KR100270077B1 - 레피도크로사이트의 제조방법 - Google Patents

레피도크로사이트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기기록매체용 자성산화철의 출발물질로 사용하기 적합한 침상성이 우수한 레피도크로사이트 제조방법에 관한 것으로, 염화제1철 수용액에 NaOH 및 NH4OH 등의 알카리를 당량이하로 첨가하여 수산화 제1철을 제조하고, 이를 산화시켜 레피도크로사이트 종결정을 합성한 후 결정성장반응을 진행시키는 습식산화방법에 의한 레피도크로사이트 제조방법에 있어서, 레피도크로사이트 종결정 생성반응시, 수산화 제1철의 산화속도를 0.4-1.6mol/min으로 그리고 결정성장반응시, 수산화 제1철의 산화속도를 0.15-0.4mol/min로 조절하는 것이다.
상기 방법으로 제조된 레피도크로사이트에는 괴타이트 및 아카가나이트등이 혼입되지 않고, 침상성이 우수하며 표면이 균일하다.

Description

레피도크로사이트의 제조방법
본 발명은 레피도크로사이트(γ-FeOOH)의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 오디오, 비디오등 자기기록매체용 자성산화철의 출발물질로 사용하기 적합한 침상성이 우수한 레피도크로사이트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 오디오, 비디오등 자기기록용 산화철로는 레피도크로사이트를 탈수, 환원 및 산화 등의 열처리하여 제조되는 감마 산화철과 표면에 코발트를 피착시킨 코발트 감마 산화철등이 있다.
이러한 자성산화철의 자기적 특성은 출발물질인 레피도크로사이트의 침상성에 크게 의존하기 때문에 우수한 자기기록매체용 자성산화철을 제조하기 위해서는 침상성이 우수한 레피도크로사이트를 사용하는 것이 필수적이다. 따라서 침상 레피도크로사이트의 입자특성을 제어하는 것이 매우 중요하다.
종래 레피도크로사이트는 다음과 같이 제조된다.
즉, 염화제1철 수용액에 NaOH 또는 NH4OH 등의 알카리 수용액을 당량이하로 첨가하여 수산화제 1철을 만든 다음 산소함유가스로 산화시켜 레피도크로사이트 종결정을 만드는데 이때 종결정을 포함한 현탁액의 매는 3.0-3.8로 된다.
그후 상기 반응현탁액의 온도를 30℃-50℃로 승온시키고 pH 3-4가 되도록 알칼리수용액을 첨가하면서 산소함유 가스를 투입하는 결정성장반응에 의해 제조된다.
상기 성장반응이 종료되면, pH가 상승된다. 이 때 pH가 5.5로 되는 시점에서 반응을 종료하여 침상 레피도크로사이트를 제조한다.
이와 관련하여 일본특허공개 평2-55382 및 평 3-29011에는 종결정 생성반응후 일정온도에서 일정시간 숙성시킨 후 성장반응을 진행시키는 방법이 개시되어 있으며, 일본특허공개 소62-119117에는 알칼리 수용액의 첨가속도를 조절하는 방법, 그리고 일본특허공개 소62-65937 및 62-167222에는 산화반응과정에 따라 적정한 3단계로 산화성 가스유량을 조절하는 방법이 개시되어 있으며, 일본특허공개 평3-69848에는 반응액의 pH증가속도를 조절하는 방법등이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 보다 개선된 래피도크로사이트 제조방법을 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명의 다른 목적은 침상성이 우수하고, 입자가 균일한 레피도크로사이트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
제1a도는 본 발명의 실시예 1중 비교예 1의 조건으로 제조된 입자의 TEM사진, b도는 본 발명의 실시예 1중 발명예 2의 조전으로 제조된 입자의 TEM사진, c도는 본 발명의 실시예 1중 비교예 3의 조건으로 제조된 입자의 TEM사진.
제2a도는 본 발명의 실시예 2중 비교예 3의 조건으로 제조된 입자의 TEM사진, b도는 본 발명의 실시예 2중 발명예 5의 조건으로 제조된 입자의 TEM사진, c도는 본 발명의 실시예 2중 비교예 4의 조건으로 제조된 입자의 TEM사진 이다.
본 발명에 의하면, 염화제1철 수용액에 알칼리 수용액을 당량이하로 첨가하여 수산화제1철을 제조한다음 이를 산화시켜 레피도크로사이트 종결정을 생성한 후, 그 종결정을 성장시켜 레피도크로사이트를 제조하는 습식산화법에 있어서, 상기 염화제1철 수용액에 알칼리 수용액을 첨가하여 수산화제1철을 제조한 후 이를 산화시켜 레피도크로사이트 종결정을 생성하는 경우, 수산화제1철의 산화속도를 0.4-1.6 mol/min로 조절하여 종결정을 생성하는 단계;및 상기 종결정 생성 후, 반응현탁액의 온도를 일정온도로 승온한 다음 산학반응시켜 결정을 성장시키되, 수산화 제1철의 산화속도를 0.15-0.4mol/min로 조절하여 종결정을 성장시키는 단계;를 포함하는 레피도크로사이트 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 상기 습식산화반응에 의한 래피도크로사이트 제조방법중, 종결정 생성단계 및 결정성장단계에서 각각 수산화제1철의 산화속도를 일정하게 조절함으로써 침상성이 우수하고 입자가 균일한 레피도크로사이트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 종결정생성반응에서는 염화제1철 수용액에 NaOH 및 NH4OH와 같은 알칼리 수용액을 첨가하여 수산화 제1철을 형성하며, 그후 수산화 제1철을 산화시켜 레피도크로사이트(γ-FeOOH)를 형성하는 단계로, 이때 수산화제1철의 산화속도를 O.4-1.6 mol/min로 조절함으로서 침상입자가 작고, 균일하며, 괴타이트(α-FeOOH) 및 이카가나이트(β-FeOOH) 등의 다른 상이 혼입되지 않은 레피도크로사이트 종결정이 생성된다. 수산화 제1철의 산화속도가 0.4mol/min이하인 경우에는 반응속도가 느려져 괴타이트(α-FeOOH)가 혼입되며 레피도크로사이트(γ-FeOOH)의 종결정입자가 조대해지며 1.6mol/min이상인 경우에는 빠른 산화조건이 되어, 아카가나이트 등의 다른 상이 형성되어 혼입된다.
종결정이 생성된 후에는, 반응현탁액의 온도를 일정온도로 승온한 다음, 산화반응을 진행시켜 생성된 종결정 표면에서-결정이 성장되도록 한다. 상기 결정성장단계에서는 수산화제1철의 산화속도를 0.15-0.4mol/min로 조절하는 것이 바람직하다.
결정성장단계에서 수산화 제1철의 산화속도가 0.15mol/min이하인 경우에는 반응속도가 느려져 괴타이트가 혼입되며 수산화 제1철이 산화되지않은 상태로 슬러지화될수 있으며, 0.4 mol/min이상인 경우에는 빠른 산화반응조건이 되어 성장된 레피도크로사이트가 불안정 입자상으로 형성되며, Fe2+및 OH-로 재용해될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
[실시예 1]
종결정생성시의 산화속도조절
농도가 0.8 M/ℓ인 염화제1철 수용액-40ℓ에 농도가 1.6M/ℓ인 수산화 나트륨 수용액 10ℓ를 첨가하여 수산화 제1철을 제조한 후 25℃ 반응온도에서 산화반응을 시켰다. 이때 수산화제1철의 산화속도를 달리하여 종결정생성반응을 진행시켰다.
각 조건에 따라 생성된 물질을 XRD, TEM으로 결정상 및 전자현미경 조직을 조사하여 하기 표 1 및 제 1 도에 나타내었다.
제 1 도에 나타난 바와 같이 종결정 형성단계에서 수산화제1철의 산화속도가 0.4mol/min이하인 비교예 1의 경우에는 느린 산화속도에서 형성되는 괴타이트가 형성되어 혼입되며, 입자가 조대하고 균일하지 않으며,1.6mol/min이상인 비교예 2 역시 레피도크로사이트 종결정이 입도가 균일한 침상으로 형성되지 않음에 반하여, 발명예 2는 입도가 균일한 침상형태의 레피도크로사이트 종결정이 형성되었다.
[실시예 2]
결정성장시의 산화속도 조절
상기 발명예 2의 조건으로 례피도크로사이트 종결정을 힝성한 후, 반응현탁액의 온도를 40℃로 승온하여 산화반응시켜 결정성장반응을 진행하였다. 이때 수산화제1철의 산화속도를 달리하여 결정을 성장시켰다. 각 조건에 따라 생성된 물질을 XRD, TEM으로 결정상 및 전자현미경 조직을 조사하여 하기 표2와 제 2 도에 나타내었다.
제 2 도에 나타낸 바와 같이, 수산화 제1철의 산화속도가 0.15mol/min이하인 비교예 3의 경우에는 세밀하면서 긴 입자가 형성되었는데 이는 결정구조가 다른 α-FeOOH가 형성됨을, 그리고 원형의 응집물은 수산화 제1철이 산화되지 않고 슬러지화됨을 나타내며, 산화속도가 0.4 mol/min이상인 비교예 4의 경우에는 침상이 아닌 구름과 같은 형상의 구조를 나타내는데 이는 결정구조가 안정화되지 않음을 나타내는 것이다. 이에 반하여 본 발명에 의한 산화속도범위 이내로 산화시켜 결정을 성장시킨 경우에는 발명예 5에서와 같이 치밀하고 명확한 로드형태의 입자가 형성되었다.
레피도크로사이트를 제조함에 있어서, 종결정 생성단계 및 결정성장단계에서, 수산화 제1철의 산화속도를 본 발명의 산화속도범위로 조절함으로써 제조된 레피로크로사이트는 오디오, 비디오등 、자기기록매체용 자성산화철의 출발물질로 사용하기 적합한 것으로, 괴타이트 및 아카가나이트등이 혼입되지 않고 침상성이 좋으며, 입도가 균일하고 안정한 레피도크로사이트로 제조된다.

Claims (1)

  1. 염화제1철 수용액에 알칼리 수용액을 당량이하로 첨가하여 수산화제1철을 제조한 다음 이를 산화시켜 레피도크로사이트 종결정을 제조하고, 그 종결정을 성장시켜레피도크로사이트를 제조하는 습식산화법에 있어서, 상기 염화제1철 수용액에 알칼리 수용액을 첨가하여 수산화제1철을 제조한 후 이를 산화시켜 레피도크로사이트 종결정을 생성하는 경우, 수산화제1철의 산화속도를 0.4-1.6mol/min 조절하여 종결정을 생성하는 단계;및 상기 종결정 생성후, 반응현탁액의 온도를 일정온도로 승온한 다음 산화반응시켜 결정을 성장시키되, 수산화 제1철의 산화속도를 0.15-0.4mol/min로 조절하여 종결정을 성장시키는 단계; 를 포함하는 레피도크로사이트 제조방법.
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