The Effects of Size Reduction and pH on Dispersion Characteristics of ATO (Antimony-Doped Tin Oxide)

This study aimed to prepare antimony-doped tin oxide (ATO) dispersion with high stability. The methods to achieve this goal were sought by investigating the changes of ATO particle size, size distribution, dispersion property as wet ball milling treatment time increased. And the changes of wet ball milled ATO dispersion property were also investigated, as pH increased. The changes of ATO particle size and size distribution, according to wet ball milling treatment time were evaluated with laser diffraction particle size analyzer and scanning electron microscope (SEM). The changes of ATO dispersion property, as wet ball milling treatment time and pH increased, were evaluated with zeta potential analysis and Turbiscan. By 60 min wet ball milling treatment time, ATO particle size decreased and size distribution became narrower, as the treatment time increased. After 60 min milling, the ATO particle size decreased to less than 30% of the initial size and the size distribution was narrowed to $0.1{\sim}5{\mu}m$ from $1{\sim}35{\mu}m$. However, more than 60 min milling, ATO particles aggregated and the particle size increased. ATO dispersion stability also increased as the treatment time and pH increased because the reduced particle size increased particle surface energy and repulsion between particles and the increased pH enhanced particle surface ionization. Hence, after proper length of wet ball milling treatment, highly stable ATO dispersion can be prepared, as increasing pH of the dispersion.

입자 저감 및 pH가 ATO (안티몬도핑 산화주석)의 분산 특성에 미치는 영향

본 연구는 높은 분산 안정성을 유지하는 antimony-doped tin oxide (ATO) 분산액을 제조하기 위하여, 습식 볼밀법으로 분쇄시간에 따른 ATO의 입자크기, 입도분포, 분산성의 변화를 고찰하였다. 또한 각각의 습식 볼밀 처리된 ATO 분산액의 pH를 변화시켜 ATO 분산액의 분산 특성을 고찰하였다. 습식 볼밀 분쇄 조건에 의하여 ATO의 입자크기 및 입도 분포 변화는 레이저회절 입도분석기와 주사전자현미경을 이용하여 평가하였고, 습식 볼밀 분쇄 시간 및 pH조건에 따른 ATO 입자의 분산성은 제타전위 측정법과 다중광산란(multiple light scattering)법을 이용하여 평가하였다. 분쇄 조건 중 60 min 동안 처리된 ATO 입자 크기는 30% 이하로 작아지고, $1{\sim}35{\mu}m$에서 $0.1{\sim}5{\mu}m$로 입도분포를 갖는 균일한 입자를 얻을 수 있었다. 그러나 분쇄조건을 60 min 이상 처리한 것은 역분쇄 및 재응집 현상의 발생으로 인하여 한계 분쇄 시간이 나타나는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 ATO 분산액은 습식 볼밀 분쇄 시간을 증가시킬수록 입자 크기가 감소하고 표면 에너지가 증가하여 입자간의 반발력이 커지게 됨을 알 수 있었고, 또한 용액의 pH를 증가시킬수록 입자의 표면 이온화도가 커짐으로 인하여 ATO 분산액의 분산성이 향상되는 것을 알 수 있었다.