[논문]폴리벤즈이미다졸계 분리막의 제조와 응용

정문기; 남상용

doi:10.14579/membrane_journal.2016.26.4.253

폴리벤즈이미다졸계 분리막의 제조와 응용
Reviews on Preparation and Membrane Applications of Polybenzimidazole Polymers 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.26 no.4, 2016년, pp.253 - 265

정문기 (경상대학교 나노신소재융합공학과) , 남상용 (경상대학교 나노신소재융합공학과)

초록
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본 리뷰에서는 현존하는 상업용 고분자 중 가장 높은 내열성능을 가진 폴리벤즈이미다졸계 분리막의 제조방법과 응용 및 동향에 대하여 논의하였다. 먼저 기본적인 폴리벤즈이미다졸의 합성방법과 특정 목적에 따른 개질된 방법을 예로 들고, 기계적 화학적 특성 및 해당 고분자만의 특징에 대한 내용들을 정리하였다. 또한 여러 가지 폴리벤즈이미다졸 분리막을 종류와 제조 방법에 따라 구분하였으며, 해당 고분자의 우수한 물성 및 특성을 이용하여 다양한 분야에 적용시킨 사례를 위주로 정리하였다. 다음으로 다양한 응용분야에 대한 폴리벤즈이미다졸계 분리막으로서의 장점과 최신 연구 동향에 대하여 분석하고 정리하였으며 마지막으로 해당 소재의 한계점을 비롯하여 개선점 및 향후 응용 방향에 대해서도 기술하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this review, we discussed fabrication methods, applications and recent trends of polybenzimidazole membranes which have the highest thermal resistance among the commercial polymers in existence. First of all, basic and modified with specific purpose synthesis method of polybenzimidazole and its own unique features including a mechanical and chemical properties are summarized. Furthermore, various polybenzimidazole membranes are classified by types and methods and, using their excellent properties, various applications and possible field to take advantage of the potential are also summarized. Next, we discussed about not only advantages of polybenzimidazole membranes but also directions of state-of-the-art trends. Lastly, the limit of polybenzimidazole membranes and its complements are also analyzed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 리뷰에서는 이러한 폴리벤즈이미다졸 소재의 기본적인 합성방법과 특징에 대해 나타내고 다양한 구조에 대하여 소개하였다. 또한, 폴리벤즈이미다졸계 분리막의 종류에 따라 제조방법 및 특징에 대하여 기술하였으며 여러 응용분야의 동향에 대해서도 자세하게 설명하였다.
PBI의 높은 가공성의 장벽에도 불구하고 이러한 새로운 공정들과 다양한 연구들이 발달하면서 기존의 방열 섬유 또는 단순한 부품에 국한되었던 적용 분야들에서 많은 다른 분야에까지 적용되기 시작하였다. 본 리뷰에서는 이러한 폴리벤즈이미다졸 소재의 기본적인 합성방법과 특징에 대해 나타내고 다양한 구조에 대하여 소개하였다. 또한, 폴리벤즈이미다졸계 분리막의 종류에 따라 제조방법 및 특징에 대하여 기술하였으며 여러 응용분야의 동향에 대해서도 자세하게 설명하였다.

대상 데이터

벤즈이미다졸 단위체를 가지고 있는 PBI의 가장 대표적인 구조인 mPBI를 Fig. 1에 나타내었다. 그림과 같이 벤젠고리가 metha 구조로 연결되어 있으며 단량체의 구조에 따라 para 구조로도 합성이 가능하다[7].
6에 나타내었다. 초기의 OSN 분리막의 소재로는 우수한 물성을 가지고 있어 많은 분야에 사용되고 있는 재료인 폴리이미드계 소재를 가교시켜 사용하였다. 하지만 Livingston 그룹 등이 가교된 PBI의 용매저항성이 폴리이미드보다 더욱 높고 내구성, 내열성 등이 더욱 우수하다는 연구 결과를 발표하면서 폴리이미드를 대체할 수 있는 소재로 각광 받기 시작하였다[78].

성능/효과

전형적인 PBI구조의 반복단위에서도 확인할 수 있듯이 400°C 이상에서도 안정적이며 대략 500°C까지도 큰 열화나 연화 없이 모양새를 유지한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폴리벤즈이미다졸이란 무엇인가?	현존하는 상용 고분자들 중에서 가장 높은 열적 안정성을 지닌 것으로 알려진 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole; PBI)은 벤즈이미다졸(benzimidazole) 단위체를 가진 이환방향족고분자(aromatic heterocyclic polymer)이다[1]. PBI는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 분류에 속해 있는 만큼 뛰어난 고온 안정성, 내화학성, 기계적 물성 등을 가지고 있지만 소재의 가격이 비싸고 가공성이 좋지 않아 산업에서 해당 고분자를 다루는데 많은 어려움을 겪고 있다[2,3].
	mPBI의 구조는 어떠한가?	1에 나타내었다. 그림과 같이 벤젠고리가 metha 구조로 연결되어 있으며 단량체의 구조에 따라 para 구조로도 합성이 가능하다[7]. 가장 보편적인 PBI의 합성 방법으로는 3,3’,4,4’-tetraaminobiphenyl (TAB)과 같은 아민기가 네 개 달린 이환방향족 단량체에 두 개의 카르복시기를 양 말단으로 가지는 대표적인 단량체 isophthalic acid (IPA)에 polyphosphoric acid (PPA)를 용매로 사용한다[8].
	PBI의 특징은 어떠한가?	현존하는 상용 고분자들 중에서 가장 높은 열적 안정성을 지닌 것으로 알려진 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole; PBI)은 벤즈이미다졸(benzimidazole) 단위체를 가진 이환방향족고분자(aromatic heterocyclic polymer)이다[1]. PBI는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 분류에 속해 있는 만큼 뛰어난 고온 안정성, 내화학성, 기계적 물성 등을 가지고 있지만 소재의 가격이 비싸고 가공성이 좋지 않아 산업에서 해당 고분자를 다루는데 많은 어려움을 겪고 있다[2,3].

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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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