[논문]산화마그네슘을 코팅한 마이카의 헤이즈 특성

강국현; 현미호; 이동규

doi:10.5762/kais.2015.16.1.888

산화마그네슘을 코팅한 마이카의 헤이즈 특성
Haze Characteristics of Mica Coated with Magnesium Oxide 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.1, 2015년, pp.888 - 894

강국현 (충북대학교 공과대학 공업화학과) , 현미호 (충북대학교 공과대학 공업화학과) , 이동규 (충북대학교 공과대학 공업화학과)

초록
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무기 복합 입자는 독특한 물리 화학적 특성에 따라 다양한 산업 분야에 응용된다. 최근 마이카와 같은 판상 기질에 유 무기 물질을 코팅하여 광 산란, 굴절 및 투과 특성 등의 광학적 특성을 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 마이카는 높은 화학적 안정성, 내후성 및 무독성의 입자로 안료, 플라스틱, 페인트, 세라믹 등에 널리 적용되고 있다. 산화마그네슘은 높은 빛 투과율, 내식성, 무독성을 갖고 있어, 광학재료 및 고분자 첨가제 등으로 이용되고 있다. 마이카와 산화마그네슘의 광학적 특성을 이용하기 위하여 수산화마그네슘을 용해 재결정하여 마이카 표면에 코팅하였다. 전구체의 농도, pH 변화 등의 공정 변수를 조절하여 적합한 헤이즈 값을 갖는 입자를 합성하였다. 결과적으로 마이카 표면에 수산화마그네슘 층이 형성되고, 4시간 동안 $400^{\circ}C$에서 소성하면 산화마그네슘으로 변환된다. 본 연구에서는 pH와 수산화마그네슘의 첨가량 조절로 헤이즈 값을 쉽게 제어 할 수 있는 것을 보여주었다. 제조된 분체의 광학적 특성은 탁도계(Hazemeter)를 이용해 측정하였고, pH 9에서 가장 높은 값인 85.92%를 얻었다. 복합분체의 물리 화학적 특성은 XRD, SEM, EDS 및 PSA를 통해 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Inorganic composite particles have excellent physical and chemical characteristics and have been applied in various industries. Recently, many studies have examined the optical properties, such as light scattering, refraction, transmission characteristics, by coating organic-inorganic materials on a substrate, such as mica. Mica is widely applied as a pigment, plastics, painted products, and ceramics because of its high chemical stability, durability and non-toxicity. Magnesium oxide has a range of properties, such as high light transmittance, corrosion resistance and non-toxicity, and it is used as an optical material and polymer additives. To use the optical properties of mica and magnesium oxide, mica was coated with magnesium hydroxide by a dissolution and recrystallization process. In this study, the optimal conditions for the haze value of the particles were found by adjusting the amount of precursors and pH. Magnesium hydroxide layers were formed on the surfaces of mica and converted to MgO after calcination at $400^{\circ}C$ for 4 h. The results showed that the value of MgO-coated mica haze can be controlled easily by the amount of the magnesium hydroxide and pH. The optical properties of the inorganic composite powder were analyzed using a hazemeter and the highest haze value was 85.92 % at pH 9. The physicochemical properties of the synthesized composite was analyzed by SEM, XRD, EDS, and PSA.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 마이크로파 수열합성법으로 합성된 수산화마그네슘을 용해·재결정하여 소프트포커스 특성을 갖는 산화마그네슘이 코팅된 마이카 복합 분체를 합성하였다. 산화마그네슘을 용해하기 위한 산으로 염산을 사용하였고, pH 조절을 위해 수산화나트륨수용액을 사용하였다.

제안 방법

수산화마그네슘을 이용하여 소프트 포커스 특성을 갖는 복합분체를 수열합성법으로 합성하였다. 수산화마그네슘 코팅에 따른 헤이즈 값 변화를 확인하기 위해 수산화마그네슘의 농도와 pH를 변화시켜서 실험을 진행하였고, 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
산화마그네슘을 용해하기 위한 산으로 염산을 사용하였고, pH 조절을 위해 수산화나트륨수용액을 사용하였다. 수산화마그네슘 코팅에 따른 헤이즈 값 변화를 확인하기 위해 수산화마그네슘의 농도와, pH를 변화시켜서 실험을 진행하였다. 합성된 무기복합분체의 소프트포커스 효과를 확인하기 위해 탁도계(Haze meter)를 사용하였고, XRD, SEM, EDS, PSA와 같은 분석기기 또는 방법을 이용하여 물리·화학적 특성을 분석하였다.
수산화마그네슘 코팅에 따른 헤이즈 값 변화를 확인하기 위해 수산화마그네슘의 농도와, pH를 변화시켜서 실험을 진행하였다. 합성된 무기복합분체의 소프트포커스 효과를 확인하기 위해 탁도계(Haze meter)를 사용하였고, XRD, SEM, EDS, PSA와 같은 분석기기 또는 방법을 이용하여 물리·화학적 특성을 분석하였다.

대상 데이터

, China)를 사용하였고, 산화마그네슘 코팅을 위해 사용된 수산화마그네슘은 합성하여 사용하였다[19]. 수산기의 제공, 응집제 및 pH 조절제로 수산화나트륨(Sodium hydroxide, NaOH, 98.0 %, Samchun Pure Chemical Co., Ltd., Korea)을 사용하였으며, 합성된 수산화마그네슘을 용해하기 위해 염산(Hydrochloric acid, HCl, 35.0 ∼ 37.0%, Samchun Pure Chemical Co., Ltd., Korea)이 사용되었다.
소프트 포커스 효과를 갖는 산화마그네슘이 코팅된 마이카 복합 분체의 합성을 위해 사용된 시약은 다음과 같다. 판상의 기재로는 마이카(Mica, K₂O·3Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O, Shanghai Pearl Fine Chemical Co., Ltd., China)를 사용하였고, 산화마그네슘 코팅을 위해 사용된 수산화마그네슘은 합성하여 사용하였다[19]. 수산기의 제공, 응집제 및 pH 조절제로 수산화나트륨(Sodium hydroxide, NaOH, 98.

데이터처리

, Japan)를 통하여 분석하였다. 결정성을 확인하기 위하여 X-선 회절분석기(X-Ray Diffractometor, Model D8 Discover with GADDS, Bruker AXS., USA)를 이용하였고, 결과는 JCPDS(Joint Committee on Power Diffraction) 카드와 비교하여 확인하였다. 복합분체의 입도변화는 입도 분석기(Particle Size Analysis Mastersizer 2000, Malvern, USA)를 이용하였고, 소프트 포커스 효과를 확인하기 위한 헤이즈 특성 분석은 탁도계(Haze meter, NDH 5000, Nippon Denshoku Industries Co.
, USA)를 이용하였고, 결과는 JCPDS(Joint Committee on Power Diffraction) 카드와 비교하여 확인하였다. 복합분체의 입도변화는 입도 분석기(Particle Size Analysis Mastersizer 2000, Malvern, USA)를 이용하였고, 소프트 포커스 효과를 확인하기 위한 헤이즈 특성 분석은 탁도계(Haze meter, NDH 5000, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd, Japan)를 이용하였으며, 결과 값은 측정 시료에서 3곳을 3회 측정 후 얻어진 값의 평균값을 표기하였다.
합성된 분체의 특성은 다음과 같은 방법으로 분석하였다. 산화마그네슘의 코팅 형상을 확인하기 위해 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, Model LEO- 1530FE, Hitachi Co., Japan)을 통해 확인하였고, 원소함량과 원소 비는 에너지 분산형 분석기(Energy Dispersive Spectroscopy Mapping, S-2500C, hitachi Co., Japan)를 통하여 분석하였다. 결정성을 확인하기 위하여 X-선 회절분석기(X-Ray Diffractometor, Model D8 Discover with GADDS, Bruker AXS.

이론/모형

수산화마그네슘을 이용하여 소프트 포커스 특성을 갖는 복합분체를 수열합성법으로 합성하였다. 수산화마그네슘 코팅에 따른 헤이즈 값 변화를 확인하기 위해 수산화마그네슘의 농도와 pH를 변화시켜서 실험을 진행하였고, 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

성능/효과

1. 소프트 포커스 특성을 갖는 산화마그네슘이 코팅된 마이카의 최적 합성 조건은 pH 9에서 마이카 5 g에 수산화마그네슘 0.2 mol을 사용한 것으로, 측정된 값은 헤이즈 효과를 나타내는 범위인 85.92 % 이었다.
2. 헤이즈 값은 수산화마그네슘의 첨가량과 pH 값이 증가할수록 커지는 경향이 나타났으나, 전구체 농도가 0.25 mol 그리고, pH가 10 이상일 때는 산화마그네슘 입자의 응집으로 헤이즈 값이 감소하였다.
3. 코팅된 수산화마그네슘은 400 ℃ 이상에서 산화마그네슘으로 전환되었고, XRD 분석결과 마이카 고유의 결정성에 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다.
4. 합성된 복합 분체 표면에 산화마그네슘이 코팅 된 것은 EDS 분석으로 확인 하였고, PSA 측정 결과 평균 입자의 크기는 12.35 ㎛로 천연마이카보다 약 0.37 ㎛의 평균 입자 크기가 향상 되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마이카 표면에 수열합성법에 의한 축합반응을 이용한 코팅방법의 원리는?	판상 기재 위에 무기물을 코팅하는 방법은 수열합성법에 의한 축합반응을 이용하게 된다. 코팅 원리는 기재표면에 존재하는 산소기 또는 친수성기에 무기 물질의 수산기가 접합되는 것으로, 마이카에 존재하는 알루미늄 히드록시기 그룹은 코팅이 일어나는 장소를 제공한다[9,10]. 무기물을 판상 기재에 코팅할 경우, pH, 온도, 전구체의 몰수 등의 조건에 따라 결과에 큰 영향을 주게 된다.
	마이카 코팅에 사용되는 무기화합물 중 산화마그네슘의 장점은?	마이카는 높은 화학적 안정성, 내후성 및 무독성의 입자로 안료, 플라스틱, 페인트, 세라믹 등에 널리 적용되고 있다. 산화마그네슘은 높은 빛 투과율, 내식성, 무독성을 갖고 있어, 광학재료 및 고분자 첨가제 등으로 이용되고 있다. 마이카와 산화마그네슘의 광학적 특성을 이용하기 위하여 수산화마그네슘을 용해 재결정하여 마이카 표면에 코팅하였다.
	판상 기재 중 마이카의 장점은?	최근 마이카와 같은 판상 기질에 유 무기 물질을 코팅하여 광 산란, 굴절 및 투과 특성 등의 광학적 특성을 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 마이카는 높은 화학적 안정성, 내후성 및 무독성의 입자로 안료, 플라스틱, 페인트, 세라믹 등에 널리 적용되고 있다. 산화마그네슘은 높은 빛 투과율, 내식성, 무독성을 갖고 있어, 광학재료 및 고분자 첨가제 등으로 이용되고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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