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Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 고분자와 키토산을 이용한 가교막 제조 및 특성평가
Preparation and Characterization of Chitosan Membranes Cross-linked Using Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) Polymer and Chitosan 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.28 no.3, 2018년, pp.205 - 213  

손태양 (경상대학교 나노신소재융합공학과) ,  고태호 (경상대학교 나노신소재융합공학과) ,  정지혜 (경상대학교 나노신소재융합공학과) ,  홍준의 (경상대학교 고분자공학과) ,  남상용 (경상대학교 나노신소재융합공학과)

초록
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본 연구에서는 가교막을 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)(PPO)에 브롬화반응을 통해 제조한 Br-PPO를 주사슬로 성공적으로 제조하였고, 키토산과 4차암모늄이 포함된 키토산을 가교제로 사용하였다. 제조된 가교막은 트리메틸아민 용액에 함침하여 후처리를 진행하였다. 그리고 가교도는 가교제 비율을 이용하여 조절하였다. 이렇게 제조된 A-PPO + chitosan 가교막과 A-PPO + QA-chitosan 가교막의 이온교환막으로써의 가능성을 여러 특성평가로 확인하였다. Chitosan을 사용한 가교막보다 QA-chitosan을 사용한 가교막이 가교가 더 잘 이루어졌으며, QA-chitosan의 함량이 증가할수록 이온교환용량이 1.18 meq/g에서 1.53 meq/g까지 증가하는 경향, 함수율이 21.6%에서 42.2%까지 증가하는 경향을 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, cross-linked membrane were successfully prepared by using brominated PPO (Br-PPO) as the main polymer chain. Chitosan and quaternary ammonium modified chitosan (QA-chitosan) was used as the cross linking agents. The cross linked membranes were post-functionalized by using trimethylami...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 1의 개념으로 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO) 고분자를 이용한 합성 이온화 고분자와 키토산(chitosan)과 4차암모늄을 도입한 키토산(QA-chitosan)으로 가교막을 제조하였고, 가교막임에도 불구하고 4차암모늄이 도입된 키토산(QA-chitosan)으로 이온교환용량을 다시 향상 시킬 수 있게 하였다. 그리고 제조된 가교막의 특성평가를 통해서 분리막으로써의 응용성을 확인하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
키토산은 어떻게 제조될 수 있는가? 지구상에서 셀룰로오스 다음으로 생산량이 풍부한 키토산(chitosan)은 게나 새우와 같은 갑각류로부터 추출되는 천연고분자 물질인 키틴(chitin)으로부터 제조될 수 있다. 키틴은 C-2의 acetamide기와 C-3의 2급 수산기, C-6의 1급 수산기 등 3종의 서로 다른 반응성의 관능기를 갖는 분자구조로 인한 낮은 용해도와 반응성 때문에 실제 응용에 많은 제한이 있다.
키토산의 특징은 무엇인가? 그렇기 때문에 키틴의 C-2에 있는 acetamide group의 가수분해 반응과 탈아세틸화 반응에 의해 키토산(chitosan), 즉 poly D-glucosamine을 만들어 많은 응용이 가능하다. 자세히, 키토산(chitosan)은 많은 유용한 특성 때문에 학문적, 산업적 분야에서도 많은 연구가 되고 있고, 특히 키토산(chitosan)의 뛰어난 화학적 저항력과 높은 열안정성을 이용하여 생체의학, 기능성 멤브레인, 분리막 재료 등의 많은 분야에 적용하는 연구가 진행되고 있다[1-6].
많은 가교방법 중 최근에 많이 연구하는 가교방법은 무엇인가? 그중에서 키토산(chitosan)을 이용하는 가교방법은 일반적으로 알데히드를 이용하여 가교하는 방법[12,13]이 주로 사용되었다. 하지만, 최근에 이온화된 고분자를 제조하는 단계에서 만들어지는 할로젠 원소가 도입된 고분자와 키토산을 반응하여 가교시키는 연구가 많이 시도하고 있고, 이는 키토산(chitosan)의 구조에는 아민기(-NH2)가 있기 때문에 할로젠원소와 반응하여 가교가 이루어지는 방법이다[14]. 따라서, 본 연구에서는 Fig.
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참고문헌 (18)

  1. Y. J. Yuk and K. H. Youm, "Affinity filtration chromatography of proteins by chitosan and chitin membranes: 2. separation of BSA and lysozyme", Membr. J., 19, 113 (2009). 

  2. T. W. Son and G. S. Lee, "Chitosan-electrolyte complex", Polymer Science and Technology, 15, 335 (2004). 

  3. X. Qu, A. Wirsen, and A. C. Albertsson, "Effect of lactic/glycolic acid side chains on the thermal degradation kinetics of chitosan derivatives", Polymer, 41, 4841 (2000). 

  4. M. Darder, M. Colilla, and E. Ruiz-Hitzky, "Biopolymer-clay mamocomposites based on chitosan intercalated in montmorillonite", Chem. Mater., 15, 3774 (2003). 

  5. Y. M. Lee, S. Y. Nam, B. K. Oh, B. R. Lee, D. J. Woo, K. H. Lee, J. M. Won, and B. H. Ha, "Dehydration of alcohol solutions through cross-linked chitosan, composite membranes- I. preparation of chemically crosslinked chitosan composite membranes and ethanol dehydration", Membr. J., 6, 37 (1996). 

  6. Y. M. Lee, S. Y. Nam, J. K. Yoo, and K. O. Yoo, "Dehydration of alcohol solutions through cross-linked chitosan composite membranes- II. dehydration of ethanol solution through modified chitosan composite membranes", Membr. J., 6, 242 (1996). 

  7. Y. M. Lee, S. Y. Nam, J. K. Yoo, and K. O. Yoo, "Dehydration of alcohol solutions through cross-linked chitosan composite membranes- III. effects of substrate, neutralization and active layer thickness on pervaporation of water/ethanol mixture", Membr. J., 6, 250 (1996). 

  8. H. Li and L. Zou, "Ion-exchange membrane capacitive deionization: A new strategy for brackish water desalination", Desalination, 275, 62 (2011). 

  9. M. Wang, X. Xu, Y. Li, T. Lu, and L. Pan, "Enhanced desalination performance of anion-exchange membrane capacitive deionization via effectively utilizing cathode oxidation", Desalination, 443, 221 (2018). 

  10. V. Vijayalekshmi and D. Khastgir, "Chitosan/partially sulfonated poly(vinylidene fluoride) blends as polymer electrolyte membranes for direct methanol fuel cell applications", Cellulose, 25, 661 (2018). 

  11. C. Wang, B. Mo, Z. He, Q. Shao, D. Pan, E. Wujick, J. Guo, X. Xie, X. Xie, and Z. Guo, "Crosslinked norbornene copolymer anion exchange membrane for fuel cells", J. Membr. Sci., 556, 118 (2018). 

  12. D. J. Kim and S. Y. Nam, "Research trend of organic/inorganic composite membrane for polymer electrolyte membrane fuel cell", Membr. J., 22, 155 (2012). 

  13. N. R. Kil'deeva, P. A. Perminov, L. V. Vladimirov, V. V. Novikov, and S. N. Mikhailov, "On the mechanism of the reaction of glutaraldehyde with chitosan", Russ. J. Bioorg. Chem., 35, 360 (2009). 

  14. E. P. Azevedo and V. Kumar, "The use of a novel aldehyde-functionalized chitosan hydrogel to prepare porous tubular scaffolds for vascular tissue engineering applications", Quim. Nova., 39, 1071 (2016). 

  15. M. M. Khaing, N. Chen, C. Long, Y. Li, F. Wang, and H. Zhu, "Chitosan modified poly(2,6-dimethyl-1, 4-phenylene oxide) for anionic exchange membrane in fuel cell technology", Polym. Plast. Technol. Eng., 57, 1121 (2018). 

  16. S. Sayed and A. Jardine, "Chitosan derivatives as important biorefinery intermediates. quaternary tetraalkylammonium chitosan derivatives utilized in anion exchange chromatography for perchlorate removal", Int. J. Mol. Sci., 16, 9064 (2015). 

  17. T. Y. Son, D. H. Choi, C. H. Park, and S. Y. Nam, "Preparation and electrochemical characterization of membranes using submicron sized particles with high ion exchange capacity for electro-adsorptive deionization", J. Nanosci. Nanotechnol., 17, 7743 (2017). 

  18. H. S. Choi, C. H. Rhyu, S. U. Lee, C. S. Byun, and G. J. Hwang, "Study on anion exchange membrane for the alkaline electrolysis", Trans. Korea. Hydrog. New. Energy. Soc., 22, 184 (2011). 

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