존의 소수성 무기산화물의 제조시간을 단축할 수 있는 장점을 가진다. As described above, the present invention is characterized in that a hydrophobic inorganic oxide having high dispersibility which can be used as a tire filler is produced by using a microwave of a specific frequency. In other words, when surface modification of inorganic oxide powder with silane coupling agent, after surface coating inorganic oxide with silane coupling agent, the surface is directly modified by using microwave, unlike the method of modifying the surface by transferring energy through heat transfer. In this way, the manufacturing time of the existing hydrophobic inorganic oxide may be shortened.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같은 방법으로 무기산화물 표면을 실란 커플링제로 코팅한 후 마이크로파를 조사하여 제조된 소수성 무기산화물을 제공한다. On the other hand, the present invention provides a hydrophobic inorganic oxide prepared by coating the surface of the inorganic oxide with a silane coupling agent in the same manner as described above and irradiated with microwaves.
본 발명은 또한, 이렇게 제조된 소수성 무기산화물을 포함하는 고무 혼합물이나 수지 조성물 및 이를 포함하는 타이어, 필름, 라텍스 등을 제공한다. The present invention also provides a rubber mixture or resin composition comprising the hydrophobic inorganic oxide thus prepared, and a tire, film, latex and the like comprising the same.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.In the present invention, matters other than those described above can be added or subtracted as required, and therefore, the present invention is not particularly limited thereto.
본 발명은 특정 주파수를 갖는 마이크로파를 조사하여 최적화된 범위의 에너지가 직접적으로 전달될 수 있도록 함으로써, 친수성을 갖는 무기산화물 표면을 소수성화하여 유기복합체 내에서 분산성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, the microwaves having a specific frequency can be irradiated to directly transmit an optimized range of energy, thereby hydrophobicizing the surface of the inorganic oxide having hydrophilicity, thereby improving dispersibility in the organic composite.
본 발명에 따르면, 특정 범위의 마이크로파를 이용하여 최적화된 에너지 전달 공정을 수립함으로써, 기존의 열처리 방법에 의해 무기산화물과 실란 커플링제를 화학적으로 개질하는 방법에 비해 시간을 단축시킬 수 있으며 이는 무기산화물의 표면을 개질하는 데 사용되는 전체적인 공정 시간을 단축할 수 있는 장점이 있으며, 소수성 무기산화물을 효과적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by establishing an optimized energy transfer process using a specific range of microwaves, it is possible to shorten the time compared to the method of chemically modifying the inorganic oxide and silane coupling agent by the conventional heat treatment method, which is an inorganic oxide There is an advantage that can shorten the overall process time used to modify the surface of the, has the advantage of effectively obtaining a hydrophobic inorganic oxide.
도 1은 본 발명의 실시예 1~3에 따라 제조된 소수성 마이카의 물과 분리 실험 결과를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1~2에 따라 제조된 소수성 마이카의 물과 분리 실험 결과를 나타내는 사진이다.
도 3은 별도의 표면 개질 공정을 수행하지 않은 마이카, 실시예 1에 따라 표면 개질된 마이카, 및 비교예 1에 따라 표면 개질된 마이카에 대하여 온도(Temperature, ℃) 변화에 따른 중량 감소율(Weight Loss, %)를 나타낸 그래프이다.1 is a photograph showing the results of separation experiments with water of hydrophobic mica prepared according to Examples 1 to 3 of the present invention.
Figure 2 is a photograph showing the results of separation experiments with water of hydrophobic mica prepared according to Comparative Examples 1 and 2 of the present invention.
3 is a weight loss rate according to temperature (° C.) change of temperature (℃) for mica that has not been subjected to a separate surface modification process, surface modified mica according to Example 1, and surface modified mica according to Comparative Example 1; ,%).
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example 1 One
마이카 10 g을 유기 용매인 디메틸클로라이드(Dimethyl chloride) 100 mL및 실란 커플링제인 프로필트리에톡시실란(PTES, propyltriethoxysilane) 0.5 g과 혼합하여 상온에서 30분 동안 교반 후, 증류 장치(evaporation)을 통하여 디메틸클로라이드(Dimethyl chloride)를 제거하여 펄 표면에 소수성 작용기를 갖는 실란 커플링제를 코팅하였다. 이렇게 코팅된 마이카을 700 MHz의 마이크로파를 사용하여 10분간 조사하여 표면이 개질된 소수성 펄을 제조하였다. 10 g of mica was mixed with 100 mL of an organic solvent, dimethyl chloride, and 0.5 g of a silane coupling agent, propyltriethoxysilane (PTES), and stirred at room temperature for 30 minutes, followed by evaporation. Dimethyl chloride was removed to coat a silane coupling agent having a hydrophobic functional group on the pearl surface. The coated mica was irradiated for 10 minutes using a microwave of 700 MHz to prepare a hydrophobic pearl surface modified.
제조된 소수성 마이카의 친수성/소수성 평가를 위하여 1 g의 개질된 마이카를 바이알에 넣고 물과 혼합 후 10분간 소니케이션(sonication)을 수행한 뒤 물과의 분리 성능을 확인하여 그 측정 결과 사진을 도 1에 나타내었다. In order to evaluate the hydrophilicity / hydrophobicity of the prepared hydrophobic mica, 1 g of modified mica was added to a vial, followed by sonication for 10 minutes after mixing with water, and confirming the separation performance with water. 1 is shown.
이러한 물과의 분리 성능 평가 결과, 개질 후 마이카는 완전히 소수성이 되어 물에 100% 떠있는 것을 확인할 수 있었다.As a result of evaluating the separation performance with water, it was confirmed that after the reforming, the mica became completely hydrophobic and floated in
실시예Example 2 2
실란 커플링제로 0.1 g의 데실트리메톨시실란(DTMS, decyltrimethoxysilane)을 사용하고, 700 MHz의 마이크로파를 사용하여 15분간 조사한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 소수성을 가지는 마이카를 제조하였다. A mica having hydrophobicity was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 g of decyltrimethoxysilane (DTMS) was used as the silane coupling agent and irradiated for 15 minutes using a microwave at 700 MHz. .
제조된 소수성 마이카에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물과의 분리 성능을 확인하여 그 측정 결과 사진을 도 1에 나타내었다. 이러한 물과의 분리 성능 평가 결과, 개질 후 마이카는 완전히 소수성이 되어 물에 100% 떠 있는 것을 확인할 수 있었다.About the prepared hydrophobic mica was confirmed the separation performance with water in the same manner as in Example 1 and the measurement result photograph is shown in FIG. As a result of the separation performance evaluation with water, it was confirmed that after modification, the mica became completely hydrophobic and floated in
실시예Example 3 3
실란 커플링제로 1 g의 데실트리메톨시실란 (DTMS, decyltrimethoxysilane) 을 사용하고, 700 MHz의 마이크로파를 사용하여 15분간 조사한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 소수성 마이카를 제조하였다. A hydrophobic mica was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1 g of decyltrimethoxylsilane (DTMS, decyltrimethoxysilane) was used as the silane coupling agent and irradiated for 15 minutes using a microwave at 700 MHz.
제조된 소수성 마이카에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물과의 분리 성능을 확인하여 그 측정 결과 사진을 도 1에 나타내었다. 이러한 물과의 분리 성능 평가 결과, 개질 후 마이카는 완전히 소수성이 되어 물에 100% 떠 있는 것을 확인할 수 있었다.About the prepared hydrophobic mica was confirmed the separation performance with water in the same manner as in Example 1 and the measurement result photograph is shown in FIG. As a result of the separation performance evaluation with water, it was confirmed that after modification, the mica became completely hydrophobic and floated in
실시예Example 4 4
무기산화물로 10g의 펄과 실란 커플링제로 0.1 g의 데실트리메톨시실란 (DTMS, decyltrimethoxysilane) 을 사용하고, 700 MHz의 마이크로파를 사용하여 15분간 조사한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 소수성 펄을 제조하였다. In the same manner as in Example 1, except that 10 g of pearl as the inorganic oxide and 0.1 g of decyltrimethoxysilane (DTMS) as the silane coupling agent were irradiated for 15 minutes using 700 MHz microwave. Hydrophobic pearls were prepared.
제조된 소수성 펄에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물과의 분리 성능을 확인하였다. 이러한 물과의 분리 성능 평가 결과, 개질 후 실리카는 완전히 소수성이 되어 물에 100% 떠 있는 것을 확인할 수 있었다.
Separation performance with water was confirmed in the same manner as in Example 1 for the prepared hydrophobic pearl. As a result of evaluating the separation performance with water, it was confirmed that after modification, the silica became completely hydrophobic and floated 100% in water.
실시예 1~4에 따른 소수성 실리카의 제조 방법에 대한 공정 조건 및 제조된 소수성 실리카에 대한 물과 분리 성능 평가를 다음 표 1에 나타내었다.
Process conditions for the method for preparing hydrophobic silica according to Examples 1 to 4 and water and separation performance evaluation of the prepared hydrophobic silica are shown in Table 1 below.
세기(MHz)microwave
Intensity (MHz)
조사시간(min)microwave
Irradiation time (min)
산화물weapon
oxide
(함량)Silane coupling agent
(content)
상기 표 1및 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 최적화된 주파수의 마이크로파를 사용하여 제조된 실시예 1~4의 소수성 무기산화물은 매우 우수한 정도로 소수성이 부여되었음을 알 수 있다.
As shown in Table 1 and Figure 1, it can be seen that the hydrophobic inorganic oxides of Examples 1 to 4 prepared using microwaves of the optimized frequency according to the present invention have been given hydrophobicity to a very good degree.
비교예Comparative example 1 One
마이카10 g을 유기 용매인 디메틸클로라이드(Dimethyl chloride) 100 mL및 실란 커플링제로 1 g의 프로필트리메톨시실란 (PTMS, propyltrimethoxysilane)과 혼합하여 상온에서 30분 동안 교반하며 반응시킨 후, 증류 장치(evaporation)을 통하여 디메틸클로라이드(Dimethyl chloride)를 제거하여 마이카 표면에 소수성 작용기를 갖는 실란 커플링제를 코팅하였다. 이렇게 코팅된 마이카를 120 ℃의 가열로에서 15분 동안 열처리하여 소수성 마이카를 제조하였다. 10 g of mica was mixed with 100 mL of an organic solvent, dimethyl chloride, and 1 g of propyltrimetholoxysilane (PTMS, propyltrimethoxysilane) as a silane coupling agent, and stirred at room temperature for 30 minutes, followed by a distillation apparatus ( Dimethyl chloride was removed through evaporation to coat a silane coupling agent with a hydrophobic functional group on the surface of the mica. The coated mica was heat treated in a heating furnace at 120 ° C. for 15 minutes to prepare a hydrophobic mica.
제조된 소수성 마이카에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물과의 분리 성능을 확인하여 그 측정 결과 사진을 도 2에 나타내었다. 이러한 물과의 분리 성능 평가 결과, 제조된 소수성 마이카는 물과 완전히 섞이는 모습을 확인할 수 있었다. About the prepared hydrophobic mica was confirmed the separation performance with water in the same manner as in Example 1 and the measurement result photograph is shown in FIG. As a result of the separation performance evaluation with water, the prepared hydrophobic mica was found to be completely mixed with water.
비교예Comparative example 2 2
실란커플링제로 DTMS를 마이카 중량 대비 5 중량부로 사용하고 코팅된 마이카를 120 ℃의 가열로에서 30분 동안 열처리한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 소수성 마이카를 제조하였다. A hydrophobic mica was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that DTMS was used as a silane coupling agent at 5 parts by weight, and the coated mica was heat-treated in a heating furnace at 120 ° C. for 30 minutes.
제조된 소수성 실리카에 대하여 비교예 1과 동일한 방법으로 물과의 분리 성능을 확인하여 그 측정 결과 사진을 도 2에 나타내었다. 이러한 물과의 분리 성능 평가 결과, 제조된 소수성 마이카는 물과 완전히 섞이는 모습을 확인할 수 있었다.The prepared hydrophobic silica was confirmed to have a separation performance from water in the same manner as in Comparative Example 1, and the measurement result photograph is shown in FIG. 2. As a result of the separation performance evaluation with water, the prepared hydrophobic mica was found to be completely mixed with water.
비교예Comparative example 3 3
무기산화물을 펄로 하고 실란커플링제로 를 펄 중량 대비 10 중량부로 사용하고 코팅된 펄을 120 ℃의 가열로에서 1시간 동안 열처리한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 소수성 펄을 제조하였다. Hydrophobic pearls were prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that inorganic oxides were used as pearls, 10 parts by weight of the silane coupling agent was used, and the coated pearls were heat-treated in a heating furnace at 120 ° C. for 1 hour. .
제조된 소수성 펄에 대하여 비교예 1과 동일한 방법으로 물과의 분리 성능을 확인하였다. 이러한 물과의 분리 성능 평가 결과, 제조된 소수성 실리카는 물과 완전히 섞이는 모습을 확인할 수 있었다.
Separation performance with water was confirmed in the same manner as in Comparative Example 1 with respect to the prepared hydrophobic pearl. As a result of the separation performance evaluation with water, the prepared hydrophobic silica was confirmed to be completely mixed with water.
비교예 1~3에 따른 소수성 실리카의 제조 방법에 대한 공정 조건 및 제조된 소수성 실리카에 대한 물과 분리 성능 평가를 다음 표 2에 나타내었다.
Process conditions and water and separation performance evaluation of the prepared hydrophobic silica according to Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 2 below.
(℃)Heat treatment temperature
(℃)
(min)Heat treatment time
(min)
(함량)Silane coupling agent
(content)
상기 표 2및 도 2에 나타낸 바와 같이, 기존의 열처리 방법을 적용하여 제조된 비교예 1~3의 소수성 무기산화물은 물과 분리 성능 평가에서 물과 완전히 섞이며 소수성 성능이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다. As shown in Table 2 and Figure 2, it can be seen that the hydrophobic inorganic oxides of Comparative Examples 1 to 3 prepared by applying the existing heat treatment method are completely mixed with water in water and separation performance evaluation, the hydrophobic performance is significantly reduced. .
한편, 본 발명에 따라 마이크로파를 이용하여 표면 개질한 소수성 무기산화물과 기존의 방식으로 열처리에 의한 개질에 따른 소수성 무기산화물의의 화학적 개질량의 비교를 위하여 몇 가지 마이카 샘플들에 대한 열중량 분석(TGA) 결과를 도 3에 나타내었다. 좀더 상세하게는, 별도의 표면 개질 공정을 수행하지 않은 마이카와 실시예 1에 의해 개질된 마이카, 그리고 비교예 1에 의해 개질된 마이카를 세척(washing)후 TGA를 통하여 개질된 유기물 함량을 측정하여 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 기존의 방식으로 열처리를 통하여 개질된 비교예 1에 따른 마이카의 유기물 함량은 개질전 보다 0.2 wt % 정도로 거의 변화가 없었지만, 마이크로파를 이용하여 개질된 실시예 1에 따른 마이카의 유기물 함량은 2 wt% 정도로 더욱 효과적으로 마이카 표면에 실란커플링제가 개질되었음을 확인할 수 있었다.On the other hand, thermogravimetric analysis of several mica samples for comparison of the chemical reformation of the surface-modified hydrophobic inorganic oxide using microwave and the hydrophobic inorganic oxide according to the modification by heat treatment in a conventional manner according to the present invention ( TGA) results are shown in FIG. 3. More specifically, after washing the mica and the mica modified by Example 1, and the mica modified by Comparative Example 1 after performing a separate surface modification process by measuring the modified organic matter content through TGA 3 is shown. As shown in FIG. 3, the organic matter content of the mica according to Comparative Example 1 modified through heat treatment in the conventional manner was almost unchanged by about 0.2 wt%, but the mica according to Example 1 modified using microwaves. The organic matter content of 2 wt% was more effectively confirmed that the silane coupling agent was modified on the surface of the mica.
Claims (7)
b) 상기 코팅된 무기산화물에 100 내지 1,200 MHz의 마이크로파를 조사하는 단계
를 포함하는 소수성 무기산화물의 제조 방법.a) coating the inorganic oxide surface with a silane coupling agent, and
b) irradiating the coated inorganic oxide with microwave at 100 to 1,200 MHz
Method for producing a hydrophobic inorganic oxide comprising a.
상기 코팅 단계는 함침법, 스프레이법, 또는 볼밀법으로 수행하는 소수성 무기산화물의 제조 방법. The method of claim 1,
The coating step is a method of producing a hydrophobic inorganic oxide is carried out by the impregnation method, spray method, or ball mill method.
상기 실란커플링제는 하기의 화학식 1로 표시되는 것인 소수성 무기산화물의 제조 방법:
[화학식 1]
식 중,
R1, R2, 및 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 탄소수 1 내지 5를 갖는 알킬기이며,
R4는 탄소수 1 내지 18을 갖는 직쇄상 또는 분지상의 알킬기임.The method of claim 1,
The silane coupling agent is a method for producing a hydrophobic inorganic oxide is represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Wherein,
R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and each is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms,
R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.
상기 화학식 1에서 R4는 프로필기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 또는 옥타데실기인 소수성 무기산화물의 제조 방법.The method of claim 3,
In Formula 1, R 4 is a propyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, or octadecyl group manufacturing method of a hydrophobic inorganic oxide.
상기 실란 커플링제는 프로필트리메톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 데실트리메톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 및 옥타데실트리메톡시실란로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 소수성 무기산화물의 제조 방법.The method of claim 1,
The silane coupling agent may be selected from the group consisting of at least one hydrophobic inorganic oxide selected from the group consisting of propyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, and octadecyltrimethoxysilane. Manufacturing method.
상기 무기산화물이 티타니아, 펄, 마이카, 및 클레이로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 소수성 무기산화물의 제조 방법.The method according to claim 1,
The inorganic oxide is a method of producing a hydrophobic inorganic oxide of at least one selected from the group consisting of titania, pearl, mica, and clay.
상기 코팅 단계에서 실란 커플링제의 함량은 무기산화물 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량부인 소수성 무기산화물의 제조 방법.The method according to claim 1,
The content of the silane coupling agent in the coating step is 0.1 to 30 parts by weight based on the weight of the inorganic oxide method of producing a hydrophobic inorganic oxide.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150078677A (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-08 | 한국세라믹기술원 | Oil-based Solvent containing graphite oxide coating agent manufacturing method ＆ Graphite oxide coatings manufacturing method |
| KR20160060913A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-31 | 한국전기연구원 | Method for controlling aggregation of sol-gel nanoparticles by solvent relative permittivity, and fabrication of superhydrophobic surfaces using thereof |
| US10381625B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-08-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Composite membrane, preparation method thereof, anode structure including the composite membrane, and lithium secondary battery including the anode structure |
| KR102102929B1 (en) * | 2019-09-20 | 2020-04-22 | (주)자이언 | coating apparatus and method using microwave |
| CN116041986A (en) * | 2022-12-22 | 2023-05-02 | 山西盛达威科技有限公司 | Preparation method of water-soluble carbon black |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008280443A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Konica Minolta Opto Inc | Method for producing composite resin material, composite resin material, and optical element |
| JP2009263637A (en) | 2008-04-01 | 2009-11-12 | Kobe Steel Ltd | Production method of coated inorganic filler, and production method of composite material using the inorganic filler |
| CN102015913B (en) * | 2008-04-25 | 2013-09-25 | 3M创新有限公司 | Process for the surface modification of particles |
| KR20110024724A (en) * | 2009-09-03 | 2011-03-09 | 한국전기연구원 | Manufacturing method of inorganic nano-particle sol using microwave and inorganic nano-particle sol thereof |
-
2011
- 2011-09-29 KR KR1020110099102A patent/KR101315405B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150078677A (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-08 | 한국세라믹기술원 | Oil-based Solvent containing graphite oxide coating agent manufacturing method ＆ Graphite oxide coatings manufacturing method |
| KR20160060913A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-31 | 한국전기연구원 | Method for controlling aggregation of sol-gel nanoparticles by solvent relative permittivity, and fabrication of superhydrophobic surfaces using thereof |
| US10381625B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-08-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Composite membrane, preparation method thereof, anode structure including the composite membrane, and lithium secondary battery including the anode structure |
| KR102102929B1 (en) * | 2019-09-20 | 2020-04-22 | (주)자이언 | coating apparatus and method using microwave |
| CN116041986A (en) * | 2022-12-22 | 2023-05-02 | 山西盛达威科技有限公司 | Preparation method of water-soluble carbon black |
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