[논문]폴리우레탄 블렌드막의 기체 투과특성

김민정; 박유인; 염경호; 이규호

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김민정 (한국화학연구원 분리막다기능소재연구센터) , 박유인 (한국화학연구원 분리막다기능소재연구센터) , 염경호 (충북대학교 화학공학부) , 이규호 (한국화학연구원 분리막다기능소재연구센터)

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문제 정의

본 연구에서 COs 분리용 막을 제조하기 위한 고분자로는 thermoplastic polyurethane(TPU)을 주재로 사용하였으며 여기에 polyetherimide(PEI)와 polycarbonate(PC) 등의 엔지니어링 플라스틱을 블렌드하여 막을 제조하고 제조된 막을 대상으로 블렌드 비율에 따른 막 물성과 CO2 투과 및 선택 특성에 대하여 연구하였다. 폴리우레탄 블렌드 막은 용매의 종류, 블렌드 비율 등을 변화시킴으로서 각각의 막을 제조하고 CO2와 N₂를 대상으로 기체 투과도와 선택도를 측정하였다.

제안 방법

대하여 연구하였다. 폴리우레탄 블렌드 막은 용매의 종류, 블렌드 비율 등을 변화시킴으로서 각각의 막을 제조하고 CO2와 N₂를 대상으로 기체 투과도와 선택도를 측정하였다.
용매에 PU, PEI, PC를 녹여 5 wt.%의 고분자용액을 제조하고 PEI/PU, PC/PU 용액의 블렌드 비율을 0:100, 5:95, 10;90, 15:85 wt.%로 하여 혼합용액을 제조한 후 유리판 위에 casting하여 80"C 오븐에서 건조함으로써 제조하였다.
%로 하여 혼합용액을 제조한 후 유리판 위에 casting하여 80"C 오븐에서 건조함으로써 제조하였다. 제조된 막의 구조는 SEM을 사용하여 관찰하였으며 블렌드에 따른 결정구조의 변화는 XRD를 이용하여 측정하였다.
제조된 막의 기체 투과도는 25℃, 6 atm하에서 C₆와 N₂를 대상으로 블렌드 비율에 따른 기체투과도를 측정하였고, CO₂/N₂ 선택도는 각 기체의 투과도 비 인 ideal separation factor로서 계산하였다.

성능/효과

크게 일어남을 관찰할 수 있었다. 제조된 막을 25℃, 6 atm 하에서 CO₂와 N₂를 대상으로 기체투과도와 선택도를 측정한 결과 PU 블렌드 막의 CO₂ 투과도는 5 ~ 38 barrel 값을 나타내었다. PEI/PU 블렌드 막의 경우 CO₂ 투과도는 NMP 보다 DMF를 용매로 사용하여 제조한 막이 더 높은 투과도를 나타내었고 PC/PU 블렌드막의 경우에는 THF를 용매로 하여 제조한 막의 투과도가 높음을 관찰할 수 있었다.
제조된 막을 25℃, 6 atm 하에서 CO₂와 N₂를 대상으로 기체투과도와 선택도를 측정한 결과 PU 블렌드 막의 CO₂ 투과도는 5 ~ 38 barrel 값을 나타내었다. PEI/PU 블렌드 막의 경우 CO₂ 투과도는 NMP 보다 DMF를 용매로 사용하여 제조한 막이 더 높은 투과도를 나타내었고 PC/PU 블렌드막의 경우에는 THF를 용매로 하여 제조한 막의 투과도가 높음을 관찰할 수 있었다. PU 블렌드 막의 CO₂ 선택도는 투과도의 비인 ideal separation factor로서 나타내었으며 15 ~ 33의 값을 나타내었고 THF를 용매로하여 PU와 PC를 블렌드한 막 (PC/PU = 15:85 wt.
제조된 막의 단면을 SEM으로 관찰한 결과 블렌드 비율이 증가할수록 상 분리가 크게 일어남을 관찰할 수 있었다. 제조된 막을 25℃, 6 atm 하에서 CO₂와 N₂를 대상으로 기체투과도와 선택도를 측정한 결과 PU 블렌드 막의 CO₂ 투과도는 5 ~ 38 barrel 값을 나타내었다.

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