본 연구에서는 CO₂분리를 위한 hydroxy polyimide 막을 제조하기 위해서 one step azeotrope 반응으로 hydroxy polyimide를 합성하였고 다양한 첨가제를 첨가하여 평막과 중공사막을 제조 하였으며, 그에 따른 모폴로지 와 투과도를 측정하였다. Hydroxy polyimide는 GPC, ...
본 연구에서는 CO₂분리를 위한 hydroxy polyimide 막을 제조하기 위해서 one step azeotrope 반응으로 hydroxy polyimide를 합성하였고 다양한 첨가제를 첨가하여 평막과 중공사막을 제조 하였으며, 그에 따른 모폴로지 와 투과도를 측정하였다. Hydroxy polyimide는 GPC, FT-IR, NMR, DSC, TGA를 통한 특성 분석으로 합성되었음을 확인하였다. 평막은 비다공성 막과 다양한 첨가제를 사용한 비대칭형 막을 제조하였으며, 비대칭형 막에 첨가제로 THF, MeOH, EtOH를 사용하고 공기중에 노출시간을 조절하였다. 그 결과 비다공성 막에 비해 비대칭형막은 높은 투과도를 나타내었으며 그 모폴로지는 전체적으로는 스폰지 구조를 보였으며 표면층 근처에는 거대기공이 스킨층에는 조밀한 구조가 관찰 되었다. 공기중의 노출시간과 관계없이 모두 비슷한 투과도를 보였으며 THF를 첨가한 막에서 좋은 CO₂/N₂ 분리능을 나타내었다. 평막의 기본 데이터를 토대로 첨가제를 넣지 않은 2성분계와 THF를 10wt% 첨가한 고분자 용액을 다양한 변수를 두어 중공사막을 제조 하였다. 제조한 중공사막의 모폴로지를 관찰한 결과 외부 표면에는 조밀한 스킨층을 형성 하였고 내부 표면과 외부 표면 근처에 거대기공이 보였으며 그 외의 지지체 구조는 스폰지형을 보였다. 이 스폰지 형 구조로 인하여 높은 투과저항을 나타내어 낮은 투과도를 보였다. THF를 첨가한 고분자 용액에서 air gap을 조절한 결과 air gap이 가장 높은 10cm에서 낮은 투과도를 보였으며 약 23정도의 CO₂/N₂ 선택도가 관찰 되었다. 고투과 선택성 막을 얻기 위해서는 두께가 얇은 스킨층을 형성하는 것이 앞으로 기체분리에 응용하는데 필요한 과제라고 할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 CO₂분리를 위한 hydroxy polyimide 막을 제조하기 위해서 one step azeotrope 반응으로 hydroxy polyimide를 합성하였고 다양한 첨가제를 첨가하여 평막과 중공사막을 제조 하였으며, 그에 따른 모폴로지 와 투과도를 측정하였다. Hydroxy polyimide는 GPC, FT-IR, NMR, DSC, TGA를 통한 특성 분석으로 합성되었음을 확인하였다. 평막은 비다공성 막과 다양한 첨가제를 사용한 비대칭형 막을 제조하였으며, 비대칭형 막에 첨가제로 THF, MeOH, EtOH를 사용하고 공기중에 노출시간을 조절하였다. 그 결과 비다공성 막에 비해 비대칭형막은 높은 투과도를 나타내었으며 그 모폴로지는 전체적으로는 스폰지 구조를 보였으며 표면층 근처에는 거대기공이 스킨층에는 조밀한 구조가 관찰 되었다. 공기중의 노출시간과 관계없이 모두 비슷한 투과도를 보였으며 THF를 첨가한 막에서 좋은 CO₂/N₂ 분리능을 나타내었다. 평막의 기본 데이터를 토대로 첨가제를 넣지 않은 2성분계와 THF를 10wt% 첨가한 고분자 용액을 다양한 변수를 두어 중공사막을 제조 하였다. 제조한 중공사막의 모폴로지를 관찰한 결과 외부 표면에는 조밀한 스킨층을 형성 하였고 내부 표면과 외부 표면 근처에 거대기공이 보였으며 그 외의 지지체 구조는 스폰지형을 보였다. 이 스폰지 형 구조로 인하여 높은 투과저항을 나타내어 낮은 투과도를 보였다. THF를 첨가한 고분자 용액에서 air gap을 조절한 결과 air gap이 가장 높은 10cm에서 낮은 투과도를 보였으며 약 23정도의 CO₂/N₂ 선택도가 관찰 되었다. 고투과 선택성 막을 얻기 위해서는 두께가 얇은 스킨층을 형성하는 것이 앞으로 기체분리에 응용하는데 필요한 과제라고 할 수 있을 것이다.
Among the various membrane materials used for gas separation, aromatic polyimides are a class of high-performance for gas mixture separation. In particular, polyimides have been considered as materials with high selectivity for hydrocarbon separation due to the high rigidity of ensemble polyimide ma...
Among the various membrane materials used for gas separation, aromatic polyimides are a class of high-performance for gas mixture separation. In particular, polyimides have been considered as materials with high selectivity for hydrocarbon separation due to the high rigidity of ensemble polyimide macromolecular, the suiTable polarity and the capability of forming hydrogen bonds. However, poor solubility of polyimide in common solvents makes them difficult to process. Therefore various researches have investigated novel polyimides which are structurally modified to enhance gas permeability and selectivity. One approach for preparation of these membranes is to introduce bulky groups (-C(CF₃)₂-) in polymer chains. The objective of this study is the hydroxy polyimides(HPI) synthesis for CO₂ separation membranes. HPI were synthesized by cylodehydration reaction using 6FDA and APAF monomers. GPC, FT-IR, NMR, DSC, and TGA were used to confirm the imidization of hydroxy polyimide. These characterizations clearly indicated the successful preparation of hydroxy polyimide. The HPI flat sheet and hollow fiber membrane containing various additives were prepared by phase inversion method. Their morphologies and gas permeation properties were examined. Cross-sectional structures of all the HPI asymmetric flat sheet membrane were observed by SEM and the results showed dense skin layer with macrovoids near surface area. The best CO₂/N₂ selectivity was obtained at the HPI flat membrane containing THF additive. The HPI hollow fiber membranes were prepared controlling dope extrusion rate and air gap distance. When THF used as additive, the permeance decreased with increasing air gap, resulting from the thick skin layer formation. The CO₂/N₂ selectivity of hollow fiber membrane was 23 at 10cm air gap.
Among the various membrane materials used for gas separation, aromatic polyimides are a class of high-performance for gas mixture separation. In particular, polyimides have been considered as materials with high selectivity for hydrocarbon separation due to the high rigidity of ensemble polyimide macromolecular, the suiTable polarity and the capability of forming hydrogen bonds. However, poor solubility of polyimide in common solvents makes them difficult to process. Therefore various researches have investigated novel polyimides which are structurally modified to enhance gas permeability and selectivity. One approach for preparation of these membranes is to introduce bulky groups (-C(CF₃)₂-) in polymer chains. The objective of this study is the hydroxy polyimides(HPI) synthesis for CO₂ separation membranes. HPI were synthesized by cylodehydration reaction using 6FDA and APAF monomers. GPC, FT-IR, NMR, DSC, and TGA were used to confirm the imidization of hydroxy polyimide. These characterizations clearly indicated the successful preparation of hydroxy polyimide. The HPI flat sheet and hollow fiber membrane containing various additives were prepared by phase inversion method. Their morphologies and gas permeation properties were examined. Cross-sectional structures of all the HPI asymmetric flat sheet membrane were observed by SEM and the results showed dense skin layer with macrovoids near surface area. The best CO₂/N₂ selectivity was obtained at the HPI flat membrane containing THF additive. The HPI hollow fiber membranes were prepared controlling dope extrusion rate and air gap distance. When THF used as additive, the permeance decreased with increasing air gap, resulting from the thick skin layer formation. The CO₂/N₂ selectivity of hollow fiber membrane was 23 at 10cm air gap.
주제어
#hydroxy polyimide gas separation membrane hollow fiber membrane
학위논문 정보
저자
고미진
학위수여기관
경상대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
나노신소재공학과 고분자공학
지도교수
남상용
발행연도
2010
총페이지
ⅸ, 85 p.
키워드
hydroxy polyimide gas separation membrane hollow fiber membrane
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.