KR101579890B1 - A method for synthesizing nano-sized highly disperse a-alumina and a method for synthesizing the insulated high thermal conductivity a-alumina sol - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노사이즈의 고분산성 α-알루미나의 합성방법 및 이에 의해 합성된 절연성 고열전도성 α-알루미나졸을 제공한다. 본 발명의 α-알루미나 합성방법은 용매열법을 이용하여 300℃ 정도의 저온에서 비교적 단시간 동안 수행되면서도 조대입자를 포함하지 않는 균일한 고분산성의 나노입자를 합성할 수 있고 절연성과 우수한 열물성을 나타낸다. 또한, 보헤마이트 종류, 알루미나 시드의 입경 및 개수를 조절함으로써 α-알루미나 입자의 입경 및 분포를 용이하게 제어할 수 있다. The present invention provides a method for synthesizing a nano-sized highly-dispersible a-alumina and an insulating high thermal conductivity a-alumina sol synthesized by the method. The α-alumina synthesis method of the present invention is capable of synthesizing uniformly highly dispersed nanoparticles containing no coarse particles at a low temperature of about 300 ° C. for a comparatively short period of time, using a solvent heating method, and exhibiting excellent insulating properties and excellent thermal properties . Also, by controlling the type of boehmite and the particle size and number of the alumina seed, the particle size and distribution of the a-alumina particles can be easily controlled.
Description
본 발명은 나노사이즈의 고분산성 α-알루미나의 합성방법 및 이에 의해 합성된 절연성 고열전도성 알루미나졸에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for synthesizing nano-sized highly disperse a-alumina and to an insulating high thermal conductivity alumina sol synthesized by the method.
α-알루미나는 기계적, 전기적, 광학적 특성이 우수하며, 연마제, 플라즈마 분무물질, 충진제, 소결 생성물의 원료물질, 형광물질의 원료물질, 절연재료, 광학재료 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 특히 최근에는 미세하고 균질한 구조, 및 좁은 입자 크기 분포를 가진 α-알루미나의 정밀 연마제로의 용도가 요구되고 있다. The α-alumina has excellent mechanical, electrical and optical properties and is used in various applications such as abrasives, plasma spray materials, fillers, raw materials for sintered products, raw materials for fluorescent materials, insulating materials, and optical materials. Especially recently, there is a demand for the use of a-alumina having a fine and homogeneous structure and a narrow particle size distribution as a precision abrasive.
α-알루미나 분말을 공업적 규모로 값싸게 대량생산 가능한 방법인 베이어(Bayer) 법은 보크사이트를 수산화알루미늄이나 전이 알루미나로 전환시킨 후, 공기 중에서 하소시켜 α-알루미나를 제조하는 방법이다. 그러나 상기의 방법으로는 결정성이나 순도에 있어서 좋은 특성을 갖는 α-알루미나를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 중간 생성물인 수산화알루미늄이나 전이 알루미나 상태에서 거대 응집체가 나타나기 때문에 이를 하소시켜 얻은 α-알루미나 분말은 응집된 조대입자를 포함하는 불규칙한 입자 형태를 가지게 된다는 문제점이 있다. 또한 전이 정도가 열처리 온도와 시간에 의존하여, 적당한 시간 안에 전이가 완전히 이루어지기 위해서는 1230 ℃ 정도의 높은 온도가 요구된다는 단점이 있다. The Bayer method, which is capable of mass-producing an a-alumina powder at low cost on an industrial scale, is a method for producing a-alumina by converting bauxite to aluminum hydroxide or transition alumina, followed by calcination in air. However, since the α-alumina having good properties in terms of crystallinity and purity can not be obtained by the above method, large aggregates appear in the intermediate aluminum hydroxide or transitional alumina state. Therefore, the α-alumina powder obtained by calcining the α- It has an irregular particle shape including coarse coarse particles. In addition, the degree of transition depends on the temperature and time of heat treatment, and a disadvantage is that a high temperature of about 1230 ° C is required for complete transition within a reasonable time.
이러한 문제점을 보완하여 α-알루미나를 합성하기 위한 방법으로 졸-겔(sol-gel)법, 수열합성법, 공침법 등의 용액분말합성법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 액상분말합성법을 이용하면 고순도의 화학량론적인 결정질 세라믹 미립자를 얻을 수 있다. 특히, 수열합성법은 고상반응보다 훨씬 낮은 온도의 용액 상태에서 단결정 입자를 성장시키고 입도 및 형상을 제어할 수 있어, 많은 연구와 상업적 적용이 이루어지고 있다. 또한 수열 반응에 의한 α-알루미나의 합성이 알려져 있으나, 밀폐반응기 내에 고온고압이 필요하기 때문에 단상 물질 합성 속도가 느리다는 문제점이 있다. As a method for synthesizing α-alumina to solve such problems, studies on solution synthesis methods such as sol-gel method, hydrothermal synthesis method and coprecipitation method have been actively studied. High-purity stoichiometric crystalline ceramic microparticles can be obtained by the liquid phase synthesis method. In particular, the hydrothermal synthesis method is capable of growing single crystal grains in a solution state at a much lower temperature than the solid phase reaction, and controlling the particle size and shape, and thus, many researches and commercial applications have been made. Also, synthesis of a-alumina by hydrothermal reaction is known, but since a high temperature and high pressure are required in a closed reactor, there is a problem that the synthesis speed of a single phase material is slow.
이에 따라, 수용액이 아닌 유기용매를 이용한 합성이 연구되고 있으며, Adair et al.은 2가 알코올인 글리콜 용액을 이용하여 α-알루미나를 합성하여 좁은 입자 크기 분포는 물론, 결정핵 시드의 농도와 교반 속도를 조정하여 입자 크기, 및 형상을 제어하는 결과를 얻어냈다. 그러나 침전법에 의해 생성된 수산화알루미늄을 전구체로 이용할 경우, Na, K 등과 같은 알칼리 금속의 오염을 피할 수 없으며, 고순도의 α-알루미나를 제조할 수 없다는 문제점이 있다. 또한 1차 입자의 응집으로 조대입자가 함께 합성될 수 있다. Thus, synthesis using an organic solvent rather than an aqueous solution has been studied, and Adair et al. Have synthesized a-alumina using a glycol solution of a dihydric alcohol to obtain a narrow particle size distribution, The speed was adjusted to obtain particle size and shape control results. However, when aluminum hydroxide produced by the precipitation method is used as a precursor, contamination of alkali metals such as Na, K and the like can not be avoided, and there is a problem that a high-purity a-alumina can not be produced. Also, coarse particles can be synthesized together by aggregation of primary particles.
따라서, 균일한 입자 형상, 및 입자크기 분포를 가지며 조대입자가 존재하지 않는 α-알루미나를 제조하는 방법에 대한 연구가 더욱 요구되고 있다.Therefore, there is a further demand for a method for producing a-alumina having uniform particle shape and particle size distribution and free of coarse particles.
본 발명의 목적은, 500nm 급 조대입자 거의 없는 균일한 고분산성의 α-알루미나를 용매열법을 이용하여 저온에서 빠른 시간 안에 합성하는 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method of synthesizing a highly highly dispersible a-alumina free from coarse particles of 500 nm in a short time at a low temperature by the solvent heating method.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 합성방법으로 제조되고 절연성 고열전도성 α-알루미나졸을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an insulating high thermal conductivity? -Alumina sol prepared by the above synthetic method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 전구체로서 보헤마이트(boehmite; AlO(OH)), α-알루미나 시드(seed), 및 용매로서 글리콜을 이용하여 용매열(solvothermal)법으로 250~300℃에서 12~48시간 열처리하는 단계를 포함하고, 평균입경(D50) 80nm 내지 150nm의 고분산 α-알루미나를 합성하는 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is to provide a process for producing a zeolite having a boehmite (AlO (OH)), an a-alumina seed as a precursor and a zeolite as a solvent, Treated at 300 DEG C for 12 to 48 hours, and a method of synthesizing highly dispersed a-alumina having an average particle diameter (D50) of 80 nm to 150 nm.
하나의 구체적인 예에 따른 합성방법은 하기 단계들을 포함한다. The synthesis method according to one specific example comprises the following steps.
전구체로서 보헤마이트(boehmite; AlO(OH))를 분산매에 넣고 교반하여 분산액을 형성하는 단계;Adding boehmite (AlO (OH)) as a precursor to a dispersion medium and stirring to form a dispersion;
보헤마이트 분산액에 α-알루미나 시드를 첨가하여 콜로이드 용액을 만든 후, 1,4-부탄디올을 첨가하여 혼합액을 얻는 단계; Adding a-alumina seed to a boehmite dispersion to prepare a colloidal solution, and then adding 1,4-butanediol to obtain a mixed solution;
상기 혼합액을 60℃에서 30분간 열처리하여 용매를 제거하는 단계;Treating the mixed solution at 60 ° C for 30 minutes to remove the solvent;
반응용기를 80~150℃/hr의 승온속도로 가열하여 250~300℃에서 12~48시간 유지한 뒤 상온으로 냉각하는 용매열 처리를 통해 α-알루미나 분말을 얻는 단계; 및Alumina powder by heating the reaction vessel at a heating rate of 80 to 150 ° C / hr and holding the resultant at 250 to 300 ° C for 12 to 48 hours and then cooling it to room temperature; And
상기 얻어진 α-알루미나 분말을 원심분리하는 단계.Centrifuging the obtained? -Alumina powder.
상기 전구체로서 이용되는 보헤마이트는 1차 입자 크기가 5nm~40nm인 것이 바람직한바, 예를 들어, Catapal® 200, Dispal® 18N4, 및 Dispal® T25N4 중에서 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The boehmite used as the precursor preferably has a primary particle size of 5 nm to 40 nm, for example, but is not limited to, Catapal® 200, Dispal® 18N4, and Dispal® T25N4.
상기 α-알루미나 시드는 암모늄 명반(Al(NH4)(SO4)2)을 출발물질로 하여 열분해법으로 합성된 α-알루미나를 밀링한 분말일 수 있다. 보다 구체적으로, 암모늄 명반을 1200℃에서 1~3시간 동안 하소하여 얻은 α-알루미나 결정을 0.5-5시간 동안 밀링한 후 원심분리하여 얻은 평균 입도(D50)가 50nm 내지 100nm인 나노 알루미나 분산졸을 α-알루미나 시드로서 이용할 수 있다. 여기서, 원심분리는 5,000rpm 하에서 5분 내지 10분간 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 상기 알루미나 분산졸의 제조시 질산(HNO2, HNO3) 또는 암모니아수(HN4OH)를 첨가할 수 있다. The α-alumina seed may be a powder obtained by milling α-alumina synthesized by pyrolysis using ammonium alum (Al (NH 4 ) (SO 4 ) 2 ) as a starting material. More specifically, a nano-alumina dispersion sol having an average particle size (D50) of 50 nm to 100 nm obtained by milling an α-alumina crystal obtained by calcining ammonium alum at 1,200 ° C. for 1 to 3 hours and milling the mixture for 0.5 to 5 hours, can be used as an? -alumina seed. Here, centrifugation is preferably performed at 5,000 rpm for 5 minutes to 10 minutes. If necessary, nitric acid (HNO 2 , HNO 3 ) or aqueous ammonia (HN 4 OH) may be added during the production of the alumina dispersed sol.
상기 α-알루미나 시드의 개수는 3x1012 내지 5x1012 seed 범위로 첨가되는 것이 보다 작은 크기의 α-알루미나 입자를 제조하기에 적합하다. The number of the? -Alumina seeds is preferably in the range of 3 x 10 12 to 5 x 10 12 seeds, which makes it suitable for producing smaller-sized? -Alumina particles.
본 발명의 또 다른 측면은 상술한 합성방법으로 제조된 평균입경(D50) 80nm 내지 150 nm 의 절연성 고열전도성 α-알루미나졸을 제공한다. Another aspect of the present invention provides an insulating high thermal conductivity? -Alumina sol having an average particle diameter (D50) of 80 nm to 150 nm prepared by the above-described synthesis method.
상기 α-알루미나졸은 500nm 이상의 입경을 갖는 조대입자의 비율이 0.1% 이하로서 고분산성이다. The? -Alumina sol has a high dispersibility with a ratio of coarse particles having a particle diameter of 500 nm or more of 0.1% or less.
본 발명에서 제공하는 α-알루미나졸을 PAI 수지에 분산하여 복합체를 형성하는 경우, 그 열전도도는 PAI 수지 대비 향상됨을 확인하였는바 고열전도성을 나타낸다.
When the α-alumina sol of the present invention is dispersed in the PAI resin to form a composite, the thermal conductivity of the α-alumina sol is improved compared to the PAI resin.
본 발명의 α-알루미나 합성방법은 용매열법을 이용하여 300℃ 정도의 저온에서 비교적 단시간 동안 수행되면서도 조대입자를 포함하지 않는 균일한 고분산성의 나노입자를 합성할 수 있고 절연성과 우수한 열전도성을 나타낸다. 또한, 보헤마이트 종류, 알루미나 시드의 입경 및 개수를 조절함으로써 α-알루미나 입자의 입경 및 분포를 용이하게 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 α-알루미나는 나노 알루미나 분산졸 제조, 표면개질을 통해 표면개질된 알루미나 분산졸 제조 및 NMP 용매치환, 실란개질형 알루미나-PAI 수지 복합화 연구 등에 다양하게 적용될 수 있다.
The α-alumina synthesis method of the present invention is capable of synthesizing uniformly dispersed nanoparticles containing no coarse particles at a low temperature of about 300 ° C. using a solvent heating method, and exhibiting excellent insulation and excellent thermal conductivity . Also, by controlling the type of boehmite and the particle size and number of the alumina seed, the particle size and distribution of the a-alumina particles can be easily controlled. Therefore, the α-alumina of the present invention can be variously applied to the preparation of nano-alumina dispersed sol, surface modified alumina dispersion sol through surface modification, NMP solvent replacement, and silane modified alumina-PAI resin composite research.
도 1은 본 발명의 일 예에 따라 고분산성 α-알루미나를 합성하는 과정의 단계도이다.
도 2는 전구체인 보헤마이트 3종의 입도분포 그래프이다{a;Catapal® 200, b;Dispal® 18N4, c;Dispal® T25N4}
도 3 하소온도에 따른 α-알루미나 시드 분산졸의 XRD 패턴이다{(a) γ-알루미나 및 (b) α-알루미나}
도 4는 밀링시간에 따른 α-알루미나 시드 분산졸의 입도그래프이다.
도 5는 질산 첨가량에 따른 α-알루미나 시드 분산졸의 입도그래프이다.
도 6은 밀링 전, 후, 원심분리에 따른 α-알루미나 시드 분산졸의 입도그래프이다.
도 7은 시드 개수에 따른 합성한 α-알루미나의 SEM 이미지이다.
도 8은 실시예 1에서 얻은 α-알루미나의 평균 입도 분포이다.
도 9는 시드 크기별 합성한 α-알루미나의 SEM 이미지이다.
도 10은 시드 크기별 합성한 α-알루미나의 XRD 그래프이다 {(a) 시드 크기: 100nm, (b) 시드 크기: 79nm, (c) 시드 크기: 70nm}.Fig. 1 is a step diagram of a process of synthesizing highly-dispersible a-alumina according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a graph of the particle size distribution of three kinds of precursors, i.e., boehmite {a; Catapal® 200, b; Dispal® 18N4, c; Dispal® T25N4}
Fig. 3 shows the XRD pattern of the? -Alumina seed dispersed sol according to the calcination temperature. {(A) γ-alumina and (b) α-alumina}
4 is a graph of particle size of an a-alumina seed dispersed sol with respect to milling time.
5 is a graph of the particle size of an a-alumina seed dispersion sol according to the amount of nitric acid added.
6 is a graph of particle size of an a-alumina seed dispersion sol according to centrifugation before and after milling.
7 is an SEM image of synthesized? -Alumina according to the number of seeds.
Fig. 8 shows the average particle size distribution of? -Alumina obtained in Example 1. Fig.
9 is an SEM image of a-alumina synthesized by seed size.
10 is an XRD graph of a-alumina synthesized by seed size ((a) seed size: 100 nm, (b) seed size: 79 nm, (c) seed size: 70 nm}.
이하, 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 나노사이즈의 α-알루미나의 합성에 관한 기술로서, 기존에는 주로 1100~1200℃ 이상의 온도에서 고상법이 이용되었으나, 공정비용이 비싸고 합성된 알루미나는 조대입자의 함량이 높았다. 또한, 열분해법 또는 고상법으로 α-알루미나 입자를 합성할 경우 1차입자의 크기는 작지만 응집되는 단점이 있다. 이에 본 발명자들은 저온에서 수행될 수 있는 용매열(solvothermal) 합성법을 이용하여 500nm급 조대입자 거의 없는 균일한 고분산성의 α-알루미나를 합성하는 방법 및 합성된 α-알루미나졸에 관한 것이다. The present invention relates to synthesis of nano-sized a-alumina. In the past, the solid phase method was used mainly at a temperature of 1100 to 1200 ° C. or higher, but the cost of the process was high and the synthesized alumina had a high content of coarse particles. In addition, when the α-alumina particles are synthesized by the pyrolysis method or the solid phase method, the size of the primary particles is small, but there is a drawback that the particles aggregate. Accordingly, the present inventors have succeeded in synthesizing a highly highly dispersible a-alumina having almost no coarse particles of 500 nm by using a solvothermal synthesis method which can be carried out at a low temperature, and a synthesized? -Alumina sol.
도 1에는 본 발명의 일 예에 따라 고분산 α-알루미나를 합성하는 과정의 단계도가 도시되어 있는바, 이하 도 1을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
FIG. 1 shows a process of synthesizing highly dispersed .alpha.-alumina according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG.
용매열 합성법에 의해 α-알루미나를 합성하기 위한 첫 번째 단계(S1)는 전구체로서 보헤마이트(boehmite)를 분산매에 넣고 교반하여 분산액을 형성하는 단계이다. The first step (S1) for the synthesis of a-alumina by the solvent thermo-synthetic method is a step of forming a dispersion by adding boehmite as a precursor to a dispersion medium and stirring the mixture.
상기 전구체로 이용되는 보헤마이트는 AlO(OH)의 조성식을 갖고 탄소수가 많은 알콜 제조 공정에서 부산물로 생성된다. 상기 보헤마이트는 1차입자 크기가 5nm~40nm인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 Catapal® 200, Dispal® 18N4, Dispal® T25N4 등이 이용될 수 있다. 상기 Catapal® 200은 벽돌 형상(brick-shaped)이고 일차입자 크기는 약 40nm x 40nm x 20nm 정도이며 도 2의 (a)에서 보는 바와 같이 평균입경은 약 175 nm 정도이다. 상기 Dispal® 18N4는 판형(platelet-shaped)이고 일차입자 크기는 약 15nm x 15nm x 5nm 이며, 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이 평균입경은 112nm 정도이다. 상기 Dispal® T25N4은 블레이드형(blade-shaped)이고, 일차입자 크기는 약 15nm x 8nm x 5nm이며, 평균입경은 약 81 nm 이다. The boehmite used as the precursor is produced as a by-product in the process of producing an alcohol having a composition formula of AlO (OH) and having a large number of carbon atoms. The boehmite preferably has a primary particle size of 5 nm to 40 nm. For example,
본 발명자들이 보헤마이트 전구체의 종류에 따른 α-알루미나의 입자크기와 결정화 시간을 연구한 결과, 입자크기가 작은 전구체를 출발물질로 하여 합성하면 α-알루미나의 결정화시간도 짧고 결정크기도 작게 제조됨을 확인했다. 이에, 입자크기가 작은 Dispal® T25N4를 전구체를 사용하여 합성한 알루미나가 입자가 가장 작았다. The present inventors have studied the particle size and crystallization time of a-alumina according to the type of boehmite precursor, and found that when a precursor having a small particle size is used as a starting material, the crystallization time of a-alumina is short and the crystal size is small Confirmed. Therefore, particles of alumina synthesized using a precursor of Dispal® T25N4 having a small particle size were the smallest.
상기 보헤마이트 전구체는 예를 들어, 메탄올과 같은 분산매에 균일한 졸로 분산시켜 이용하는 것이 바람직하다. 상기 분산은 초음파 처리(ultrasonication)를 대략 5분 정도 수행하여 균일한 분산매를 형성할 수 있다.
The boehmite precursor is preferably dispersed in a dispersion medium such as, for example, methanol with a uniform sol. The dispersion can be performed by ultrasonication for about 5 minutes to form a uniform dispersion medium.
다음 단계(S2)는, 상기 보헤마이트 분산액에 α-알루미나 시드를 첨가하여 콜로이드를 만든 후, 1,4-부탄디올을 첨가하여 혼합액을 얻는 단계이다. In the next step (S2), α-alumina seed is added to the boehmite dispersion to form a colloid, and then 1,4-butanediol is added to obtain a mixed solution.
상기 α-알루미나 시드는 분산매에 분산된 형태로 이용될 수 있다. The? -Alumina seed may be used in a form dispersed in a dispersion medium.
상기 α-알루미나 시드는 바람직한 예에서, 암모늄 명반(Al(NH4)(SO4)2)을 출발물질로 하여 열분해법으로 합성된 α-알루미나를 밀링한 분말일 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 α-알루미나 시드는 암모늄 명반을 1200℃에서 1~3시간 동안 하소하여 얻은 α-알루미나 결정을 0.5-5시간 동안 밀링한 후 원심분리하여 얻은 평균 입도(D50)가 70nm 내지 100nm 크기의 나노 알루미나 분산졸일 수 있다. The α-alumina seed may be a powder obtained by milling α-alumina synthesized by pyrolysis using, as a starting material, ammonium alum (Al (NH 4 ) (SO 4 ) 2 ) in a preferred example. In a specific example, the α-alumina seed is prepared by milling an α-alumina crystal obtained by calcining ammonium alum at 1,200 ° C. for 1 to 3 hours and then centrifuging for 0.5 to 5 hours to obtain an average particle size (D50) of 70 nm to 100 nm Lt; RTI ID = 0.0 > alumina < / RTI >
상기 밀링은 볼밀, 제트밀 등 공지의 분쇄 기구를 사용하는 것이 가능하고, 분말을 단독으로 밀링하거나, 분쇄 조제 및 탈응집제와 같은 첨가제를 첨가할 수도 있다. 분쇄 조제로는, 예를 들어 메탄올, 에탄올 및 프로판올과 같은 알코올이나 프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 에틸렌 글리콜과 같은 글리콜 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 밀링시간은 바람직하게는 2-5시간 수행할 수 있다. As the milling, a known milling mechanism such as a ball mill or a jet mill may be used, and the powder may be milled alone, or an additive such as a milling aid and deagglomerating agent may be added. Examples of the grinding aid include, but are not limited to, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, glycols such as propylene glycol, polypropylene glycol and ethylene glycol, and the like. The milling time can preferably be carried out for 2-5 hours.
상기 원심분리는 5,000rpm하에서 5분 내지 10분간 수행할 수 있다. The centrifugation can be performed at 5,000 rpm for 5 minutes to 10 minutes.
상기 α-알루미나 시드의 초기 출발 입도를 결정하고, 시드 농도(개수)를 통하여 α-알루미나 나노 입자의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 시드 개수가 증가하면 합성되는 알루미나의 입경이 작아진다. 이에, 500nm 초과하는 조대입자의 형성을 최소화하고 균일한 입경분포를 얻기 위해 바람직한 α-알루미나 시드의 개수는 3x1012 내지 5x1012 seed일 수 있다.The initial starting particle size of the a-alumina seed can be determined and the size of the a-alumina nanoparticles can be controlled through the seed concentration (number). That is, as the number of seeds increases, the particle size of synthesized alumina decreases. Thus, the number of 500nm exceeds desired α- alumina seed to minimize the formation of coarse particles and obtain a uniform particle size distribution which may be 3x10 12 to 5x10 12 seed.
상기 글리콜 용액은 바람직하게는 1,4-부탄디올 또는 1,4-부탄디올과 증류수의 혼합액이 이용될 수 있다. The glycol solution is preferably a solution of 1,4-butanediol or a mixture of 1,4-butanediol and distilled water.
경우에 따라, 전구체와의 급격한 반응을 방지하기 위한 목적으로 상기 알루미나 분산졸로 된 시드용액에 질산(HNO2, HNO3) 또는 암모니아수(HN4OH)를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 상기 질산은 1.0-1.9 wt% 로 함유될 수 있다. In some cases, nitric acid (HNO 2 , HNO 3 ) or aqueous ammonia (HN 4 OH) may be added to the seed solution of the alumina dispersed sol for the purpose of preventing abrupt reaction with the precursor. For example, the nitric acid may be contained in an amount of 1.0-1.9 wt%.
상기 콜로이드 용액 내 보헤마이트 전구체: α-알루미나 시드 : 1,4-부탄디올의 질량비는 바람직하게는 약 1 : 10: 250이다.
The mass ratio of the boehmite precursor: a-alumina seed: 1,4-butanediol in the colloidal solution is preferably about 1: 10: 250.
다음 단계(S3)는, 상기 혼합액을 반응용기에 넣고 60℃에서 30분간 열처리하여 용매를 제거하는 단계이다. 이 과정에서 휘발성 알콜 용매가 증발되며, 이는 알콜 용매가 다량 잔류하는 경우 알루미나 분말 표면이 불균일하고 매끄럽지 못할 수 있기 때문이다.
In the next step (S3), the mixed solution is placed in a reaction vessel and heat-treated at 60 DEG C for 30 minutes to remove the solvent. In this process, the volatile alcohol solvent evaporates because the surface of the alumina powder may not be uniform and smooth when a large amount of alcohol solvent remains.
다음으로 수행하는 단계(S4)는 용매열 반응인 글루코더말 반응으로서, 반응용기를 80~150℃/hr의 승온속도로 가열하여 250~300℃에서 12~48 시간 유지한 뒤 상온으로 냉각하는 과정이다. 하나의 구체적인 예에서, 반응용기를 100℃/hr의 승온속도로 가열하여 약 300℃에서 약 12 시간 유지하는 것이 바람직하다.
The next step (S4) is a Glucoderm reaction which is a solvent thermal reaction. The reaction is carried out by heating the reaction vessel at a heating rate of 80 to 150 占 폚 / hr, maintaining the reaction vessel at 250 to 300 占 폚 for 12 to 48 hours, to be. In one specific example, it is preferred that the reaction vessel is heated at a rate of elevated temperature of 100 占 폚 / hr and maintained at about 300 占 폚 for about 12 hours.
마지막 단계(S5)는 얻어진 α-알루미나 분말을 원심분리하는 단계이다. 상기 원심분리에 의해, 미세 입자는 침강되지 않고 여전히 상청액 중에 부유되어 있는 반면, 비교적 큰 입경을 갖는 조대입자는 침강되기 때문에, 침전물로부터 고체/액체 분리하여 상청액을 얻음으로써, 목적하는 크기의 결정 입자를 얻을 수 있다. 원심분리 후 얻은 분말은 용매에 분산된 상태로 이용될 수도 있고, 필요에 따라 세척과 건조 단계를 거칠 수 있다.
The final step (S5) is a step of centrifuging the obtained a-alumina powder. By the centrifugation, the fine particles are not sedimented but still suspended in the supernatant liquid. On the other hand, since the coarse particles having a relatively large particle size are precipitated, the supernatant liquid is separated from the precipitate by solid / liquid separation, Can be obtained. The powder obtained by centrifugal separation may be used in a state of being dispersed in a solvent, and may be subjected to washing and drying steps if necessary.
본 발명에 따른 용매열 반응으로 합성된 α-알루미나는 평균입경(D50) 80nm 내지 150 nm의 절연성 고열전도성 α-알루미나졸이다. 총 입자 개수에 대해 입경이 500nm를 초과하는 조대입자의 비율이 0.1% 이하이다. The α-alumina synthesized by the solvent thermal reaction according to the present invention is an insulating high thermal conductivity α-alumina sol having an average particle diameter (D50) of 80 nm to 150 nm. The ratio of coarse particles having a particle size exceeding 500 nm to the total number of particles is 0.1% or less.
본 발명의 α-알루미나는 절연성과 고열전도성을 나타내므로 PAI 수지에 분산된 복합체 형태로 이용될 수 있다. The? -Alumina of the present invention exhibits an insulating property and a high thermal conductivity, and thus can be used in the form of a composite dispersed in a PAI resin.
그 밖에, 본 발명의 α-알루미나는 α-알루미나 소결체를 제조하기 위한 출발 물질로서 유용하다. α-알루미나 소결체는 높은 강도가 요구되는 절단 도구, 바이오세라믹 및 방탄판의 재료로서 사용된다. 웨이퍼 핸들러와 같은 반도체의 제조용 장비 부품 및 효소 센서와 같은 전자 부품에도 적용가능하다. 또한, 나트륨 램프 및 금속 할라이드 램프와 같은 광 투과성 튜브에도 적용될 수 있다. 더욱이, 배기 가스와 같은 가스 중에 함유되어 있는 고형물의 제거, 알루미늄 용융물의 여과 및 맥주와 같은 음식물의 여과에 사용되는 세라믹 필터에도 적용될 수 있다. 세라믹 필터로는 연료 전지 중의 수소의 선택적 투과 및 석유 정련 중에 생성되는 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 및 산소와 같은 기상 성분의 선택적 투과를 위한 선택적 투과 필터가 포함되며, 이러한 선택적 투과 필터는 이들의 표면 상에 촉매 성분을 지지하기 위한 촉매 캐리어로서 사용될 수도 있다.In addition, the a-alumina of the present invention is useful as a starting material for producing an a-alumina sintered body. The a-alumina sintered body is used as a material for cutting tools, bioceramics and bulletproof plates which require high strength. But also to electronic parts such as equipment parts for manufacturing semiconductor devices such as wafer handlers and enzyme sensors. It can also be applied to light-permeable tubes such as sodium lamps and metal halide lamps. Furthermore, the present invention can be applied to a ceramic filter used for removal of solids contained in a gas such as exhaust gas, filtration of aluminum melt, and filtration of foods such as beer. Ceramic filters include selective permeate filters for selective permeation of hydrogen in the fuel cell and selective permeation of vapor phase components such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and oxygen which are produced during refining of petroleum, And may be used as a catalyst carrier for supporting the catalyst component.
생성된 미세 α-알루미나 입자는 화장료용 첨가제, 브레이크 라이닝용 첨가제 및 촉매 캐리어, 또는 전기전도성 소결체 및 열전도성 소결체와 같은 물질로서 사용된다.The produced fine? -Alumina particles are used as a cosmetic additive, an additive for brake lining and a catalyst carrier, or a material such as an electrically conductive sintered body and a thermally conductive sintered body.
거의 소결되지 않은 세라믹 분체를 소결함으로써 소결체를 제조할 경우, 소결을 촉진하기 위한 세라믹 분체에 첨가되는 소결 조제로서 생성된 미세 α-알루미나 입자를 또한 사용할 수 있다.When the sintered body is produced by sintering the ceramic powder which is hardly sintered, fine a-alumina particles produced as sintering aids to be added to the ceramic powder for promoting sintering can also be used.
미세 α-알루미나 입자는 미세 알루미늄 질화물 분체, 이트륨-알루미늄-가닛 (YAG) 분체, 분체상 형광체 등이 제조될 수 있는 출발 물질로서 사용될 수 있다.The fine? -Alumina particles can be used as a starting material from which fine aluminum nitride powder, yttrium-aluminum-garnet (YAG) powder, powdered phosphor, etc. can be prepared.
또한, 생성된 미세 α-알루미나 입자는 일반적인 α-알루미나 분체와 유사한 분체 형태로, 헤드 클리닝 특성 및 내마찰성을 개선하기 위해 코팅 자기 매질의 코팅층에 첨가되는 첨가제로서 사용될 수 있다. 미세 α-알루미나 입자는 토너로서도 사용될 수 있다. 미세 α-알루미나 입자는 또한 수지에 첨가되는 충전제로서 사용될 수 있다. 미세 α-알루미나 입자는 연마제로도 사용될 수 있고, 예를 들어 물과 같은 매질 중에 분산된 입자의 슬러리로 형성될 수 있고, 반도체 CMP 및 하드디스크 기판의 연마에 사용되거나, 또는 테이프의 표면 상에 도포될 수 있고, 하드 디스크 및 자기 헤드와 같은 부품의 정밀 연마에 사용될 수 있다.
In addition, the produced fine? -Alumina particles can be used as an additive added to the coating layer of the coating magnetic medium to improve the head cleaning property and the frictional resistance in the form of a powder similar to a general? -Alumina powder. The fine? -Alumina particles can also be used as a toner. The fine? -Alumina particles can also be used as a filler added to the resin. The fine? -Alumina particles can also be used as abrasives and can be formed into slurries of particles dispersed in a medium such as, for example, water, used for polishing semiconductor CMPs and hard disk substrates, And can be used for precision polishing of components such as a hard disk and a magnetic head.
이하, 본 발명을 실시예와 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the present invention is not limited thereto.
[[ 제조예Manufacturing example 1] One] 암모늄명반의Ammonium alum 열분해법을Pyrolysis method 이용한 α-알루미나 시드의 제조 Preparation of α-alumina seeds
암모늄 명반(Al(NH4)(SO4)2)을 이용하여 열분해법으로 α-알루미나 시드 분말을 제조하였다. 열분해시 하소 온도는 900~1200℃, 유지시간은 1~3시간으로 진행하였다. 하소온도를 1000℃로 한 경우와 1200℃로 한 경우의 제조된 알루미나 분말을 샌드밀(Sand Mill)을 사용하여 분산된 졸을 제조하였다.
Ammonium alum (Al (NH 4) (SO 4) 2) was prepared in the α- alumina seed powder to the thermal decomposition method using. The pyrolysis temperature was 900 ~ 1200 ℃ and the holding time was 1 ~ 3 hours. The prepared alumina powders were calcined at a calcination temperature of 1000 캜 and at a temperature of 1200 캜 by using a sand mill.
[[ 실험예Experimental Example 1] α-알루미나 시드의 1] of [alpha] -alumina seed 하소온도에At calcination temperature 따른 특성 분석 Characterization
제조예 1에서 얻은 α-알루미나 시드의 결정 구조 및 결정립 크기는 XRD(X-ray Diffraction), 입자 형상은 FE-SEM(Field Emission-Scanning Electron Microscope), 입자크기 및 응집성은 TEM(Transmission Electron Microscope), 비표면적은 BET(Brunauer-Emmett-Teller), 입자의 응집상은 PSA(Particle Size Analysis), 분말의 진밀도는 gas-pycnometer, 열 감량 및 수분함량은 TGA(Thermogravimetric Analysis), 입자의 순도는 ICP(Inductively coupled plasma) 등을 통하여 물리화학적 특성을 평가하였다. The crystal structure and grain size of the? -Alumina seed obtained in Preparation Example 1 were X-ray diffraction (XRD), particle shape was FE-SEM (Field Emission-Scanning Electron Microscope), particle size and cohesion were TEM (Transmission Electron Microscope) , The specific surface area is BET (Brunauer-Emmett-Teller), the agglomerated phase of particles is PSA (Particle Size Analysis), the true density of powder is gas-pycnometer, the heat loss and moisture content are TGA (Thermogravimetric Analysis) (Inductively coupled plasma).
하소온도에 따른 알루미나의 XRD 회절패턴은 도 3과 같다. 이를 참조하면 암모늄 명반을 900℃에서 하소한 경우 비정질 구조를 지님을 알 수 있으며(도 3의 (a) 참조), 1000℃에서 하소한 경우 표준피크인 Cubic 구조의 감마 알루미나(JCPDS 29-0063)의 회절패턴이 관찰되었다. 도 3(b)를 참조하면 1200℃에서 하소한 경우 일부 남아있는 비정질 구조가 결정상으로 바뀌면서 Hexagonal 구조의 α-알루미나(JCPDS 10-0173) 회절패턴과 일치함을 확인하였다.The XRD diffraction pattern of alumina according to the calcination temperature is shown in Fig. 3 (a)). When calcined at 1000 ° C., gamma alumina (JCPDS 29-0063) having a standard peak of Cubic structure was obtained. In the case of calcination at 900 ° C., the ammonium alum was found to have an amorphous structure Was observed. Referring to FIG. 3 (b), when the calcination was performed at 1200 ° C., it was confirmed that the remaining amorphous structure was changed to a crystalline phase, which was consistent with the α-alumina (JCPDS 10-0173) diffraction pattern of hexagonal structure.
또한, 표 1은 각각 1000℃, 1200℃에서 제조된 γ-알루미나,α-알루미나의 XRD 피크 중에 회절세기가 가장 큰 hkl = γ(440),α(113) 반값폭을 scherrer's equation에 의해 계산된 1차 결정립 크기와 비표면적, 가스식 밀도 및 TGA 측정을 통한 수분함량 값을 보여주고 있다. Table 1 shows the hkl =? (440) and? (113) half widths having the greatest diffraction intensities in the XRD peaks of? -Alumina and? -Alumina prepared at 1000 ° C and 1200 ° C, respectively, as calculated by Scherrer's equation Primary grain size, specific surface area, gas-type density, and water content by TGA measurement.
[표 1][Table 1]
표 1에 따르면 하소온도가 상대적으로 높은 α-알루미나의 크기가 34nm로 감마 알루미나 10nm에 비해 증가되었다. 즉, 하소온도가 높아짐에 따라 결정립의 크기는 증가하는 한편, 비표면적이 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 가스식 밀도를 측정하여 이론밀도 대비 92.60%(γ-알루미나), 99.49%(α-알루미나)의 밀도차를 보인다. 밀도차이를 통해 간접적으로 상대적인 열전도도 값을 추정할 수 있다.
According to Table 1, the size of α-alumina having a relatively high calcination temperature was increased to 34 nm, compared to 10 nm of γ-alumina. That is, it was confirmed that as the calcination temperature increases, the grain size increases and the specific surface area decreases. In addition, the gas density is measured to show a density difference of 92.60% (γ-alumina) and 99.49% (α-alumina) based on theoretical density. The relative thermal conductivity value can be indirectly estimated through the density difference.
[[ 실험예Experimental Example 2] α-알루미나 시드의 2] of [alpha] -alumina seed 밀링시간과Milling time and 질산 첨가량에 따른 물성분석 Analysis of physical properties according to amount of nitric acid
α-알루미나 시드 제조시 밀링시간 및 질산 첨가량을 달리하여 분산졸을 제조하였고 그 결과를 하기 도 4 내지 5에 나타내었다. 먼저 밀링시간에 따른 영향을 살펴보기 위해 비드 0.3φ, 질산 2wt% 첨가한 후 밀링시간에 따라 채취하여 입도분석하였다. 그 결과 도 4에 나타난 것과 같이 30분과 1시간 밀링했을 때에는 졸이 쉽게 침전되었지만, 3 시간부터 안정한 졸의 형태를 띠고 있다. The dispersion sol was prepared by varying the milling time and the amount of nitric acid added in the preparation of the a-alumina seed. The results are shown in Figs. 4 to 5. First, to examine the effect of milling time on the grain size, the beads were added with 0.3φ and 2wt% nitric acid. As a result, as shown in FIG. 4, the sol was easily precipitated when it was milled for 30 minutes and 1 hour, but it took a stable sol form from 3 hours.
또한, 질산 농도별 영향을 알아보기 위해 비드 0.1, 0.3φ를 1:1로 혼합하였고, 질산 1~2wt% 첨가하여 4시간 밀링 후 입도분석하여 그 결과를 하기 도 5에 나타내었다. 질산 2wt% 첨가했을 때 Dmax가 172nm의 입도를 나타내었으나, 질산 1.2wt% 첨가했을 때 150nm 평균입도를 보이며 안정화 되었다. 이때, α-알루미나 분산졸의 평균 입도는 80nm로 관찰되었다.
In order to investigate the effect of nitric acid concentration, beads 0.1 and 0.3 were mixed at a ratio of 1: 1, 1 to 2 wt% of nitric acid was added, and the particle size was analyzed after milling for 4 hours. When 2 wt% of nitric acid was added, the Dmax showed a particle size of 172 nm, but stabilized with an average particle size of 150 nm when 1.2 wt% of nitric acid was added. At this time, the average particle size of the? -Alumina dispersion sol was observed to be 80 nm.
[[ 실험예Experimental Example 3]α-알루미나 시드의 원심분리에 따른 3] Following centrifugation of α-alumina seeds 입도분석Particle size analysis
α-알루미나 졸의 밀링 전, 후 그리고 원심분리에 따른 영향을 입도분석 결과를 아래 그림에 나타내었다. 밀링조건은 상기의 밀링 실험의 최적조건에서 진행하였다. 졸 밀링 전 DMAX의 크기가 45um를 나타내었지만 밀링 후 172nm를 나타내었고 원심분리를 5,000rpm하에서 5분 했을 때 131.2nm, 10분 했을 때 100nm를 나타내었다. 또한 D50 역시 밀링 후 83.8nm, 원심분리 5분 시행 후 76.8nm, 10분 시행 후 68.8nm로 입자크기가 제어할 수 있었다.
The results of particle size analysis are shown in the figure below before, after and after centrifugation of α-alumina sol. The milling conditions were optimized in the above milling experiments. The size of D MAX before the sol-milling was 45 μm, but it was 172 nm after milling. It was 131.2 nm when centrifuged at 5,000 rpm and 100 nm when it was 10 minutes. D 50 was also controlled to 83.8 nm after milling, 76.8 nm after 5 minutes of centrifugation, and 68.8 nm after 10 minutes of operation.
[[ 실시예Example 1] α-알루미나 분말의 제조 1] Production of? -Alumina powder
먼저 보헤마이트(boehmite; AlO(OH)) 2g에 메탄올 40 ml을 넣고 교반한 뒤 초음파처리를 5분간 수행하여 보헤마이트 분산액을 제조하였다. 보헤마이트 분산액에 제조예 1에서 얻은 α-알루미나 시드 용액을 첨가한 후 교반하여 콜로이드 용액을 얻는다. 이 때 α-알루미나 시드는 3.96 x1012 개이고, 크기는 70nm 이었다. 여기에 1,4-부탄디올을 첨가한 후 교반한 뒤 60℃의 온도에서 용매가 증발하도록 30 분 이상 온도를 유지하여 졸 상태를 얻었다. 다음으로, 100℃/hr의 승온속도로 300℃까지 가열한 후 12 시간 동안 유지한 후 실온으로 냉각하는 글리코더말(glycothermal) 반응을 실시하였다. 얻어진 콜로이드 용액을 메탄올 용액을 이용하여 원심 분리하여 세척하였다. 그 후 얻어지는 파우더를 120℃에서 건조하였다. 얻어진 분말의 평균 입도분포를 하기 도 8에 나타내었다. 이를 참조하면, 분포면적이 좁은 고분산성임을 확인할 수 있고 평균입경이 약 113 nm인 α-알루미나 입자를 제조하였다.
First, 40 ml of methanol was added to 2 g of boehmite (AlO (OH)) and stirred, followed by ultrasonic treatment for 5 minutes to prepare a boehmite dispersion. The? -Alumina seed solution obtained in Preparation Example 1 is added to the boehmite dispersion and stirred to obtain a colloidal solution. At this time, the a-alumina seed was 3.96 x 10 12 , and the size was 70 nm. After 1,4-butanediol was added thereto, the mixture was stirred, and the mixture was kept at a temperature of 60 ° C for 30 minutes or more to evaporate the solvent. Next, a glycothermal reaction was carried out by heating to 300 ° C at a heating rate of 100 ° C / hr, holding the mixture for 12 hours, and cooling to room temperature. The resulting colloidal solution was centrifuged and washed with a methanol solution. The resulting powder was then dried at 120 占 폚. The average particle size distribution of the obtained powder is shown in Fig. As a result, it was confirmed that the distribution area was narrow and highly-dispersible, and α-alumina particles having an average particle size of about 113 nm were prepared.
[[ 실험예Experimental Example 4] 4] 보헤마이트Bohemite 종류 및 첨가제에 따른 결정화 시간 연구 Study of crystallization time according to kinds and additives
입자크기가 다른 boehmite를 사용하여 반응 시간에 따른 알루미나 상의 변화를 확인했다. 본 연구에서는 boehmite 전구체로 Catapal® C200, Dispal® 18N4, Dispal® T25N4 3 종을 사용하였으며, 용매열 합성법을 이용하되 α-알루미나 시드는 첨가하지 않고 α-알루미나 결정입자를 얻었다. 3종의 boehmite 전구체의 입도분포를 보면, Catapal® 200, Dispal® 18N4, Dispal® T25N4의 평균입경은 각각 175 nm, 112 nm, 81 nm 이다(도 2 참고). The boehmite particles of different particle sizes were used to determine the alumina phase change over time. In this study, three types of boehmite precursors were used: Catapal® C200, Dispal® 18N4, and Dispal® T25N4, and α-alumina crystal grains were obtained by solvent thermo-synthesis without adding α-alumina seeds. The average particle sizes of
그 결과 전구체의 크기 및 결정성에 따라 알루미나 결정화 시간이 달라지는 것을 확인할 수 있다. 입자크기가 크고 결정성이 높은 Capatal® C200을 전구체를 사용할 경우 반응시간 36시간에 α-알루미나로 합성되며 Dispal® 18N4 일 경우 18시간, Dispal® T25N4일 경우 9시간이면 α-알루미나로 합성된다. As a result, it can be confirmed that the crystallization time of alumina varies depending on the size and crystallinity of the precursor. Capatal® C200 with high particle size and high crystallinity is synthesized as α-alumina at a reaction time of 36 hours using a precursor, 18 hours at Dispal® 18N4 and 9 hours at Dispal® T25N4.
또한 3종의 원료 중 가장 결정화 시간이 느린 Catapal® C200을 출발 물질로 하여 질산을 첨가할 경우 결정화 시간이 느려지고 36시간에 결정화가 완료되지 않아 원료 Boehmite가 잔류하는 것이 관찰되었다. 또한, Dispal® 18N4 및 T25N4가 원료로 사용된 경우에도 산 첨가 조건에서 제조된 알루미나의 BET가 작은 것으로 보아 결정화시간이 상대적으로 느려 결정입자크기는 상대적으로 더 큰 것으로 추정된다. 따라서 결정화 시간이 첨가제의 영향을 받는 것을 확인하였다.
In addition, when nitric acid was added as the starting material of Catapal® C200, which had the slowest crystallization time among the three raw materials, the crystallization time was slowed down and the raw material Boehmite remained because the crystallization was not completed in 36 hours. In addition, even when Dispal® 18N4 and T25N4 are used as raw materials, the BET of alumina prepared under acid addition conditions is small, and the crystallization time is relatively slow, and the crystal grain size is estimated to be relatively larger. Therefore, it was confirmed that the crystallization time was influenced by the additive.
[ [ 실험예Experimental Example 5] 시드 개수에 따른 α-알루미나의 입경 연구 5] Particle size of α-alumina according to the number of seeds
전구체 보헤마이트 2g에 1,4-부탄디올 용매 50ml을 넣고 시드 개수만 증가시켜 실험을 진행하였다. 여기서 사용한 시드의 크기는 평균 입도가 100nm이다. 도 7에는 시드 개수에 따른 합성한 알루미나 XRD 이미지가 나타나 있고, SEM를 통해 합성한 알루미나를 분석한 결과 균일하고 분산된 α-알루미나가 합성되었다. PSA를 통해 입자의 평균입도를 비교한 결과 시드 개수가 1.32*1012, 3.52*1012 일 때 각각 310nm, 280nm로 시드 개수가 증가함에 따라 합성되는 알루미나 입자크기가 작아지는 것을 관찰하였다.
To 2 g of precursor boehmite, 50 ml of 1,4-butanediol was added and the number of seeds was increased. The size of the seed used herein is 100 nm in average particle size. FIG. 7 shows synthesized alumina XRD images according to the number of seeds, and analysis of alumina synthesized through SEM revealed that homogeneous and dispersed a-alumina was synthesized. As a result of comparing average particle size of PSA particles, it was observed that the particle size of synthesized alumina decreased with increasing seed number at 310 nm and 280 nm when the number of seeds was 1.32 * 10 12 and 3.52 * 10 12 , respectively.
[[ 실험예Experimental Example 6] 시드 크기에 따른 α-알루미나의 입경 6] Particle size of a-alumina with seed size
도 9 내지 10은 시드 크기별 합성한 알루미나의 SEM, XRD, PSA 데이터이다. 전구체 보헤마이트 2g 및 1,4-부탄디올 용매 25ml를 넣고 시드 개수를 3.96*10 seed 로 동일하게 하되 평균입경이 각각 100nm, 79nm, 70nm인 시드를 사용하여 알루미나를 합성하였다. 9 to 10 are SEM, XRD and PSA data of alumina synthesized by seed size. 2 g of precursor boehmite and 25 ml of 1,4-butanediol solvent were added and the number of seeds was made equal to 3.96 * 10 seeds. Alumina was synthesized using seeds having average particle diameters of 100 nm, 79 nm and 70 nm, respectively.
XRD, SEM을 통해 균일한 α-알루미나 입자가 합성된 것을 확인 했다. 또한,시드 크기가 작아질수록 합성한 알루미나의 큰 입자들이 현저히 줄어드는 것을 확인 할 수 있다.
XRD and SEM showed that uniform α-alumina particles were synthesized. Also, it can be seen that as the seed size becomes smaller, the larger particles of synthesized alumina sharply decrease.
[[ 실험예Experimental Example 7] 열전도도 분석 7] Thermal conductivity analysis
실시예 1에서 용매열 합성법으로 합성한 α-알루미나를 PAI 수지 대비 함량별로 열전도도를 측정하였다. PAI 수지에 α-알루미나 필러를 ultra sonication에 분산시킨 후 PAI를 160℃에서 경화시켜 복합체를 제조하였다. 열전도도 측정 방법으로는 laser flash method으로 시료가 희망하는 온도(T0)에서 안정화된 후에, 거의 순간적인 에너지 펄스를 시료의 앞면에 조사시키고, 시료 후면의 온도변화(DTt)를 시간에 따라 기록하는 방식으로 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. The thermal conductivity of α-alumina synthesized by the solvent thermo-synthetic method in Example 1 was measured by the content of PAI resin. After the α-alumina filler was dispersed in ultra sonication in PAI resin, PAI was cured at 160 ° C to prepare a composite. The thermal conductivity is measured by the laser flash method. After the sample is stabilized at the desired temperature (T 0 ), an almost instantaneous energy pulse is irradiated on the front surface of the sample, and the temperature change (DTt) The results are shown in Table 2 below.
[표 2][Table 2]
PAI 단독수지를 이용하였을 경우보다 알루미나 필러 함량을 증가시킬 경우 열전도도가 높아지는 것을 확인하였다.
It was confirmed that the thermal conductivity increased when the content of alumina filler was increased than that of PAI alone resin.
[[ 실험예Experimental Example 8] 절연파괴전압 분석 8] Breakdown voltage analysis
실험예 7에서 제작한 복합체를 이용하여 절연파괴전압을 측정하였다. 하기 표 3은 한 샘플당 5회 측정하여 평균값을 나타낸 것이다. The dielectric breakdown voltage was measured using the composite prepared in Experimental Example 7. Table 3 shows average values measured five times per sample.
[표 3][Table 3]
PAI 단독수지를 이용하였을 때와 필러 함량 20wt%일 때 절연 파괴 전압이 비슷하다는 것을 알 수 있다. 하지만 함량을 50wt%로 증가시키면 절연파괴전압이 낮아지는 것을 확인하였다. 절연파괴전압에 복합체 두께로 나눈 값을 보면 20wt%/PAI 샘플이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
It can be seen that the insulation breakdown voltage is similar when the PAI single resin is used and when the filler content is 20 wt%. However, when the content is increased to 50 wt%, it is confirmed that the breakdown voltage is lowered. The breakdown voltage divided by the composite thickness shows that the 20wt% / PAI sample is the highest.
이러한 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
Claims (11)
상기 α-알루미나졸은 입경이 500nm이상인 조대입자의 비율이 0.1% 이하인 것을 특징으로 하는, 절연성 고열전도성 복합체. 10. The method of claim 9,
Wherein the? -Alumina sol has a ratio of coarse particles having a particle diameter of 500 nm or more of 0.1% or less.
상기 절연성 고열전도성 복합체의 열전도도는 PAI 수지 대비 높은 것을 특징으로 하는, 절연성 고열전도성 복합체.10. The method of claim 9,
Wherein the thermal conductivity of the insulating high thermal conductive composite is higher than that of the PAI resin.
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