KR820002178B1 - 미세구형 입자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

미세구형 입자의 제조방법

제1 및 2도는 본 발명 방법에 사용되는 장치의 실시예를 나타낸 것임.

본 발명은 실온에서 고상인 내전물의 미세구형입자의 제조방법에 관한 것으로서, 이 방법은 혼합물중에서 반응하지 않고 혼화하지 않는 적어도 하나 이상의 다른 액체와 혼합된 용융 상태의 상기 생성물로부터 개시된다.

용융생성물을 분쇄하여 과립 또는 구형으로 고화시키는데 흔히 사용되는 방법은 분무-냉각법으로 알려졌다.

용융생성물의 분쇄는 노즐 또는 터어빈에 의해 행할 수있으며, 결정화는 동류 또는 역류로 순환하는 냉각가스로 냉각시켜 행할 수 있다.

이 방법으로 실온에서 고상이지만 250℃ 이상의 온도에서 용융하여 좁은 입도 분포를 갖는 생성물을 고상으로 얻는 것은 극히 용이하다.

장기의 결정화 시간을 갖는 용융생성물로부터 반응을 개시하여 고상인 구형생성물을 얻는 것은 더욱 어렵고 투자비용이 더 든다. 이것은 분쇄한 용융생성물의 소적을 고화를 일으키는 냉각가스와 반드시 접촉시켜야 하는 결점을 갖는다.

이 경우에 분무-냉각탑은 약 80미터에 달하는 상당한 높이를 가져야 하므로 배기가스에 함유된 미세한 고상물을 억제하기 위해 배기가스를 억제 또는 세척시키지 못하는 경우에 환경 및 대기를 오염시키는 위험을 갖는다.

본 발명의 목적은 혼화하지 않는 적어도 2개 이상의 액체의 혼화물로부터 반응을 개시하여 1-5000미크론 사이의 최대 직경을 갖는 구형의 고상생성물을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 전술한 혼화할 수 없는 액체중의 하나는 용융시킨 고상물형이며, 이 액체는 서로 불활성으로, 이 액체중 하나는 분산상이고 다른 하나는 연속상을 형성하는 비율로 존재한다.

2개의 액체중 적어도 하나는 냉각시켜 고화되는 분산상을 형성한다. 일반적으로, 분산상을 형성하는 액체는 분산 액체를 0.5-50중량% 비율로 함유한다.

본 발명 방법은 혼합물을 난류 조건하에서 적당한 길이와 내경을 갖는 도관에 통과시켜 혼화되지 않는 액상 사이에 유액을 제조하는 것이다.

난류는 원통형 도관중에서 3000이상의 레이놀드수(Reynolds number)를 갖는 유체의 흐름을 의미한다. 이 파이프의 출구에서 유액을 급냉시켜 순간적으로 분산상으로 변환시키는 것이다.

급냉(quenching)은 불활성이고 분산상을 용해시키지 않는 적당한 온도로 유지시킨 액체와 혼합시켜 행하며, 냉각은 도관의 신장 부분에서 또는 교반 용기중에서 행한다. 이 액체는 연속상으로 사용한 것과 동일한 것일 수 있다.

유액을 형성시키는 도관의 길이는 도관 내경의 50-60배 이상이어야 한다.

도관의 내경은 공정의 출력능에 좌우되고 유액중에 형성되는 구형입자의 최대직경에 좌우되지 않지만, 이 직경에 의해 전혀 영향을 받지 않치는 않는다. 어쨌든, 도관의 내경은 소기의 구형입자의 최대직경보다 적어도 3-4배 이상이어야 한다.

처리온도 조건하에서, 수득되는 구형 입자들의 최대직경은 도관을 통해 흐르는 동안 유액의 선속도, 액체들 사이에서 일어나는 계면장력, 분산매질의 밀도 및 점도와 분산상의 점도와 함수관계를 갖는다. 이들 함수중에서 가장 중요한 변수는 선속도와 계면장력이다.

유액이 형성되는 동일한 직경과 동일한 계면장력을 갖는 도관에서 선속도를 증가시키면 구형으로 얻어지는 고상입자들의 최대직경의 감소가 일어난다. 한편 동일한 직경을 갖는 파이프에서 선속도를 일정하게 유지할 경우 입자들의 최대직경은 계면 장력이 감소됨에 따라 감소한다.

예증의 목적으로 50μ이하의 최대직경을 갖는 입자를 얻기 위해, 100 내지 100dine/㎝ 사이의 계면장력을 갖는 액체로 2-20m/sec 사이의 선속도로 처리한다. 이 경우에, 분산상과 연속상은 0.1-0.3 중량비로 사용한다. 상기한 것 이상의 최대직경, 더욱 구체적으로 100μ 이상의 최대직경을 갖는 입자들을 얻기 위해 일반적으로 30dine/㎝ 이상의 계면장력을 갖는 액체를 사용하여 0.2-2m/sec 사이의 낮은 선속도로 처리해야 한다.

이러한 조건하에서 처리하면 최대직경을 조절할 수 있고, 또한 최대직경을 예정치 이하로 유지할 수 있는 좁은 입도분포를 갖는 생성물을 얻을 수 있다.

이들 생성물의 특징은 이들 생성물이 약 1, 일반적으로 0.8-1 사이의 구형인자를 갖는 분리된 구형입자 형태로 나타난다는 것이다. 고구형인자는 유동성이 상당히 좋고, 걷보기 밀도가 큰 것을 의미한다.

구형인자는 입자의 용적과 동일한 용적을 갖는 구형의 표면적과 실험적으로 측정한 입자의 외표면적 사이의 비유를 의미한다.

일반적으로, 이 방법은 예를들면 우레아, 열가소성 중합체, 왁스, 유기 또는 무기염 부가물등과 같이 20-400℃ 사이의 융점을 갖는 유기 또는 무기화합물에 사용된다.

더욱 구체적으로, 이 방법은 Mg할로겐화물, 특히 염화마그네슘과 알코올 또는 물 사이의 부가물의 소구형을 얻기 위해 사용되며, 일반적으로 활성수소원자를 함유하거나 또는 함유하지 않는 전자공여 화합물을 촉매용 담체로서 사용된다.

소구형 담체로 반응을 개시하여 촉매를 제조하는 것은 예를들면 영국특허 제 1,485,234호에 기재된 방법에 의해 행한다. 이 방법은 또한 우레아를 구형으로 제조하는 적합하다.

분사매질을 예를들면 300℃와 같은 고온에서 사용하고저 할 경우, 실온에서 고상인 물질을 사용할 수 있다. 이 경우에 고상 연속상으로 결합된 고상구형입자형으로 분산상의 분산물이 얻어진다.

분산액은 일반적으로 지방족, 방향족, 사이클로파라핀계 탄화수소, 물, 실리콘유(메틸폴리실록산), 프탈레이트형의 유기에스테르, 액상중합체를 사용한다.

예시의 목적으로, 제1 및 제2도는 본 발명 방법을 행하기 위해 사용하는 장치의 실시예를 나타냈다.

첨부 도면에서, a) 교반기가 부착된 용기(1)는 가압시킬 수 있고, 가열슬리이브를 부착하며, 인발파이프를 설치하거나 또는 설치하지 않으며, b) 도관(2)에 도관의 제1부분용 가열슬리이브를 형정하고, 용기(1)에 직접 또는 펌프(3)를 통해 연결시킨 도관의 단부에 냉각슬리이브를 형성하며, c) 교반기를 부착한 용기(4)에서 유액을 냉각시킨다.

조작은 다음과 같은 방법으로 행한다. 즉 용기(1)에 유액의 성분들을 분리하여 교반하면서 장입시킨다.

이어서 이 장치를 교반하에 분산시키고저 하는 상의 융점 이상의 온도까지 가열시킨다.

교반은 분산시킨 상과 분산시키는 상의 혼합물이 균일하게 형성될 때까지 행해야 한다. 이어서 이 혼합물을 가압 액체승강기 또는 펌프(3)에 의해 두 액체의 유액을 형성하는 난류 조건하에 도관(2)를 통해 이송시킨다.

도관(2)의 제2부분 또는 교반기(4)를 부착한 수집용기 중에서 급냉시켜 분산상의 고화를 동시에 일으킨다.

급냉은 냉각 액체를 유지하는 온도와 냉각제의 양과 함수관계를 갖는다.

급냉에 사용되는 액체는 분산상 그 자체이거나 또는 기타 적당한 매질이다.

냉각시켜 고화시킨 유액의 분산상으로부터 형성된 구형 입자들은 경사 또는 여과에 의해 분리시킨다.

본 발명을 이하에 비제한 실시예에 의거 더욱 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

무수 2 염화마그네슘 48g, 무수에틸알코올 77g 및 등유 830㎖를 불활성가스 분위기하에 실온에서 터어빈 교반기 및 인발도관을 형성한 2ℓ용 오우토크라이브에 장입시켰다.

이어서, 이 혼합물을 교반하에 120℃까지 가열시켜 MgCl₂및 알코올 사이의 부가물을 형성하며, 용융시킨 부가물을 분산제와 함께 혼합한다.

오우토크라이브 내부에서 질소 압력을 15kg/㎠로 유지시킨다. 오우토크라이브의 인발도관을 코크를 통해 외부에서 120℃까지 가열시킨 파이프와 연결시키며, 이 도관은 내경 1㎜ 및 길이 3m를 갖는다.

차단코크를 개방시켜 혼합물이 도관을 통해 이송되도록 한다. 선형외류속도는 약 7m/sec이었다.

도관의 출구에서, 분산상을 교반기가 부착되어 있는, 등유 2.5ℓ가 들은 플라스크에 넣고, 이 플라스크를 외부에서 냉각시켜 초기 온도를 -40℃로 유지했다.

오우토크라이브로부터 유출되는 유액을 수집한 후의 최종온도는 0℃이었다.

유액의 분산상을 형성하는 구형 고상물을 경사 및 여과시켜 분리시키고, 헵탄으로 세척시킨 다음에 건조시켰다.

이들 조작은 모두 불활성 분위기하에서 행했다.

최대직경이 50미크론이하이고 평균 중량직경이 19미크론인 약 20%의 용매를 함유하며 고상 구형입자형의 MgCl₂, 3C₂H₅OH 130g을 수득하였다. 진공하에서 2시간동안 건조시킨 고상물의 중량은 105g이었다. 이생성물의 체적밀도는 0.53g/㎤이었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 기술한 것과 동일한 조건으로 처리했으나 예외로 분산액으로서 와셀린유 F 4를 사용하고 도관중에서 혼합물의 선형 유출 속도를 4.5m/sec로 하고 고압솥내에서 압력을 10kg/㎠로 했다.

급냉액으로서 무수헵탄을 사용했다.

약 17%의 용매를 함유하는 고상구형 생성물, MgCl₂.3C₂H₅OH 130g을 수득했는데, 이 수득물은 진공하에서 2시간 동안 건조시킨 생성물 108g에 상응한다. 이 생성물은 다음과 같은 특성을 갖는다.

[실시예 3]

실시예 2에서와 같이 행했으나, 예외로 오우토크라이브에 C₂H₅OH 77g 대신에 116g을 장입하고, 온도를 100℃로 유지했다. 약 18%의 용매를 함유하는 MgCl₂.5C₂H₅OH 생성물 약 164g을 얻었다. 이 생성물을 진공하에서 2시간동안 건조시킨 결과 그 중량은 135g이었다. 이 생성물은 다음과 같은 특성을 나타내는 구형고상물이다.

[실시예 4]

실시예 2에서와 같이 행했으나, 예외로 오우토크라이브에 실온에서 고상인 MgCl₂.6H₂O 130g 및 와셀린유 F4 830cc를 장입했다. 이것을 이어서 140℃까지 가열시켰다. 약 12%의 용매를 갖는 MgCl₂.6H₂O 고상구형물 약 130g을 얻었으며, 건조시켜 다음과 같은 특성을 같은 건조생성물 114g을 얻었다.

[실시예 5]

실시예 1과 동일하게 행했으나, 예외로 다음과 같이 변경시켜 행했다.

오우토크라이브에 실온에서 고체우레아 135g을 장입했다. 135℃까지로 가열시킨 고압솥은 2kg/㎠의 불활성가스 압력으로 유지했다. 파이프중에서 혼합물의 선형 유출속도는 2.2m/sec이었다.

약 15%의 용매를 함유하는 구형고체우레아 약 135g을 수득하였는데, 이것은 다음과 같은 입도분포를 갖는 건조 생성물 115g에 사응하였다.

(ASTMD-1921/63) :

체적밀도=0.865g/㎤, 유동도 : 8초(ASTM D-1895/69, 방법 A)

[실시예 6]

실시예 5에 기재한 것과 동일하게 행했으나, 예외로 선형 유출속도를 0.3m/sec로 했다.

구형생성물의 입도 분석결과는 다음과 같다.

체적밀도=0.85g/㎤, 유동도 : 9초

[실시예 7]

실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 행했으나, 예외로 평균 분량자 1500을 갖는 폴리프로필렌으로 분산상을 구성하며, 한편으로 연속상은 에틸렌글리코올 및 50중량%의 물과의 혼합물로 형성하고, 파이프의 내경을 3㎜로 했다.

이어서, 오우토크라이브에 0.15 비율로 실온에서 고상인 폴리프로필렌 75g을 장입했다. 이어서 이것을 1시간동안 교반하에 125℃까지 가열시키고, 그후에 이 혼합물을 2kg/㎠의 질소가압하에 도관을 통해 방출시켰다. 이 생성물을 교반기가 부착된 플라스크에 모으고 다시 50% 에틸렌글리코올/물 혼합물을 함유시켜 -20℃까지 냉각시켰다. 이어서, 고상 구형 중합체를 분리시켜 건조시켰다. 그리하여, 최대직경이 500미크론 이하인 구형 중합체 약 70g을 수득했다.

Claims (1)

1. 활성수소원자를 함유하는 전자공여화합물과 Mg 디할라이드사이의 내전물의 미세구형 입자(실온에서 고상이며 최대직경이 10 내지 100미크론이며, 용적밀도가 0.4g/cc이며 구형인자가 0.8 내지 1임)를 제조하는 방법에 있어서, 용융생성물이 분산상을 형성하고, 이와 혼합된 액체가 연속층을 형성하는 비율로 혼합물내에서 혼화되지 않으며 화학적으로 불활성인 하나 이상의 액체와 Mg 디할라이드 및 전자공여 화합물 사이의 용융상태의 부가물과 등형혼합물을 형성시키며, 이 혼합물을 도관내경의 50 내지 100배 이상의 길이를 갖는 도관내에서 난류를 형성하도록 유화시키며, 분산된 용융액을 고상화시키기 위해 유액을 급냉시키며, 급냉시 생성되는 고상의 구형입자를 수집하여 이를 통상적인 방법으로 분산액으로부터 분리시킴을 특징으로 하는 미세구형 입자의 제조방법.

Images