KR100381463B1 - Membrane Formation by dual quenched method - Google Patents

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Abstract

기체 혼합물중 최소한 하나의 기체에 대한 선택적 투과도를 갖는 고분자막을 제조함에 있어 고분자 물질과 휘발성 조용매, 비용매 첨가제를 포함하는 고분자 혼합용액을 고온에서 주형 또는 방사하여 고분자 물질에 대한 저온상태인 비용매 응고액에 침전시키는 이중 상분리 유도 단계; 상기 고분자 기체분리막을 세척하는 단계; 휘발성이 있고 표면장력이 작은 치환액으로 후처리한 후 건조하는 단계를 거쳐 결함을 갖지 않으며 높은 기체 투과도와 선택도를 나타내는 고분자 기체분리막을 제조할 수 있다. 본 발명에서는 고분자 혼합용액을 용매 또는 첨가제의 비점보다 낮은 온도로 가열하여 50℃∼70℃로 한 후 방사하여 기체분리막을 제조하는 방법에 있어서, (가) 선택투과성을 가지는 고분자물질을 20 내지 40 중량%로 하며, (나)35 내지 80 중량%의 상기 고분자 물질의 용매, (다)끓는점이 100℃이하인 빈용매 또는 비용매인 첨가제의 3 또는 4성분계 고분자 혼합용액을 강제대류 단계없이 -10℃∼5℃의 저온의 비용매조에 침전시켜 기체분리막을 제조 하였다.In preparing a polymer membrane having a selective permeability to at least one gas in the gas mixture, a polymer mixed solution containing a polymer material, a volatile cosolvent, and a nonsolvent additive is cast or spun at a high temperature to produce a non-solvent having a low temperature for the polymer material. Dual phase separation induction step of precipitating to the coagulation solution; Washing the polymer gas separation membrane; After the post-treatment with a volatile and small surface tension after the step of drying the polymer gas separation membrane having a high gas permeability and selectivity without a defect can be prepared. In the present invention, the polymer mixed solution is heated to a temperature lower than the boiling point of the solvent or additive, and then heated to 50 ° C. to 70 ° C. and then spun to prepare a gas separation membrane. (B) 35 to 80% by weight of a solvent of the polymer material, (C) a 3- or 4-component polymer mixed solution of a poor solvent having a boiling point of 100 ° C. or less or a non-solvent additive at −10 ° C. without a forced convection step. A gas separation membrane was prepared by precipitating to a low temperature non-solvent of -5 ℃.

Description

이중 상분리유도 법을 이용한 기체분리막 제조방법{Membrane Formation by dual quenched method}Membrane Formation by dual quenched method

기체 혼합물중의 여러 가지 기체 성분들로부터 특정 기체 성분을 분리하는 공정은 매우 중요하다. 그러한 기체분리를 수행하기 위해 사용되는 공정으로는 심냉법 (cryogenic method), 압력가변식흡착법 (pressure swing adsorption method), 막분리법 (membrane separation method)등이 있다.The process of separating a particular gas component from the various gas components in the gas mixture is very important. Processes used to perform such gas separation include a cryogenic method, a pressure swing adsorption method, and a membrane separation method.

막 분리법에 이용되는 기체 분리막은 여러 가지 기체들, 예를 들면 수소, 헬륨, 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 수증기, 암모니아, 황화합물, 가벼운 탄화수소 기체 등을 분리, 농축하기 위하여 사용된다. 기체분리가 적용될 수 있는 분야는 공기중의 산소 또는 질소의 분리, 석유화학 공정중의 합성가스로부터의 수소분리, 천연가스로부터 이산화탄소분리 등이 있다. 공기로부터 산소와 질소를 분리는 발효 공정의 효율 증대, 연소 효율증대 등에 이용되고 아울러 농축된 질소는 발화성 유체탱크의 폭발방지, 식품 저장 등의 공정에 이용될 수 있다. 기체 분리막의 또 다른 중요한 응용분야로는 질소, 이산화탄소 등의 여러 기체와의 혼합물로부터 수소를 분리하는 것으로, 이로부터 분리된 수소는 수소 분해, 접촉 분해 공정등의 여러 가지 공정에 사용된다. 막을 이용한 기체분리의 원리는 막을 투과하는 2개 이상의 기체 혼합물중의 각 성분의 투과도 차이에 의한다. 이는 용해-확산 과정을 거치는데 기체 혼합물은 막의 한쪽 면과 접촉하여 기체 성분들 중의 최소한 한 성분이 선택적으로 용해된다. 막의 내부에서는 선택적 확산과정이 진행되며 이를 통해 투과되는 기체 성분은 기체 혼합물 중 최소한 하나 이상의 기체 성분보다 더 빠르게 통과하게 된다. 상대적으로 투과성이 낮은 기체성분들은 기체 혼합물중 최소한 하나 이상의 성분들보다 더 느리게 막을 투과한다. 이러한 원리에 의해서 기체 혼합물은 선택적으로 투과된 기체가 많은 흐름과 투과되지 못한 기체 성분들이 많은 흐름 두가지로 분리된다. 따라서 기체 혼합물을 적절하게 분리하기 위해서는 특정 기체 성분에 대해 높은 투과선택성을 갖는 막 형성물질을 선택하여 충분한 투과성능을 보일 수 있는 구조로 제어하는 기술이 필요하다.The gas separation membrane used in the membrane separation method is used to separate and concentrate various gases such as hydrogen, helium, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, ammonia, sulfur compounds, light hydrocarbon gases, and the like. Areas where gas separation can be applied include separation of oxygen or nitrogen in air, hydrogen separation from syngas in petrochemical processes, and carbon dioxide separation from natural gas. Separation of oxygen and nitrogen from the air is used to increase the efficiency of the fermentation process, increase the combustion efficiency, etc. In addition, the concentrated nitrogen can be used in the process of explosion protection of the ignition fluid tank, food storage and the like. Another important application of the gas separation membrane is to separate hydrogen from a mixture with various gases such as nitrogen and carbon dioxide, and the hydrogen separated therefrom is used in various processes such as hydrogen decomposition and catalytic cracking. The principle of gas separation using a membrane is based on the difference in permeability of each component in two or more gas mixtures permeating through the membrane. This is a dissolution-diffusion process in which the gas mixture is in contact with one side of the membrane to selectively dissolve at least one of the gas components. In the interior of the membrane a selective diffusion process is carried out through which the gaseous components are passed faster than at least one gaseous component of the gas mixture. Relatively low permeability gas components penetrate the membrane more slowly than at least one or more components of the gas mixture. By this principle, the gas mixture is separated into two streams, which are selectively permeate gas streams and those which are not permeate gas streams. Therefore, in order to properly separate the gas mixture, there is a need for a technique of controlling a structure capable of showing sufficient permeability by selecting a film-forming material having high permeability for a specific gas component.

이러한 막구조제어 기술은 Loeb 과 Sourirajan에 의해 미국 특허 제3,133,132호에서 발표가 되었다. 그 이후로 이 기술은 흔히 상전환법(phase inversion method)이라 불리는 막 제조 기술로 발달하여 여러 유기 합성 고분자를 적용시킨 기술이 상용화 되기까지에 이른다. 상전환법에 의해 고분자 용액으로부터 비대칭 상분리막을 제조하는 과정은 다음과 같은 단계로 요약될 수 있다:This membrane structure control technique has been published in US Pat. No. 3,133,132 by Loeb and Sourirajan. Since then, the technology has evolved into a film-making technique, commonly called a phase inversion method, until commercialization of various organic synthetic polymers. The process of preparing the asymmetrical phase separation membrane from the polymer solution by the phase inversion method can be summarized in the following steps:

(1) 고분자 도프용액의 캐스팅 또는 중공사 방사단계, (2) 도프용액과 대기와의 접촉에 의한 휘발성분의 증발단계, (3) 응고조로의 용액의 침전단계, (4) 세척, 건조 등의 후처리 공정단계의 4단계로 크게 구분을 할 수 있다.(1) casting or hollow fiber spinning of polymer dope solution, (2) evaporation of volatile components by contact of dope solution with air, (3) precipitation of solution into coagulation bath, (4) washing, drying, etc. It can be divided into four stages of post-processing step.

분리막이 선택적으로 기체분리, 농축하기 위해서는 일반적으로 분리막의 구조는 막 표면의 치밀한 선택분리층과 막 하부에 최소의 투과저항을 갖는 다공성 지지체로 이루어 지는 비대칭 구조를 가져야만 한다. 막의 특성인 기체의 선택적 분리 능력(이하에서는 선택도 또는 α로 표시함)은 분리층의 구조에 따라 결정되며 선택적으로 분리된 기체의 투과량 (이하에서는 투과도 또는 P로 표시함)은 분리층의 두께 및 비대칭 막의 하부 구조인 다공성 지지체의 다공성 정도에 의존한다. 혼합 기체를 선택적으로 분리하기 위해서는 분리층의 표면에 결함이 없어야 하며 기공 크기가 5Å 이하 이어야 한다. 아울러 높은 기체 투과도를 얻기 위하여 분리층은 가능한 얇아야 하는데 이것은 기체 투과도가 유효막 두께에 반비례하기 때문이다. 분리층을 선택적으로 통과한 기체 흐름에 대한 저항을 최소화하기 위해서 비대칭 막의 하부 구조는 되도록이면 다공성 구조를 갖는 것이 유리하다.In order for the membrane to selectively separate and concentrate gas, the structure of the membrane should generally have an asymmetric structure consisting of a dense selective separation layer on the membrane surface and a porous support having a minimum permeation resistance at the bottom of the membrane. The selective separation ability of the gas (hereinafter referred to as selectivity or α), which is a characteristic of the membrane, depends on the structure of the separation layer, and the permeation amount of the selectively separated gas (hereinafter referred to as permeability or P) is the thickness of the separation layer. And the degree of porosity of the porous support, which is the substructure of the asymmetric membrane. To selectively separate the mixed gas, the surface of the separation layer must be free of defects and have a pore size of 5 mm or less. In addition, the separation layer should be as thin as possible in order to obtain high gas permeability because the gas permeability is inversely proportional to the effective membrane thickness. In order to minimize resistance to gas flow selectively passing through the separation layer, it is advantageous for the understructure of the asymmetric membrane to have a porous structure if possible.

기체 분리용 상전환막 제조는 수처리용 분리막의 제조보다 어려운 점을 갖고 있다. 역삼투 공정에서는 이온의 구화반경보다 작은 기공을 갖는 막을 제조해야 하는 필요가 있지만 기체 분리에서는 기체의 낮은 응집력과 작은 크기 때문에 nm 단위 크기의 기공도 있어서는 안된다. 이러한 결함이 없는 고투과선택성을 갖는 기체분리막의 제조방법이 미국 특허 4,902,442 및 4,772,392에 게시되어 있지만 복잡한 공정 때문에 성능이 좋은 기체분리막을 쉽게 제조하는 것은 어려움을 보였다.The production of phase inversion membranes for gas separation has more difficulty than the production of separation membranes for water treatment. In the reverse osmosis process, it is necessary to prepare a membrane having pores smaller than the spherical radius of ions, but in gas separation, there should be no pores of nm size due to the low cohesion and small size of the gas. Although a method of preparing a gas separation membrane having such a high permeability selectivity without such defects is disclosed in US Pat. Nos. 4,902,442 and 4,772,392, it has been difficult to easily prepare a high performance gas separation membrane due to a complicated process.

막 분리층의 결함을 제거하기 위한 방법으로는 크게 두 가지 정도가 개발되어 있다. 첫 번째는 실리콘이나 이종의 고분자를 표면에 코팅시키는 방법이다. 두 번째는 도프용액에 휘발성 용제를 혼합시켜 강제대류시켜 표면의 고분자 농도를 증가시키는 방법이다. 전술한 종래기술은 다음의 특허에 기술되어 있다. 미국 특허 4,230,463호에서는 다공성 막 표면에 코팅을 이용하여 기체 분리막을 제조하였으며, 미국 특허 제4,484,935호에는 PDMS와 개질된 실리콘 함유 단량체를 가진 가교제와의 결합물로 이루어진 코팅층과 다공성 비대칭막으로 구성된 다성분 기체 분리막을 기술하고 있다. 미국 특허 4,728,346호에서는 막 표면을 방향족 투과 조절제로 처리하고 코팅하여 기체 분리막의 선택도를 향상시켰다. 일본 특허 61-107921에서는 촉매와 아세틸렌계 단량체의 중합물의 코팅층으로 이루어진 기체 분리막이 기술되어 있다. 그러나 막 표면의 코팅, 경화 공정은 비연속적이고 부가적인 비용과 복잡성이 뒤따른다. 후술된 강제대류방법은 다음의 특허와 논문에 기술되어 있다. 미국 특허 4,902,422에서는 부가적인 코팅 공정없이 대류증발 공정을 이용하여 휘발성 용매와 비용매가 포함된 4성분계 고분자 용액으로부터 캐스팅된 기체 분리 평막을 제조하였다. 이 비대칭 평막의 산소/질소 선택도는 5.0 내지 6.5 범위이다. 또한 Pinnau등이 발표한 문헌[J. Memb. Sci., 88, 1-19(1994)]에서는 강제대류 공정을 중공사막을 제조하는데 응용하여 코팅 및 경화 공정없이 6.5의 선택도를 가진 기체 분리용 중공사막을 제조하였다. 그러나 이러한 부가적 결함을 봉지하는 공정없이 중공사막을 제조하는 것은 대류증발 공정 등과 같은 까다로운 제조기술이 요구되어 상당히 어렵다. 이로 인해 전술한 부가공정없이 결함을 갖지 않는 막제조 기술이 요구된다.Two methods have been developed to remove defects in the membrane separation layer. The first method is to coat silicon or heterogeneous polymer on the surface. The second method is to increase the concentration of polymer on the surface by forcing convection by mixing volatile solvent with dope solution. The foregoing prior art is described in the following patents. In US Pat. No. 4,230,463, a gas separation membrane was prepared using a coating on the surface of a porous membrane. US Pat. No. 4,484,935 describes a multicomponent composition comprising a coating layer consisting of a combination of a PDMS and a crosslinking agent with a modified silicon-containing monomer and a porous asymmetric membrane. A gas separation membrane is described. In US Pat. No. 4,728,346, the membrane surface is treated with an aromatic permeation modifier and coated to improve the selectivity of the gas separation membrane. Japanese Patent No. 61-107921 describes a gas separation membrane composed of a coating layer of a polymer of a catalyst and an acetylene monomer. However, the coating and curing process of the film surface is discontinuous and involves additional cost and complexity. The forced convection method described below is described in the following patents and articles. US Pat. No. 4,902,422 prepared a gas separation flat membrane cast from a four component polymer solution containing a volatile solvent and a nonsolvent using a convection evaporation process without additional coating process. The oxygen / nitrogen selectivity of this asymmetric flat membrane ranges from 5.0 to 6.5. See also, Pinnau et al., J. Memb. Sci., 88, 1-19 (1994)] applied a forced convection process to produce a hollow fiber membrane to prepare a hollow fiber membrane for gas separation having a selectivity of 6.5 without coating and curing process. However, manufacturing a hollow fiber membrane without a process of sealing such additional defects is quite difficult because of demanding manufacturing techniques such as a convection evaporation process. This requires a film production technique that does not have a defect without the above-described additional steps.

본 발명은 선택도를 가진 기체분리막을 코팅 또는 강제대류방법등의 부가 공정없이 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a gas separation membrane having a selectivity without additional processes such as coating or forced convection method.

이에 본 발명자는 상기한 기체분리막의 결함발생을 억제하는 기체 분리막 제조방법에 대한 연구를 거듭한 결과, 도프용액을 비용매에 침적시켜 용매의 침투에 의한 상분리 유도시에, 도프용액과 비용매조의 온도차를 증대시켜 결함이 억제된 막을 제조하는 방법에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have repeatedly studied the gas separation membrane manufacturing method for suppressing the occurrence of defects in the gas separation membrane. As a result, the dope solution was deposited on the non-solvent to induce phase separation by infiltration of the solvent. The method of manufacturing the film | membrane in which the defect was suppressed by increasing the temperature difference was led.

따라서, 본 발명의 목적은 결함이 억제되어 결함을 제거하기 위한 코팅 또는 강제대류공정이 필요없는 제조공정 가진 고선택성 기체 분리막 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a highly selective gas separation membrane having a manufacturing process and a method for producing the same, wherein the defect is suppressed and no coating or forced convection process is required to remove the defect.

제1도는 본 발명에 사용됨 중공사 기체분리막 제조장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a hollow fiber gas separation membrane manufacturing apparatus used in the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 도프용액펌프 2 : 이중노즐1: dope solution pump 2: double nozzle

3 : 내부응고액펌프 4 : 1차응고조3: internal coagulating liquid pump 4: primary coagulation bath

5 : 중공사권취부 6 : 세척조5: hollow fiber winding part 6: washing tank

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 선택된 기체분리막용 고분자 물질과 그의 용매 및 첨가제 등의 도프용액 조성을 열역학적인 상분리 조성에 매우 근접한 상태로 제조하였다. 하지만 이런 조성에서의 용액은 열역학적으로 매우 불안정하기 때문에 미소의 조성이 변하기만 해도 상분리가 진행된다. 하지만 도프용액의 온도를 상승시키면 도프용액의 열역학적 안정성이 높아져 혼합상이 안정화된다. 이러한도프용액을 건조-습식방사하게 되는데 과정은 다음과 같다. 일반적으로 캐스팅과정 또는 방사과정은 상온에서 이루어 진다. 본 발명에서는 캐스팅나이프(casting knife) 또는 방사구금(spinerette)의 온도를 휘발성 첨가제의 비점에 가까울 정도로 가열시킨 상태에서 진행을 하게 된다. 이때 캐스팅나이프(casting knife) 또는 방사구금(spinerette)에서 나온 도프용액은 대기중과 접촉을 하게 되며 고온의 도프용액은 휘발성 용매/비용매 첨가제를 증발하게 된다. 기존의 기술은 이 단계에서 강제대류를 시키는 것으로 표면에 치밀층을 형성하지만 본 발명에서는 용매/비용매 첨가제의 비점에 가까울 정도의 온도에서 도프용액이 대기에 노출되기 때문에 용매/비용매 첨가제의 증발이 촉진된다. 또한 다음 단계에서는 상온보다 온도를 낮추어 급냉정도를 확대시킨 저온 비용매 응고액에 도프용액을 침전시키게 된다. 이런 확대된 급냉정도는 상분리속도를 가속시키고 이로 인해 표면에서의 핵 형성과 성장 (nucleation and growth) 기구에 의한 연결된 기공 (interconnected pore)의 형성을 억제한다.In order to achieve the above object, in the present invention, a dope solution composition such as a polymer material for the selected gas separation membrane, a solvent, and an additive thereof is prepared in a state very close to a thermodynamic phase separation composition. However, the solution in this composition is very thermodynamically unstable, so even if the composition of the microstructure changes, phase separation proceeds. However, increasing the temperature of the dope solution increases the thermodynamic stability of the dope solution and stabilizes the mixed phase. This dope solution is dry-wet spinning. The process is as follows. In general, the casting or spinning process takes place at room temperature. In the present invention, the casting knife or spinnerette is heated at a temperature close to the boiling point of the volatile additive. The dope solution from the casting knife or spinnerette is brought into contact with the atmosphere and the hot dope solution evaporates the volatile solvent / nonsolvent additive. The conventional technique forms a dense layer on the surface by forced convection at this stage, but in the present invention, since the dope solution is exposed to the atmosphere at a temperature close to the boiling point of the solvent / non-solvent additive, evaporation of the solvent / non-solvent additive This is facilitated. In addition, in the next step, the dope solution is precipitated in the low-temperature nonsolvent coagulant liquid, which has a lower temperature than the normal temperature, thereby expanding the degree of rapid cooling. This increased degree of quenching accelerates the rate of phase separation and thereby inhibits the formation of interconnected pores by nucleation and growth mechanisms at the surface.

본 발명은 상전환법을 이용하여 막을 제조할 때, 1)비용매의 침투에 의한 상분리, 2)도프용액과 비용매조의 급냉 온도차에 의한 상분리에 의해 상분리속도를 증가시켜 결함이 억제된 막을 제조하는 방법이다. 따라서 본 발명은 결함이 억제되어 결함을 제거하기 위한 코팅 또는 강제대류공정이 필요없는 제조공정을 가진 고선택성 기체 분리막 및 그의 제조방법을 제공한다.In the present invention, when the membrane is prepared using the phase inversion method, 1) phase separation by infiltration of a nonsolvent, and 2) phase separation by quenching temperature difference between a dope solution and a nonsolvent are increased to prepare a membrane with defects suppressed. That's how. Accordingly, the present invention provides a highly selective gas separation membrane and a method for manufacturing the same, which have a manufacturing process in which defects are suppressed and no coating or forced convection process is required to remove the defects.

이상적인 기체 분리막은 높은 투과 선택도를 가지며 고온, 고압에서 그 성능을 잃지 않는 막인데, 일반적으로 높은 투과도를 갖는 고분자 물질은 낮은 선택도를 갖고 낮은 투과도를 갖는 고분자 물질은 높은 선택도를 갖기 때문에, 기체 분리막을 이루는 막 형성물질의 선택이 매우 중요하게 된다.Ideal gas separation membranes have high permeability and do not lose their performance at high temperatures and pressures. In general, high permeability polymer materials have low selectivity and low permeability polymer materials have high selectivity. The selection of the film forming material of the gas separation membrane becomes very important.

일반적인 분리막 제조에서 비대칭 기체분리막 형성 물질인 고분자 물질은 유용한 기체분리 성능을 가진 천연 또는 합성 고분자 물질로, 강한 용매에 용해되어 균일한 용액을 이루게 되고, 이 용액을 방사 또는 캐스팅 공정을 이용하여 상기 고분자 물질에 대한 비용매인 응고액에 침천시킴으로써 평막이나 중공사막의 형태를 이루게 된다.The polymer material, which is an asymmetric gas separation membrane-forming material in general membrane production, is a natural or synthetic polymer material having useful gas separation performance. The polymer material is dissolved in a strong solvent to form a uniform solution. It forms in the form of a flat membrane or a hollow fiber membrane by immersing in the coagulant which is a nonsolvent for a substance.

본 발명의 비대칭막에 사용되는 고분자 막소재는 구성 물질의 열적, 기계적 및 화학적 내구성을 고려하여 선택하며, 특히 기체 혼합물 중 최소한 하나의 기체에 대하여 선택투과성을 갖는 것이 바람직한데, 대표적인 것으로는 폴리설폰 또는 폴리이미드 또는 폴리아미드 및 이들의 혼합물 등이 포함된다.The polymeric membrane material used in the asymmetric membrane of the present invention is selected in consideration of the thermal, mechanical and chemical durability of the constituent material, and in particular, it is preferable to have a permeability to at least one gas of the gas mixture. Or polyimides or polyamides and mixtures thereof.

또한, 상기 막 형성물질인 고분자 물질에 대한 용매로는 예를 들면 N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-디메틸설폭사이드 및 이들의 혼합물 등이 포함되며, 바람직하게는 N-메틸피롤리돈이다.In addition, as a solvent for the polymer material as the film forming material, for example, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-dimethylsulfoxide and mixtures thereof Is included and is preferably N-methylpyrrolidone.

본 발명의 첨가제로는 테트라하이드로퓨란, 에탄올, 트리클로로에탄, 2-메틸-1-부탄올, 2-메틸-2-부탄올 및 2-펜탄올로이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유기용매가 포함되며, 본 발명의 고분자 혼합 용액의 조성은 단일상과 분리된 상 사이의 경계에 위치시키는 것이 유리하다. 그러므로, 혼합용액중 각 성분의 농도는 혼합 용액이 상분리 경계선에 근접하도록 선택되어야 한다. 또한 고분자 농도가 너무 낮으면 기공들의 크기가 증가되어 선택도가 감소한다.The additive of the present invention includes at least one organic solvent selected from the group consisting of tetrahydrofuran, ethanol, trichloroethane, 2-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol and 2-pentanol, The composition of the polymer mixture solution of the present invention is advantageously located at the boundary between the single phase and the separated phase. Therefore, the concentration of each component in the mixed solution should be chosen so that the mixed solution is close to the phase separation boundary. In addition, if the polymer concentration is too low, the size of the pores increases to decrease the selectivity.

본 발명의 기체 분리막 제조용 고분자 도프용액은 높은 기체 투과도 및 선택도를 위해 고분자 물질 30 내지 40 중량%와 용매 및 첨가제 60 내지 70중량%로 구성된다. 또한 첨가제는 도프용액의 막성능에 크게 영향을 줄 수 있어, 혼합용액중의 첨가제양을 조정하여 도프용액의 성막능을 조절할 수 있다. 상기 용매 및 첨가제의 중량비는 전체 도프용액의 중량%로 5 내지 15가 바람직하다. 5중량% 이하일 경우는 막의 선택성이 떨어지며 15중량%를 넘을 경우는 균일한 도프용액을 얻기 어렵다.The polymer dope solution for preparing the gas separation membrane of the present invention is composed of 30 to 40% by weight of the polymer material and 60 to 70% by weight of the solvent and the additive for high gas permeability and selectivity. In addition, the additive can greatly affect the film performance of the dope solution, it is possible to adjust the film-forming ability of the dope solution by adjusting the amount of the additive in the mixed solution. The weight ratio of the solvent and the additive is preferably 5 to 15% by weight of the total dope solution. If it is 5 wt% or less, the selectivity of the film is inferior. If it exceeds 15 wt%, it is difficult to obtain a uniform dope solution.

중공사 방사용 도프 용액의 온도는 50∼60℃정도가 적당한데 이는 고온으로 갈수록 분리층이 두꺼워져 선택도가 증가하긴 하지만 투과도가 감소하며 첨가제의 끊는점이상 도프용액의 온도를 올리면 도프의 조성이 변하기 때문이다.The temperature of the dope solution for hollow fiber spinning is about 50 ~ 60 ℃. The higher the temperature, the higher the separation layer, the higher the selectivity, but the lower the permeability. Because it changes.

본 발명의 기체분리막 제조공정을 중공사막 제조를 예로하여 제1도 및 제2도를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다 :The gas separation membrane manufacturing process of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 by using hollow fiber membrane production as an example:

혼합용액의 각 성분들은 밀폐된 반응기를 이용하여 균일한 용액으로 만든다. 제조된 균일한 고분자 혼합용액은 상온 및 감압하에서 24시간 방치하여 용액내의 기포를 제거한 후 방사구금(spinerrette)(2)을 통해 방사된다. 이때 방사구금(spinerrette)(2)의 구조는 이중 노즐인데, 고분자 혼합용액은 이중 노즐의 바깥쪽 노즐을 통해서 나오게 되며, 이중 방사구금(spinerrette)(2)의 안쪽으로는 1 내지 2ml/분의 유량으로 내부응고제를 토출시켜 중공사를 방사한다. 이중 노즐의 바깥쪽 노즐을 내경은 0.5 내지 0.8mm이고, 이중 노즐의 안쪽노즐의 내경과 외경은 각각 0.2 내지 0.3mm 및 0.4 내지 0.6 mm이다.Each component of the mixed solution is made into a uniform solution using a closed reactor. The prepared homogeneous polymer mixed solution is left at room temperature and under reduced pressure for 24 hours to remove bubbles in the solution and then spun through a spinerrette (2). At this time, the spinnerette (2) structure is a double nozzle, the polymer mixture solution is released through the outer nozzle of the double nozzle, the inside of the double spinnerette (2) of 1 ~ 2ml / min The internal coagulant is discharged at the flow rate to emit hollow fiber. The inner diameter of the outer nozzle of the double nozzle is 0.5 to 0.8 mm, and the inner and outer diameters of the inner nozzle of the double nozzle are 0.2 to 0.3 mm and 0.4 to 0.6 mm, respectively.

상기 방사 용액은 고분자 물질에 대해 비용매인 1차 응고액(4)에 침전되기 전에 중공사 내부에서 먼저 응고 과정이 시작된다. 이때 이중 노즐을 통해 방사되는 내부 응고액과 용액이 접촉하는 표면에서는 용액내의 용매 및 기타 첨가제와 내부 응고제간의 상호 확산 작용으로 겔화되어 비교적 치밀하나 매우 작은 크기의 기공이 존재하는 치밀분리층이 형성되고, 분리층 아래에서는 내부 응고액과 고분자 혼합용액간의 계속적인 상분리로 인하여 다공성 하부 구조층(12)이 형성되고 그후 외부 응고액(3)에 침전된다.The spinning solution first begins to solidify inside the hollow fiber before it is precipitated in the primary coagulant 4, which is a nonsolvent for the polymeric material. At this time, the internal coagulating liquid radiated through the double nozzle and the surface in contact with the solution is gelled by the interdiffusion action of the solvent and other additives in the solution and the internal coagulant to form a dense separation layer having relatively dense but very small pores. Under the separation layer, a porous lower structure layer 12 is formed due to the continuous phase separation between the internal coagulation solution and the polymer mixed solution, and then precipitates in the external coagulation solution 3.

이 때 본 발명의 특징은 비용매조의 온도를 -10℃∼5℃의 낮은 온도로 하여 상분리속도를 촉진시킨다. 이는 도프용액보다 온도가 50℃이상 낮은 상태로 순간적인 급냉상태를 만들어 상분리의 추진력을 높이기 위한 것이다. 급냉깊이(quench depth)를 높이면 막의 선택도가 높아지는 효과가 나타난다. 이는 고분자상분리 기구(mechanism)인 핵성장기구(nucleation growth)와 스피노달분해(spinodal decomposition)모두로 설명할 수 있다. 핵성장기구에 의하면 상분리속도가 증가하면 표면의 고분자빈상(poor phase)의 성장시간이 짧아져 선택층 표면에서 결함(defect)으로 작용하는 3차원적 연결통로(continuous path)가 형성이 되지 못하기 때문이다. 또한 스피노달분해에 의하면 고농도의 고분자용액의 상분리가 짧은 시간에 일어나며 순간적인 비용매의 도프용액으로의 확산이 일어날 경우 삼투압에 의하여 결함이 압박을 받게되어 억제되는 현상이 일어난다고 설명할 수 있다.At this time, the feature of the present invention is to promote the phase separation rate by setting the non-solvent temperature to a low temperature of -10 ° C to 5 ° C. This is to increase the driving force of the phase separation by making the instant quenching state at a temperature lower than 50 ℃ lower than the dope solution. Increasing the quench depth increases the selectivity of the membrane. This can be explained by both nucleation growth and spinodal decomposition, which are polymer phase separation mechanisms. According to the nuclear growth mechanism, if the phase separation rate is increased, the growth time of the surface of the polymer phase is shortened and the three-dimensional continuous path that acts as a defect on the surface of the selected layer cannot be formed. Because. In addition, spinoidal decomposition can be explained that the phase separation of a high concentration of the polymer solution occurs in a short time, when the instant diffusion of the non-solvent into the dope solution is a phenomenon that the defect is pressed by the osmotic pressure is suppressed.

이어서, 중공사 내부에서 응고액과의 접촉으로 인해 일어난 상분리 과정이 1차 응고액(4)에 침전된 중공사 외부 표면에서도 일어나게 된다. 방사 및 응고 단계를 거친 중공사막은 이어서 세척단계, 치환단계 및 건조 단계를 통하여 외부 표면에 결함이 없는 치밀한 분리층과 기공이 존재하는 다공성 하부 구조층으로 구성된 막으로 제조된다.Subsequently, the phase separation process that occurs due to contact with the coagulating liquid inside the hollow fiber also occurs on the outer surface of the hollow fiber precipitated in the primary coagulating liquid 4. The hollow fiber membrane subjected to the spinning and coagulation step is then made into a membrane consisting of a dense separation layer without defects on the outer surface and a porous substructure layer having pores through a washing step, a substitution step and a drying step.

평막의 경우 고분자 혼합용액을 부직포 위에 캐스팅한 다음, 고분자 물질에 비용매인 응고액에 침전시켜 응고 단계를 거친 후, 중공사막 제조와 동일한 공정을 거쳐 평막으로 제조된다.In the case of the flat membrane, the polymer mixed solution is cast on the nonwoven fabric, and then precipitated in a coagulant solution, which is a non-solvent in the polymer material, to undergo a coagulation step.

본 발명에 따라 제조된 기체 분리용 중공사막과 평막의 단면을 제2도에 나타내었다. 중공사막의 경우, 외경은 약 0.3-0.5mm이고, 내경은 약 0.025mm이며, 분리능을 갖는 치밀한 분리층의 두께는 0.1㎛, 정도이다.The cross section of the hollow fiber membrane and the flat membrane for gas separation prepared according to the present invention is shown in FIG. In the case of the hollow fiber membrane, the outer diameter is about 0.3-0.5 mm, the inner diameter is about 0.025 mm, and the thickness of the dense separation layer having the resolution is about 0.1 μm.

본 발명의 방법을 공정별로 더욱 상세히 설명하면, 먼저 응고단계에서는 분리막 제조시 응고액과 고분자 혼합용액이 접촉하는 표면에서는 응고액과 용매/첨가제 혼합물간의 상호확산으로 겔화가 비교적 빠르게 일어나는데, 이때 상분리현상이 발생이 용이하도록 제조된 도프용액을 사용하고 도프용액과 응고조의 온도의 차이를 크게 하면 매우 급속하게 상분리가 진행되며 이로 인해 치밀한 분리층 및 기공을 포함한 다공성 구조층으로 구성된 분리막이 형성되도록 한다.The method of the present invention will be described in more detail by process. First, in the coagulation step, gelation occurs relatively quickly between the coagulation solution and the solvent / additive mixture at the surface where the coagulation solution and the polymer mixed solution contact each other during the preparation of the separator, in which phase separation occurs. Using a dope solution prepared to facilitate this generation and increasing the temperature difference between the dope solution and the coagulation bath proceeds with very rapid phase separation, thereby forming a separator consisting of a dense separation layer and a porous structure layer including pores.

상기 응고액은 고분자 물질에 대해 비용매이어야 하며, 고분자를 제외하고는 고분자 혼합용액을 구성하는 모든 성분과 상용성이 있어야 한다. 본 발명에 사용되는 응고액으로는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜 및 이들의 혼합물 등과 같은 알콜류 등이며 바람직하게는 물이다. 또한 본발명에서는 도프용액의 조선을 상분리가 개시되는 바이노달선(binodal line)에 근접시키기 위하여 첨가제로 사용한다.The coagulating solution should be non-solvent for the polymer material and should be compatible with all components constituting the polymer mixed solution except for the polymer. The coagulating solution used in the present invention is alcohol, such as water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, a mixture thereof, and the like, and preferably water. In addition, in the present invention, the shipbuilding of the dope solution is used as an additive to approach the binodal line in which phase separation starts.

상기와 같이 방사 또는 캐스팅하여 응고된 기체분리막은 그 내부 및 표면에 잔존해있는 용매와 첨가제의 혼합물, 응고액등을 용이하게 제거하기 위해 세척 단계를 거치게 되며, 1일 이상, 바람직하게는 3일 이상 세척단계를 수행한다. 본 발명에서 사용되는 세척액으로는 물이 바람직하다.The gas separation membrane solidified by spinning or casting as described above is subjected to a washing step to easily remove a mixture of a solvent and an additive remaining in the inside and the surface thereof, a coagulating solution, and at least one day, preferably three days. Perform an abnormal wash step. As the washing liquid used in the present invention, water is preferable.

따라서, 치환단계에서는 분리막을 치환액에 침전시켜 세척 공정후에도 막 표면의 작은 기공 또는 결함내에 존재하는 잔존 혼합물을 제거하여 치환액이 작은 기공 또는 결함내에 완전히 습윤되도록 한다. 치환액은 상기 잔존 혼합물보다 표면장력이 작은 것을 사용하여 잔존 혼합물을 분리막으로부터 제거하며 작은 기공 또는 결함내에 완전히 습윤된다. 상기잔존 혼합물이란 막 표면의 작은 기공 또는 결함내에 존재하는 용매, 첨가제, 응고액 또는 세척액이 포함된 혼합물을 말한다. 상기 치환단계는 1일 이상 수행하는 것이 바람직하다.Therefore, in the substitution step, the membrane is precipitated in the substitution solution to remove the remaining mixture present in the small pores or defects on the surface of the membrane even after the washing process so that the substitution liquid is completely wetted in the small pores or defects. Substituents use less of the surface tension than the remaining mixture to remove the remaining mixture from the separation membrane and are completely wetted in small pores or defects. The remaining mixture refers to a mixture containing a solvent, an additive, a coagulating liquid or a washing liquid present in small pores or defects on the membrane surface. The substitution step is preferably carried out for 1 day or more.

본 발명에서 사용되는 치환액으로는 예를들면 메탄올, 에탄올, 2-프로판올 등의 알콜류, 헥산 등을 포함한 유기 용매 및 그 혼합물 등이 포함된다. 바람직하게는 알콜류, 특히는 메탄올이다.Substituents used in the present invention include, for example, alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, organic solvents including hexane, and mixtures thereof. Preferred are alcohols, in particular methanol.

건조 단계에서는, 분리막 표면의 작은 기공 또는 결함내에 완전히 습윤되어 있는 치환액이 막 형성 물질인 고분자 물질과 표면 장력이 같거나 그보다 작은 표면장력을 가지기 때문에 건조시 치환액이 휘발되면서 모세관 압력에 의해 분리층 내의 작은 기공 또는 결함을 완전히 제거하게된다. 이러한 치환공정이 완료된 분리막은 70℃ 진공하에서 3시간 건조시켜 완성한다.In the drying step, since the substitution liquid completely wetted in the small pores or defects on the surface of the membrane has a surface tension equal to or less than that of the polymer material that is the film forming material, the substitution liquid is volatilized and separated by capillary pressure during drying. It will completely eliminate small pores or defects in the layer. The separation membrane of which the substitution process is completed is completed by drying under vacuum at 70 ° C. for 3 hours.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첨가제에 의한 고분자 혼합용액의 상분리를 촉진시켜 치밀 분리층내의 기공 또는결함 크기를 제어하는 응고 단계와, 치환액으로 치밀 분리층에 존재하는 잔존 혼합물을 표면장력에 의해 막으로부터 제거, 치환하는 치환 단계와, 건조를 통해 결함이 없는 분리막을 제조할 수 있도록 한다.As described above, the present invention provides a coagulation step of controlling the pore or defect size in the dense separation layer by promoting phase separation of the polymer mixed solution by an additive, and the remaining mixture present in the dense separation layer as a substitute to the surface tension. Substitution step to remove and replace from the membrane by, and to make it possible to produce a separation-free membrane through drying.

이하 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하겠지만 본 발명이 이들 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[실시예1]Example 1

혼합물 전체양을 100으로 기준하여 고분자인 폴리에테르술폰(Sumitomo, sumikaexcel) 35 중량%를 45 중량%의 N-메틸피롤리돈 용매에 서서히 더하면서 첨가제로서 테트라히드로퓨란과 에탄올을 5 중량%, 15중량%를 첨가, 혼합하여 균일한 용액을 제조하였다. 제조된 균일한 방사 용액내의 기포는 24시간동안 상온 및 감압하에서 제거하고, 60μm필터를 이용하여 이물질을 제거하였다. 이어서 60℃의 온도하에서 실린더펌프를 이용하여 방사하였다. 이때 에어 갭은 10cm였고 이중 방사구금(spinnerette)를 사용하였으며 내부응고액으로는 상온의 물을 사용하여 방사하였고 외부응고조의 온도를 각각 5, 15℃로 하여 상전환과정을 거친 후 중공사를 권취, 절단한 후 잔존하는 용매와 첨가제의 혼합물을 제거하기 위하여 흐르는 물에 2일 간 세척하였다. 그 후 메탄올에 3시간 이상 침적하여 치밀 분리층에 존재하는 물을 치환하고 헥산(n-hexane)에 3시간동안 다시 침적시켜 메탄올을 헥산으로 치환한 후 70℃, 진공에서 3시간이상 건조시켜 중공사막을 제조하였다.Add 35% by weight of polyethersulfone (Sumitomo, sumikaexcel), a polymer, to 45% by weight of N-methylpyrrolidone solvent, based on the total amount of the mixture, using 5% by weight of tetrahydrofuran and ethanol as additives. Weight percent was added and mixed to make a uniform solution. Bubbles in the prepared uniform spinning solution were removed at room temperature and reduced pressure for 24 hours, and foreign substances were removed using a 60 μm filter. It was then spun using a cylinder pump at a temperature of 60 ℃. At this time, the air gap was 10cm, double spinnerettes were used, and the internal coagulating solution was spun with water at room temperature, and the internal coagulation bath was wound at a temperature of 5 and 15 ° C. After cutting, the mixture was washed for 2 days in running water to remove the remaining mixture of solvent and additives. Subsequently, it was immersed in methanol for 3 hours or more to replace the water present in the dense separation layer, and again immersed in hexane (n-hexane) for 3 hours. Subsequently, methanol was replaced with hexane. Desert was prepared.

제조된 중공사막의 성능은 99.9%의 산소와 질소를 각각 사용하고 5기압하에서 3개의 동일한 중공사 모듈에 적용하여 평균 산소 및 질소 기체 투과도와 선택도를 측정하였다. 각각의 중공사 모듈은 10개의 중공사막을 포함하며, 기체 투과도는 유량계(mass flow meter)를 이용하여 측정하였다. 기체 투과단위는 GPU(Gas Permeation Unit, 10-6 × cm3/cm2 sec cmHg)를 사용하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.The performance of the prepared hollow fiber membrane was 99.9% oxygen and nitrogen, respectively, and applied to three identical hollow fiber modules under 5 atm to measure the average oxygen and nitrogen gas permeability and selectivity. Each hollow fiber module included ten hollow fiber membranes and gas permeability was measured using a mass flow meter. Gas permeation unit was used (Gas Permeation Unit, 10-6 × cm3 / cm2 sec cmHg). The results are shown in Table 1.

[표 1]TABLE 1

비용매조 온도 (℃)Non-solvent temperature (℃) 산소투과도 (Q, GPU), 25℃Oxygen permeability (Q, GPU), 25 ℃ 산소/질소투과선택도 (Q(O2)/Q(N2))Oxygen / Nitrogen Permeation Selectivity (Q (O2) / Q (N2)) 55 1616 5.05.0 1515 1818 3.83.8

[실시예2]Example 2

혼합물 전체양을 100으로 기준하여 고분자인 폴리에테르술폰(Sumitomo,Sumikaexcel ) 37 중량%를 43 중량%의 N-메틸피롤리돈 용매에 서서히 더하면서 첨가제로서 테트라히드로퓨란과 에탄올을 5 중량%, 15중량%를 첨가, 혼합하여 균일한 용액을 제조 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 수행하였다. 제조된 막의 성능 평가 결과는 하기 표 2에 나타내었다.Add 37 parts by weight of polyethersulfone (Sumitomo, Sumikaexcel), a polymer, to 43% by weight of N-methylpyrrolidone solvent, based on the total amount of the mixture, using 5% by weight of tetrahydrofuran and ethanol as additives. The same process as in Example 1 was conducted except that a uniform solution was prepared by adding and mixing the wt%. Performance evaluation results of the prepared membrane are shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

비용매조 온도 (℃)Non-solvent temperature (℃) 산소투과도 (Q, GPU), 25℃Oxygen permeability (Q, GPU), 25 ℃ 산소/질소투과선택도 (Q(O2)/Q(N2))Oxygen / Nitrogen Permeation Selectivity (Q (O2) / Q (N2)) 55 1212 5.45.4 1515 1414 4.04.0

[실시예3]Example 3

혼합물 총량을 기준으로 외부응고액을 에탄올을 쓰고 응고조의 온도를 -5 와 -15℃로 사용하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 수행하였다. 제조된 막의 성능 평가 결과는 하기 표3에 나타내었다.The external coagulation solution based on the total amount of the mixture was carried out in the same manner as in Example 1 except for using ethanol and the temperature of the coagulation bath at -5 and -15 ℃. Performance evaluation results of the prepared membrane are shown in Table 3 below.

[표 3]TABLE 3

비용매조 온도 (℃)Non-solvent temperature (℃) 산소투과도 (Q, GPU), 25℃Oxygen permeability (Q, GPU), 25 ℃ 산소/질소투과선택도 (Q(O2)/Q(N2))Oxygen / Nitrogen Permeation Selectivity (Q (O2) / Q (N2)) -15-15 55 3.53.5 -5-5 77 3.03.0

[비교예1]Comparative Example 1

외부응고조의 온도를 25와 35℃로 하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 수행하였다. 제조된 막의 성능 평가 결과는 하기 표 4에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the temperature of the external coagulation bath was 25 and 35 ° C. Performance evaluation results of the prepared membrane are shown in Table 4 below.

[표 4]TABLE 4

비용매조 온도 (℃)Non-solvent temperature (℃) 산소투과도 (Q, GPU), 25℃Oxygen permeability (Q, GPU), 25 ℃ 산소/질소투과선택도 (Q(O2)/Q(N2))Oxygen / Nitrogen Permeation Selectivity (Q (O2) / Q (N2)) 2525 2020 1.41.4 3535 2626 1.21.2

[비교예2]Comparative Example 2

혼합물 전체양을 100으로 기준하여 고분자인 폴리에테르술폰(Sumitomo, sumikaexcel) 35 중량%를 45 중량%의 N-메틸피롤리돈 용매에 서서히 더하면서 첨가제로서 테트라히드로퓨란과 20중량%를 첨가, 혼합하여 균일한 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 제조된 막의 성능 평가 결과는 하기 표 5에 나타내었다.Add 35% by weight of polyethersulfone (Sumitomo, sumikaexcel) as a polymer to 45% by weight of N-methylpyrrolidone solvent, and add 20% by weight of tetrahydrofuran as an additive based on the total amount of the mixture. The same procedure as in Example 1 was conducted except that a uniform solution was prepared. Performance evaluation results of the prepared membrane are shown in Table 5 below.

[표 5]TABLE 5

비용매조 온도 (℃)Non-solvent temperature (℃) 산소투과도 (Q, GPU), 25℃Oxygen permeability (Q, GPU), 25 ℃ 산소/질소투과선택도 (Q(O2)/Q(N2))Oxygen / Nitrogen Permeation Selectivity (Q (O2) / Q (N2)) 55 2020 2.52.5 1515 2626 2.02.0

이상에서 보듯이, 비교예 1과 같이 비용매조의 온도 범위가 15℃ 이상 또는 3성분을 사용한 비교예 2의경우, 산소/질소 선택도가 본 발명에 따른 실시예 1내지 3에서 제조된 기체분리막의 경우보다 낮은 2이하임을 알 수 있었다.As described above, in the case of Comparative Example 2 using a non-solvent temperature range of 15 ° C. or more or three components as in Comparative Example 1, the gas separation membranes prepared in Examples 1 to 3 according to the present invention had oxygen / nitrogen selectivity. It can be seen that the lower than 2 cases.

이상과 같이 비용매조의 온도를 -10℃∼5℃의 낮은 온도로 하여 상분리속도를 촉진시키면 도프용액보다 온도가 50℃이상 낮은 상태로 순간적인 급냉상태를 만들어져 상분리의 추진력 높아지게 된다. 이는 2차적인 코팅공정을 사용하지 않고도 선택층을 형성시킨 막을 제조할 수 있게 된다.As described above, if the non-solvent temperature is promoted to a low temperature of -10 ° C to 5 ° C to promote the phase separation rate, the momentary quenching state is made at a temperature of 50 ° C or lower than the dope solution, thereby increasing the driving force of the phase separation. This makes it possible to produce a film in which a selective layer is formed without using a secondary coating process.

Claims (5)

고분자 방사용액을 방사하여 기체분리막을 제조하는 방법에 있어서, (가) 선택투과성을 가지는 고분자물질을 20 내지 40 중량%로 하며, (나)30 내지 35 중량%의 상기 고분자 물질의 용매, (다)끓는점이 100℃이하인 빈용매 및 비용매 첨가제의 4성분계 고분자 혼합용액을 방사노즐부의 온도를 비점보다 낮은 온도인 50℃∼70℃로 한 상태에서 방사하여 -10℃∼15℃의 비용매조에 침전시켜 성막시키는 것을 특징으로 하는 기체분리막의 제조방법.In the method for producing a gas separation membrane by spinning a polymer spinning solution, (A) 20 to 40% by weight of the polymer material having a selective permeability, (B) 30 to 35% by weight of the solvent of the polymer material, (C Four-component polymer mixture solution of poor solvent and non-solvent additive with boiling point below 100 ℃ is spun with spinning nozzle temperature at 50 ℃ ~ 70 ℃ which is lower than boiling point. Method for producing a gas separation membrane, characterized in that the deposition by deposition. 제1항에 있어서, 상기 고분자가 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 폴리에테르이미드, 폴리이미드 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the polymer is polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, polyimide or mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 고분자 물질의 용매가 N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-디메틸설폭사이드 중 선택된 하나 또는 둘이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the solvent of the polymer material is N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-dimethylsulfoxide, characterized in that at least two or more selected from the mixture. How to. 제1항에 있어서, 상기 빈용매 또는 비용매 첨가제가 테트라하이드로퓨란, 에탄올, 디옥산, 이소프로필알콜, 물 중에서 선택된 유기용매인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the poor solvent or nonsolvent additive is an organic solvent selected from tetrahydrofuran, ethanol, dioxane, isopropyl alcohol, and water. 제1항의 방법에 의해 제조된 기체분리막.Gas separation membrane prepared by the method of claim 1.
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