초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

본 연구에서는 TIPS와 NIPS공정의 열역학적, 속도론적 이해를 바탕으로 고분자/희석제/용매의 3성분계 시스템에서 TIPS와 NIPS의 상분리 메커니즘을 Hot stage와 광학현미경을 통해 관찰하였다. 상분리 관찰에 사용되는 고분자로는 내화학성 및 기계적 강도가 좋은 PVDF를 고분자소재로 선정하였다. 희석제로는 DBP를 사용하였고, 용매로는 NMP를 사용하였다. PVDF/DBP의 TIPS 시스템에서 NMP 첨가에 따른 효과를 비디오 현미경으로 시간에 따른 이미지를 capture하여 isotermal crystallization kinetics를 확인하였다. 그리고 PVDF/NMP NIPS 시스템에서 DBP 첨가에 따른 비용매와 용매의 물질교환 속도를 dope solution에 비용매로 DI-water를 접촉시켜 확인하였다. 그리고 이러한 상분리 연구 결과를 PVDF 평막 제조를 통해 실제 ...

본 연구에서는 TIPS와 NIPS공정의 열역학적, 속도론적 이해를 바탕으로 고분자/희석제/용매의 3성분계 시스템에서 TIPS와 NIPS의 상분리 메커니즘을 Hot stage와 광학현미경을 통해 관찰하였다. 상분리 관찰에 사용되는 고분자로는 내화학성 및 기계적 강도가 좋은 PVDF를 고분자소재로 선정하였다. 희석제로는 DBP를 사용하였고, 용매로는 NMP를 사용하였다. PVDF/DBP의 TIPS 시스템에서 NMP 첨가에 따른 효과를 비디오 현미경으로 시간에 따른 이미지를 capture하여 isotermal crystallization kinetics를 확인하였다. 그리고 PVDF/NMP NIPS 시스템에서 DBP 첨가에 따른 비용매와 용매의 물질교환 속도를 dope solution에 비용매로 DI-water를 접촉시켜 확인하였다. 그리고 이러한 상분리 연구 결과를 PVDF 평막 제조를 통해 실제 멤브레인 구조에 적용되는 지를 연구하였다. 실험 결과 TIPS시스템에서 NMP함량이 증가할수록 구정형성 속도는 느려지고 최종구정의 크기는 증가하였다. 그리고 제조된 평막의 구조 도한 같은 결과를 나타내었다. 반대로 NIPS시스템에서 DBP함량이 증가함에 따라 finger-like structure는 감소하고 급격한 NMP추출로 dense top layer가 형성되었다. 그리고 TIPS 시스템에서 PVDF 평막을 제조하여 희석제의 종류에 따른 효과를 확인하였다. 고-액 상분리를 일으키는 희석제로 DBP를 , 액-액 상분리를 일으키는 희석제로 DMP를 이용하였다. 80도에서 DMP의 경우 액-액 상분리를 일으켜 cellular structure를 형성하였고, DBP는 고-액 상분리를 겪어 spherulitic structure를 형성하였다. 그리고 액-액 상분리가 일어나는 PVDF/DMP 시스템에서 NMP함량이 증가했을 경우 상분리 메커니즘이 액-액 상분리에서 고-액 상분리로 변화되었고, melt spinning 장비를 이용해 30도 DI-water bath에서 coagulation 시켜 PVDF 중공사막을 제조한 결과, 30도에서는 전부 고-액 상분리를 따름에도 불구하고 높은 air gap(1m)에서 천천히 냉각이 진행되어 only DMP시스템에서는 액-액 상분리에 따른 분리막 구조를 얻을 수 있었다. 제조된 중공사막으로 수투과도와 기계적강도를 테스트하였다. NMP함량이 증가할수록 표면에서 NIPS가 일어나 dense한 표면구조를 가지기 때문에 수투과도는 감소한 반면, 기계적 강도는 증가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Poly(vinylidene)fluoride (PVDF) has excellent chemical stability and high mechanical strength comparing with other polymers and then has been investigated for the a long time for membrane processes. Among them, microfiltration(MF) and ultrafiltration(UF) membranes are widely used for industrial pro...

Poly(vinylidene)fluoride (PVDF) has excellent chemical stability and high mechanical strength comparing with other polymers and then has been investigated for the a long time for membrane processes. Among them, microfiltration(MF) and ultrafiltration(UF) membranes are widely used for industrial processes such as water and wastewater treatment. In general, polymeric membranes mainly have been prepared by phase separation method such as thermally induced phase separation(TIPS) and nonsolvent induced phase separation(NIPS) processes. In this study, The phase separation mechanism of thermally induced phase separation(TIPS) and non-solvent induced phase separation(NIPS) were investigated for polyvinylidene fluoride(PVDF)/dibutylphthalate(DBP)/ 1-methyl-2-pyrrolidone (NMP) system for the application of membrane preparation. DBP was used as a diluent and NMP as a solvent for PVDF. TIPS images of nucleation and growth of spherulite from homogeneous dope solution was successfully captured and analyzed by using hot stage and optical microscope. NIPS images were captured on contacting of dope solution with nonsolvent. Effects of relative composition of diluent to solvent in dope solution were examined. Effect of solvent addition was examined by isothermal crystallization. Effect of diluent addition was examined on NIPS mechanism by contacting the non-solvent. Results from mechanism study were correlated with the real membrane fabrication. Combination of diluent and solvent formed the unique structures of the membrane which were caused by different phase separation mechanisms depending on the kind of diluents. Solid-liquid(S-L) phase separation was induced for PVDF/DBP system to form spherulitic structure and liquid-liqiud(L-L) phase separation was induced for PVDF/DMP system to cellular structure via TIPS. Effects of NMP addition at PVDF/DMP system were examined for PVDF flat and hollow fiber membranes formation.

주제어