진한 황산 수용액에서 실리카 입자의 젤화 시간 측정

Abstract

젤화 시간(gelation time)은 분산 입자와 젤의 거동 및 구조를 조사하고 표현하는 중요한 지표이다. 젤화 시간을 측정하는 다양한 방법들 중, 젤의 storage modulus와 loss modulus의 비인 loss tangent 값이 측정시의 frequency와 무관하게 같은 값을 보이는 시점을 젤화 시간으로 결정하는 방법이 물리적으로 의미있는 방법으로 알려져 있다. 한편 이제까지는 강한 산 환경에서 무기 입자의 젤화 과정에 대한 연구는 거의 없었으며, 젤화 시간에 대한 정량적 측정 역시 마찬가지이다. 본 연구에서는 실리카를 고농도의 황산 수용액 속에 분산시킨 후, 젤화가 일어나는 과정을 조사하였다. Dynamic oscillation test를 사용하여 각기 다른 frequency 영역에서 젤화 과정중의 loss tangent를 측정하였다. 측정한 loss tangent에서 frequency와 무관하게 같은 값을 가지는 시점을 통해 젤화 시간을 결정하였다. 이 방법을 통해 각기 다른 온도 및 다른 실리카 농도를 가지는 젤의 젤화 시간을 측정하였으며, 온도가 높고 실리카 농도가 높을수록 젤화 시간이 단축된다는 것을 확인하였다.