KR102264814B1 - Manufacturing method of porous polyimide using high internal phase emulsion - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법에 관한 것으로, 아민 수용액에 폴리아믹산염을 혼합하는 폴리아믹산염 혼합단계, 상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물에 폴리이미드 분말을 투입하고 분산하는 폴리이미드 분산단계, 상기 폴리이미드 분산단계를 통해 제조된 분산액에 초음파를 조사하는 초음파 조사단계, 상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액에 내부상 형성물질을 혼합하고 균질화하여 고내상 에멀전을 제조하는 고내상 에멀전 제조단계, 상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 동결건조하는 동결건조 단계 및 상기 동결건조 단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 가열하는 이미드화 단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 다공성 폴리이미드는 고내상 에멀전을 형판으로 하여 제조되기 때문에, 공극률이 높고 내열성이 우수하여 다양한 기술분야와 고온의 환경에 적용가능한 효과를 나타낸다.
The present invention relates to a method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, and a polyamic acid salt mixing step of mixing a polyamic acid salt in an amine aqueous solution, and a polyimide powder added to the mixture prepared through the polyamic acid salt mixing step and dispersing the polyimide dispersion step, an ultrasonic irradiation step of irradiating ultrasonic waves to the dispersion prepared through the polyimide dispersion step, and mixing and homogenizing the inner phase forming material in the dispersion irradiated with ultrasonic waves through the ultrasonic irradiation step to obtain a high internal phase A high inner phase emulsion production step of preparing an emulsion, a freeze drying step of freeze-drying the high inner phase emulsion prepared through the high inner phase emulsion production step, and an imidization step of heating the lyophilized high inner phase emulsion through the freeze-drying step is done
Since the porous polyimide produced through the above process is manufactured using the high internal phase emulsion as a template, it has a high porosity and excellent heat resistance, thereby exhibiting effects applicable to various technical fields and high temperature environments.

Description

고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF POROUS POLYIMIDE USING HIGH INTERNAL PHASE EMULSION}Manufacturing method of porous polyimide using high internal phase emulsion {MANUFACTURING METHOD OF POROUS POLYIMIDE USING HIGH INTERNAL PHASE EMULSION}

본 발명은 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고내상 에멀전을 형판으로 하여 제조되기 때문에, 공극률이 높고 내열성이 우수하여 다양한 기술분야와 고온의 환경에 적용가능한 다공성 폴리이미드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, and more particularly, because it is manufactured using a high internal phase emulsion as a template, it has a high porosity and excellent heat resistance, so it can be applied to various technical fields and high temperature environments. It relates to a method for producing a porous polyimide.

다공성 소재는 기체 저장, 분리막, 촉매 및 절연소재 등으로 다양하게 활용되고 있다. 그 중에서도 다공성 고분자는 제조 방법의 다양성과 용이한 가공성을 가지며, 다양한 화학구조와 기공 구조를 도입할 수 있는 장점이 있다. 다공성 고분자를 제조하는 방법 중에서 고내상 에멀전(high internal phase emulsion, HIPE)을 형판(template)으로 활용한 방법이 높은 기공도와 투과도를 나타내는 다공성 고분자를 제조할 수 있다는 면에서 주목받고 있다. HIPE는 내부상(internal phase)이 전체 에멀전 부피의 74% 이상을 차지하는 에멀전을 의미한다. PolyHIPE는 HIPE를 형판으로 활용하여 제조한 다공성 고분자를 의미한다. PolyHIPE의 전형적인 제조방법은, HIPE를 제조한 후, 내부상 및/또는 외상(external phase)에 용해되어 있는 단량체를 라디칼 중합시키는 방법이다. 따라서 PolyHIPE의 골격은 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트 또는 폴리메타크릴레이트 등으로 이루어진다. HIPE의 안정제로서는 분자 형태 계면활성제, 고체입자, 또는 계면활성제와 고체입자의 조합이 일반적으로 사용된다. Porous materials are widely used for gas storage, separation membranes, catalysts, and insulating materials. Among them, the porous polymer has a variety of manufacturing methods and easy processability, and has the advantage of being able to introduce various chemical structures and pore structures. Among the methods for preparing porous polymers, a method using a high internal phase emulsion (HIPE) as a template is attracting attention in that it can produce a porous polymer exhibiting high porosity and permeability. HIPE refers to an emulsion in which the internal phase accounts for more than 74% of the total emulsion volume. PolyHIPE refers to a porous polymer manufactured by using HIPE as a template. A typical manufacturing method of PolyHIPE is a method of radical polymerization of a monomer dissolved in an internal phase and/or an external phase after HIPE is prepared. Therefore, the skeleton of PolyHIPE is made of polystyrene, polyacrylate or polymethacrylate. As a stabilizer for HIPE, molecular surfactants, solid particles, or a combination of surfactants and solid particles are generally used.

PolyHIPE는 일반적으로 두 가지 형태의 기공을 가지는데, 에멀전 방울의 틀에 의해 형성되는 보이드(void)와, 그보다 작으면서 보이드들을 연결해주는 윈도우(window)가 있다. 이러한 특이한 기공 구조에 의해 polyHIPE는 높은 투과율을 나타내며, 흡착재, 분리막, 촉매, 조직공학 소재 등으로 연구개발되고 있다.PolyHIPE generally has two types of pores, a void formed by the frame of the emulsion droplet, and a window that is smaller and connects the voids. Due to this unique pore structure, polyHIPE exhibits high permeability and is being researched and developed as an adsorbent, a separation membrane, a catalyst, and a tissue engineering material.

상기에 나타낸 것과 같이 계면활성제를 사용하여 HIPE를 제조하는 방법은 외부상에 최대 30중량%를 차지할 정도로 다량의 계면활성제가 요구되며, PolyHIPE로부터 계면활성제 성분을 제거하기 위한 추가공정과 비용이 발생하는 문제점이 있었다.As shown above, the method for manufacturing HIPE using a surfactant requires a large amount of surfactant to account for up to 30% by weight of the external phase, and an additional process and cost for removing the surfactant component from PolyHIPE are generated. There was a problem.

한편, Pickering HIPE는 안정화제로서 고체 입자를 사용하여 제조된 에멀젼으로, 고체 입자가 유수 계면에 강하게 흡착되기 때문에 안정성이 우수하다. 고내상HIPE는 계면활성제로 안정화된 기존의 HIPE와 비교할 때 상대적으로 적은 양의 입자로 안정화 될 수 있다는 장점이 있으며, 고체 입자를 사용하면 polyHIPE에 물리적 특성을 추가 할 수 있는 장점을 나타낸다.On the other hand, Pickering HIPE is an emulsion prepared using solid particles as a stabilizer, and has excellent stability because solid particles are strongly adsorbed to the oil-water interface. Compared to conventional HIPE stabilized with a surfactant, HIPE with high resistance to phase has the advantage that it can be stabilized with a relatively small amount of particles, and the use of solid particles shows the advantage of adding physical properties to polyHIPE.

한국특허등록 제10-1981853호(2019.05.17)Korean Patent Registration No. 10-1981853 (2019.05.17) 한국특허공개 제10-2019-0054923호(2019.05.22)Korean Patent Publication No. 10-2019-0054923 (2019.05.22)

본 발명의 목적은 고내상 에멀전을 형판으로 하여 제조되기 때문에, 공극률이 높고 내열성이 우수하여 다양한 기술분야와 고온의 환경에 적용가능한 다공성 폴리이미드의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing a porous polyimide that is applicable to various technical fields and high-temperature environments due to high porosity and excellent heat resistance since it is prepared using a high internal phase emulsion as a template.

본 발명의 목적은 아민 수용액에 폴리아믹산염(poly(amic acid) salt)을 혼합하는 폴리아믹산염 혼합단계, 상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물에 폴리이미드 분말을 투입하고 분산하는 폴리이미드 분산단계, 상기 폴리이미드 분산단계를 통해 제조된 분산액에 초음파를 조사하는 초음파 조사단계, 상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액에 내부상 형성물질을 혼합하고 균질화하여 고내상 에멀전을 제조하는 고내상 에멀전 제조단계, 상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 동결건조하는 동결건조 단계 및 상기 동결건조 단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 가열하는 이미드화 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.An object of the present invention is a polyimide mixing step of mixing a poly(amic acid) salt with an amine aqueous solution, and injecting and dispersing a polyimide powder into a mixture prepared through the polyamic acid mixing step. Dispersing step, ultrasonic irradiation step of irradiating ultrasonic waves to the dispersion prepared through the polyimide dispersing step, mixing and homogenizing the inner phase forming material in the dispersion irradiated with ultrasonic waves through the ultrasonic irradiation step to prepare a high internal phase emulsion An inner phase emulsion production step, a freeze-drying step of freeze-drying the high inner phase emulsion prepared through the high inner phase emulsion production step, and an imidization step of heating the freeze-dried high inner phase emulsion through the freeze-drying step It is achieved by providing a method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 아민 수용액은 부피농도가 1 내지 3%인 것으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, the amine aqueous solution is assumed to have a volume concentration of 1 to 3%.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 아민은 트리에틸아민인 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the amine is triethylamine.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 폴리아믹산염 혼합단계는 트리에틸아민 수용액 100 중량부에 폴리아믹산염 1 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the polyamic acid salt mixing step is made by mixing 1 to 10 parts by weight of the polyamic acid salt in 100 parts by weight of the triethylamine aqueous solution.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 폴리이미드 분산단계는 상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물 100 중량부에 폴리이미드 분말 1 내지 10 중량부를 투입하여 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the polyimide dispersion step is made by adding 1 to 10 parts by weight of the polyimide powder to 100 parts by weight of the mixture prepared through the polyamic acid salt mixing step.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 폴리이미드 분말은 다이안하이드라이드 화합물과 다이아민 화합물을 증류수에 투입하고, 환류시킨 후 촉매와 탈수제를 가하고 환류시키는 과정으로 제조되는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the polyimide powder is prepared by adding a dianhydride compound and a diamine compound to distilled water, refluxing, adding a catalyst and a dehydrating agent, and refluxing.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 초음파 조사단계는 주파수가 20 내지 100 kHz인 초음파를 10 내지 120분 동안 조사하여 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the ultrasonic irradiation step is made by irradiating ultrasonic waves having a frequency of 20 to 100 kHz for 10 to 120 minutes.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 고내상 에멀전 제조단계는 상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액과 내부상 형성물질을 부피비 30:70 내지 10:90으로 혼합하고 균질기를 이용하여 15000 내지 25000rpm의 속도로 균질화하여 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, in the high internal phase emulsion manufacturing step, the dispersion liquid irradiated with ultrasonic waves through the ultrasonic irradiation step and the internal phase forming material are mixed in a volume ratio of 30:70 to 10:90, and 15000 using a homogenizer It shall be made by homogenizing at a speed of 25000 rpm.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 내부상 형성물질은 사이클로헥세인으로 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the inner phase forming material is made of cyclohexane.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 동결건조 단계는 상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 액체질소에 침지하여 동결한 후에, 동결건조기에 투입하고 -60 내지 -40℃의 온도로 건조하여 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, in the freeze-drying step, the high-inner phase emulsion prepared through the high-inner phase emulsion production step is immersed in liquid nitrogen to freeze, then put into a freeze dryer and heated at -60 to -40°C. It shall be made by drying at temperature.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 이미드화 단계는 상기 동결건조 단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 50℃의 온도에서 450℃까지 승온되도록 가열하는 과정으로 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the imidization step shall consist of heating the high internal phase emulsion lyophilized through the freeze-drying step from a temperature of 50°C to 450°C.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 이미드화 단계는 80 내지 120℃의 온도에서 30분 내지 2시간, 180 내지 220℃의 온도에서 30분 내지 2시간, 280 내지 320℃의 온도에서 30분 내지 2시간 및 380 내지 420℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 가열하는 과정으로 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the imidization step is performed at a temperature of 80 to 120° C. for 30 minutes to 2 hours, 180 to 220° C. for 30 minutes to 2 hours, and at a temperature of 280 to 320° C. for 30 minutes. to 2 hours and a process of heating at a temperature of 380 to 420° C. for 30 minutes to 2 hours.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 이미드화 단계는 100℃의 온도에서 1시간, 200℃의 온도에서 1시간, 300℃의 온도에서 1시간 및 400℃의 온도에서 1시간 동안 가열하는 과정으로 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the imidization step is a process of heating at a temperature of 100° C. for 1 hour, at a temperature of 200° C. for 1 hour, at a temperature of 300° C. for 1 hour, and at a temperature of 400° C. for 1 hour. shall be made with

또한, 본 발명의 목적은 상기의 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리이미드를 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, the object of the present invention can also be achieved by providing a porous polyimide, characterized in that it is prepared by the method for producing a porous polyimide using the high internal phase emulsion.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 다공성 폴리이미드는 공극률이 70% 이상이며, 열분해 온도가 500℃ 이상인 것으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, the porous polyimide has a porosity of 70% or more and a thermal decomposition temperature of 500° C. or more.

본 발명에 따른 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법은 고내상 에멀전을 형판으로 하여 제조되기 때문에, 공극률이 높고 내열성이 우수하여 다양한 기술분야와 고온의 환경에 적용가능한 다공성 폴리이미드를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.The method for producing a porous polyimide using the high internal phase emulsion according to the present invention is prepared by using the high internal phase emulsion as a template, so it has a high porosity and excellent heat resistance, thereby providing a porous polyimide applicable to various technical fields and high temperature environments. shows excellent effect.

도 1은 본 발명의 제조예 1을 통해 제조된 고내상 에멀전외 외관을 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 다공성 폴리이미드의 적외선 흡수 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 비교예 1 및 상기 실시예 2 내지 4를 통해 제조된 폴리이미드를 주사식전자현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
1 is a photograph showing the external appearance of the high internal phase emulsion prepared through Preparation Example 1 of the present invention.
2 is a graph showing the measurement of the infrared absorption spectrum of the porous polyimide prepared in Example 1 of the present invention.
3 is a photograph showing the polyimide prepared in Comparative Example 1 and Examples 2 to 4 taken by a scanning electron microscope.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention and the physical properties of each component will be described in detail, which is intended to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out the invention, This does not mean that the technical spirit and scope of the present invention is limited.

본 발명에 따른 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법은 아민 수용액에 폴리아믹산염을 혼합하는 폴리아믹산염 혼합단계, 상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물에 폴리이미드 분말을 투입하고 분산하는 폴리이미드 분산단계, 상기 폴리이미드 분산단계를 통해 제조된 분산액에 초음파를 조사하는 초음파 조사단계, 상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액에 내부상 형성물질을 혼합하고 균질화하여 고내상 에멀전을 제조하는 고내상 에멀전 제조단계, 상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 동결건조하는 동결건조 단계 및 상기 동결건조 단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 가열하는 이미드화 단계로 이루어진다.The method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion according to the present invention includes a polyamic acid salt mixing step of mixing a polyamic acid salt in an amine aqueous solution, and a polyimide powder added to the mixture prepared through the polyamic acid salt mixing step and dispersed. a polyimide dispersing step, an ultrasonic irradiation step of irradiating ultrasonic waves to the dispersion prepared through the polyimide dispersing step, and mixing and homogenizing the inner phase forming material in the dispersion irradiated with ultrasonic waves through the ultrasonic irradiation step to obtain a high internal phase emulsion It consists of a high-inner-phase emulsion preparation step to prepare, a freeze-drying step of freeze-drying the high-inner phase emulsion prepared through the high-inner phase emulsion production step, and an imidization step of heating the lyophilized high inner phase emulsion through the freeze-drying step.

상기 폴리아믹산염 혼합단계는 아민 수용액에 폴리아믹산염을 혼합하는 단계로, 아민 수용액 100 중량부에 폴리아믹산염 1 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 상기 폴리아믹산염은 안정제의 역할을 하여 고내상 에멀전이 제공될 수 있도록 하는 역할을 한다.The polyamic acid salt mixing step is a step of mixing the polyamic acid salt with the amine aqueous solution, and is made by mixing 1 to 10 parts by weight of the polyamic acid salt with 100 parts by weight of the amine aqueous solution. The polyamic acid salt acts as a stabilizer and has a high internal phase It serves to enable the emulsion to be provided.

상기와 같이 폴리아믹산염이 함유되지 않고 폴리이미드 분말만을 안정제로 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하는 과정을 진행하게 되면 고내상 에멀전의 제조가 곤란해진다.As described above, if the polyamic acid salt is not contained and the process for preparing the porous polyimide is performed using only the polyimide powder as a stabilizer, it becomes difficult to prepare the high internal phase emulsion.

이때, 아민 수용액은 부피농도가 1 내지 3%인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 아민은 트리에틸아민을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.At this time, it is preferable to use the amine aqueous solution having a volume concentration of 1 to 3%, and it is more preferable to use triethylamine as the amine.

상기 폴리아믹산염의 함량이 1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 폴리아믹산염의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 혼합물의 점도가 지나치게 증가하여 에멀전으로의 제조가 곤란해진다.When the content of the polyamic acid salt is less than 1 part by weight, the above effect is insignificant, and when the content of the polyamic acid salt exceeds 10 parts by weight, the viscosity of the mixture increases excessively, making it difficult to prepare an emulsion.

상기 폴리이미드 분산단계는 상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물에 폴리이미드 분말을 투입하고 분산하는 단계로, 상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물 100 중량부에 폴리이미드 분말 1 내지 10 중량부를 투입하여 이루어지며, 폴리이미드 분말 2 내지 8 중량부를 투입하여 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.The polyimide dispersing step is a step of injecting and dispersing the polyimide powder into the mixture prepared through the polyamic acid salt mixing step, and 1 to 10 parts by weight of the polyimide powder in 100 parts by weight of the polyamic acid salt mixing step. It is made by adding parts by weight, and it is more preferable to add 2 to 8 parts by weight of polyimide powder.

상기와 같이 폴리이미드 분말은 상기 폴리아믹산염과 함께 안정제의 역할을 하여 고내상 에멀전이 제공될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 상기 폴리이미드 분말을 투입하지 않고, 폴리아믹산염 만을 안정제로 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하는 과정을 진행하게 되면 상기 동결건조 단계에서 진행되는 동결 및 건조의 과정에서 기공구조가 붕괴될 수 있다.As described above, the polyimide powder acts as a stabilizer together with the polyamic acid salt to provide a high internal phase emulsion. Instead of adding the polyimide powder, only the polyamic acid salt is used as a stabilizer. When the process of manufacturing the mid is progressed, the pore structure may be collapsed in the process of freezing and drying performed in the freeze-drying step.

또한, 상기 폴리이미드 분말의 함량이 1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 폴리이미드 분말의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 상기 혼합물에 폴리이미드 분말이 고르게 분산되지 못한다.In addition, when the content of the polyimide powder is less than 1 part by weight, the above effect is insignificant, and when the content of the polyimide powder exceeds 10 parts by weight, the polyimide powder is not evenly dispersed in the mixture.

상기 폴리이미드 분말은 다이안하이드라이드 화합물과 다이아민 화합물을 증류수에 투입하고, 환류시킨 후 촉매와 탈수제를 가하고 환류시키는 과정으로 제조되는데, 더욱 상세하게는 질소 기체로 치환한 플라스크에 다이안하이드라이드와 다이아민을 분산매인 증류수에 분산시키고, 촉매 및 탈수제를 넣어준 뒤, 약 100℃에서 약 24시간 가량 환류하며 반응시킴으로써 합성될 수 있으며, 반응 혼합물을 여과한 후 증류수, 아세톤 또는 메탄올 등을 이용하여 세척하여 얻은 고체를 진공 건조시킴으로써 제조될 수 있다.The polyimide powder is prepared by adding a dianhydride compound and a diamine compound to distilled water, refluxing, adding a catalyst and a dehydrating agent, and refluxing, more specifically, dianhydride and diaphragm in a flask substituted with nitrogen gas. It can be synthesized by dispersing min in distilled water as a dispersion medium, adding a catalyst and a dehydrating agent, and reacting at about 100° C. for about 24 hours under reflux. After filtering the reaction mixture, it is washed with distilled water, acetone, or methanol. It can be prepared by vacuum drying the obtained solid.

또한, 상기 폴리아믹산염 혼합단계에서 혼합되는 폴리아믹산염은 다이안하이드라이드 화합물과 다이아민 화합물을 유기용매 중에서 반응시켜 폴리아믹산을 제조한 후에 3차 아민 화합물을 가하여 중화시키는 과정을 통해 제조된다.In addition, the polyamic acid salt mixed in the polyamic acid salt mixing step is prepared by reacting a dianhydride compound and a diamine compound in an organic solvent to prepare a polyamic acid, and then neutralizing the polyamic acid by adding a tertiary amine compound.

상기의 폴리이미드 분말과 상기 폴리아믹산염의 제조과정에서 사용되는 다이안하이드라이드 화합물은 아래 화학식 구조를 나타낼 수 있으나, 이로 한정되지는 않는다.The dianhydride compound used in the preparation of the polyimide powder and the polyamic acid salt may have the following chemical structure, but is not limited thereto.

Figure 112019089544318-pat00001
Figure 112019089544318-pat00001

또한, 상기의 폴리이미드 분말과 상기 폴리아믹산염의 제조과정에서 사용되는 다이아민 화합물은 아래 화학식 구조를 나타낼 수 있으나, 이로 한정되지는 않는다.In addition, the polyimide powder and the diamine compound used in the manufacturing process of the polyamic acid salt may have the following chemical structure, but are not limited thereto.

Figure 112019089544318-pat00002
Figure 112019089544318-pat00002

상기 초음파 조사단계는 상기 폴리이미드 분산단계를 통해 제조된 분산액에 초음파를 조사하는 단계로, 상기 폴리이미드 분산단계를 통해 제조된 분산액에 주파수가 20 내지 100 kHz인 초음파를 10 내지 120분 동안 조사하여 이루어진다.The ultrasonic irradiation step is a step of irradiating ultrasonic waves to the dispersion prepared through the polyimide dispersing step. The ultrasonic wave having a frequency of 20 to 100 kHz is irradiated to the dispersion prepared through the polyimide dispersing step for 10 to 120 minutes. is done

상기의 과정을 통해 이루어지는 초음파 조사단계를 거치면, 상기 분산액에 함유되어 있는 폴리이미드 분말의 평균직경이 10nm 내지 20㎛로 조절된다.After the ultrasonic irradiation step made through the above process, the average diameter of the polyimide powder contained in the dispersion is adjusted to 10nm to 20㎛.

상기 분산액에 함유되어 있는 폴리이미드 분말의 평균직경이 상기의 범위와 같이 조절되지 않은 경우 폴리이미드 입자가 연속상에 균일하게 분산되지 못하여 고내상 에멀젼의 안정화가 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기와 같이 초음파를 조사하여 폴리이미드 분말의 평균직경을 조절하는 것이 상 분리(phase separation)를 억제하여 분산상을 안정화하는데 효과적이다.If the average diameter of the polyimide powder contained in the dispersion is not adjusted as in the above range, the polyimide particles may not be uniformly dispersed in the continuous phase, which may cause a problem in that the high internal phase emulsion is not stabilized. Therefore, adjusting the average diameter of the polyimide powder by irradiating ultrasonic waves as described above is effective in suppressing phase separation and stabilizing the dispersed phase.

상기 고내상 에멀전 제조단계는 상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액에 내부상 형성물질을 혼합하고 균질화하여 고내상 에멀전을 제조하는 단계로, 상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액과 내부상 형성물질을 30:70 내지 10:90으로 혼합하고 균질기를 이용하여 15000 내지 25000rpm의 속도로 5 내지 15분 동안 균질화하는 과정으로 이루어진다. 이때, 상기 내부상 형성물질은 사이클로헥세인으로 이루어지는 것이 바람직하다.The high internal phase emulsion manufacturing step is a step of preparing a high internal phase emulsion by mixing and homogenizing the internal phase forming material with the dispersion irradiated with ultrasonic waves through the ultrasonic irradiation step, and the dispersion liquid irradiated with ultrasonic waves and the inner phase emulsion through the ultrasonic irradiation step. The flotation forming material is mixed at 30:70 to 10:90 and homogenized for 5 to 15 minutes at a speed of 15000 to 25000 rpm using a homogenizer. In this case, the inner phase forming material is preferably made of cyclohexane.

상기의 과정을 통해 제조되는 고내상 에멀전은 다공성 폴리이미드를 제조하는 과정에서 형판으로 작용하는데, 상기와 같이 고내상 에멀전을 형판으로 하여 제조되는 다공성 폴리이미드는 공극률이 높고 내열성이 우수한 물성을 나타낸다.The high internal phase emulsion prepared through the above process acts as a template in the process of manufacturing the porous polyimide. As described above, the porous polyimide prepared using the high internal phase emulsion as a template has a high porosity and exhibits excellent heat resistance.

상기 동결건조 단계는 상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 동결건조하는 단계로, 더욱 상세하게는 상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 금형에 구비된 일정 크기의 홈 투입한 후에, 이 금형을 액체질소에 침지하여 동결한 후에, 금형으로부터 분리하고 동결건조기에 투입하여 -60 내지 -40℃의 온도로 건조하는 과정으로 이루어진다. 이때, 상기의 과정을 통해 동결한 후에 동결건조기에 투입하는 과정에서 고내상 에멀전은 금형으로부터 분리하여 동결건조기에 투입하거나 또는 금형에 부착된채로 동결건조기에 투입할 수 있다.The freeze-drying step is a step of freeze-drying the high-inner-phase emulsion prepared through the high-inner-phase emulsion production step, and more specifically, the high-inner phase emulsion prepared through the high-inner phase emulsion production step is prepared in a mold with a predetermined size. After inserting into the groove, the mold is immersed in liquid nitrogen to freeze, then separated from the mold and put into a freeze dryer to dry at a temperature of -60 to -40°C. At this time, in the process of being frozen through the above process and then put into the freeze dryer, the high internal phase emulsion may be separated from the mold and put into the freeze dryer or may be put into the freeze dryer while attached to the mold.

상기와 같은 조건에서 이루어지는 동결건조 단계에서는 고내상 에멀전 내에 폴리아믹산염과 폴리이미드 분말이 안정제로 작용하기 때문에, 기공구조가 붕괴되지 않고 일정한 형태를 유지할 수 있다.In the freeze-drying step made under the above conditions, since the polyamic acid salt and the polyimide powder in the high internal phase emulsion act as stabilizers, the pore structure is not collapsed and a certain shape can be maintained.

상기 이미드화 단계는 상기 동결건조 단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 가열하여 이미드화 하는 단계로, 상기 동결건조 단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 50℃의 온도에서 450℃까지 승온되도록 가열하는 과정으로 이루어지며, 80 내지 120℃의 온도에서 30분 내지 2시간, 180 내지 220℃의 온도에서 30분 내지 2시간, 280 내지 320℃의 온도에서 30분 내지 2시간 및 380 내지 420℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 가열하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.The imidization step is a step of heating the high inner phase emulsion freeze-dried through the freeze-drying step to imidize, and heating the freeze-dried high inner phase emulsion through the freeze-drying step from a temperature of 50° C. to 450° C. It consists of a process of, at a temperature of 80 to 120 ℃ 30 minutes to 2 hours, 180 to 220 ℃ 30 minutes to 2 hours, 280 to 320 ℃ 30 minutes to 2 hours and 380 to 420 ℃ temperature of It is preferable that the process consists of heating at a temperature for 30 minutes to 2 hours.

상기의 과정으로 이루어지는 이미드화 단계를 거치면, 공극률이 높고 내열성이 우수한 다공성 폴리이미드가 제공된다.After the imidization step comprising the above process, a porous polyimide having a high porosity and excellent heat resistance is provided.

이하에서는, 본 발명에 따른 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 다공성 폴리이미드의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, the method for preparing a porous polyimide using the high internal phase emulsion according to the present invention and the physical properties of the porous polyimide prepared through the manufacturing method will be described with reference to examples.

<제조예 1> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 1> Preparation of high internal phase emulsion

트리에틸아민 수용액(부피농도 2%) 100 중량부에 폴리아믹산염 4 중량부를 투입하고 용해하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부에 폴리이미드 분말 5 중량부를 혼합하고 분산시켜 분산액을 제조하고, 상기 분산액에 초음파(20kHz)를 30분 동안 조사하고, 초음파가 조사된 분산액과 사이클로헥세인을 20:80의 부피비로 혼합한 후에 균질기를 이용하여 20,000rpm의 속도로 10분 동안 균질화하여 고내상 에멀전을 제조하였다.4 parts by weight of polyamic acid salt was added to 100 parts by weight of an aqueous triethylamine solution (volume concentration of 2%) and dissolved to prepare a mixture, and 5 parts by weight of polyimide powder was mixed and dispersed in 100 parts by weight of the mixture to prepare a dispersion, The dispersion was irradiated with ultrasonic waves (20 kHz) for 30 minutes, and the ultrasonically irradiated dispersion and cyclohexane were mixed in a volume ratio of 20:80, and then homogenized for 10 minutes at a speed of 20,000 rpm using a homogenizer to obtain a high internal phase emulsion. was prepared.

상기 제조예 1을 통해 제조된 고내상 에멀전의 외관을 촬영하여 아래 도 1에 나타내었다.The appearance of the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 1 was photographed and shown in FIG. 1 below.

<제조예 2> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 2> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 6 중량부 및 폴리이미드 분말 1 중량부를 사용하여 고내상 에멀전을 제조하였다.The same procedure as in Preparation Example 1 was performed, except that 6 parts by weight of polyamic acid salt and 1 part by weight of polyimide powder were used to prepare a high internal phase emulsion.

<제조예 3> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 3> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 6 중량부 및 폴리이미드 분말 3 중량부를 사용하여 고내상 에멀전을 제조하였다.The same procedure as in Preparation Example 1 was performed, except that 6 parts by weight of polyamic acid salt and 3 parts by weight of polyimide powder were used to prepare a high internal phase emulsion.

<제조예 4> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 4> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 6 중량부 및 폴리이미드 분말 5 중량부를 사용하여 고내상 에멀전을 제조하였다.Proceeded in the same manner as in Preparation Example 1, but using 6 parts by weight of polyamic acid salt and 5 parts by weight of polyimide powder, a high internal phase emulsion was prepared.

<제조예 5> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 5> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 6 중량부 및 폴리이미드 분말 10 중량부를 사용하여 고내상 에멀전을 제조하였다.The same procedure as in Preparation Example 1 was performed, except that 6 parts by weight of polyamic acid salt and 10 parts by weight of polyimide powder were used to prepare a high internal phase emulsion.

<제조예 6> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 6> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 2 중량부 및 폴리이미드 분말 5 중량부를 사용하여 고내상 에멀전을 제조하였다.Proceeded in the same manner as in Preparation Example 1, but using 2 parts by weight of polyamic acid salt and 5 parts by weight of polyimide powder, a high internal phase emulsion was prepared.

<제조예 7> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 7> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 8 중량부 및 폴리이미드 분말 5 중량부를 사용하여 고내상 에멀전을 제조하였다.Proceeded in the same manner as in Preparation Example 1, but using 8 parts by weight of polyamic acid salt and 5 parts by weight of polyimide powder, a high internal phase emulsion was prepared.

<제조예 8> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 8> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 6 중량부 및 폴리이미드 분말 5 중량부를 사용하고, 사이클로헥세인을 75 부피%로 혼합하여 고내상 에멀전을 제조하였다.The same procedure as in Preparation Example 1 was performed, except that 6 parts by weight of polyamic acid salt and 5 parts by weight of polyimide powder were used, and cyclohexane was mixed at 75% by volume to prepare a high internal phase emulsion.

<제조예 9> 고내상 에멀전의 제조<Preparation Example 9> Preparation of high internal phase emulsion

상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아믹산염 6 중량부 및 폴리이미드 분말 5 중량부를 사용하고, 사이클로헥세인을 85 부피%로 혼합하여 고내상 에멀전을 제조하였다.The same procedure as in Preparation Example 1 was performed, except that 6 parts by weight of polyamic acid salt and 5 parts by weight of polyimide powder were used, and cyclohexane was mixed at 85% by volume to prepare a high internal phase emulsion.

<실시예 1><Example 1>

상기 제조예 1을 통해 제조된 고내상 에멀전을 금형에 구비된 가로 20mm×세로 20mm×깊이 20mm의 홈에 투입하고, 상기 금형을 액체 질소에 침지하여 동결한 후에, 동결된 고내상 에멀전을 금형으로부터 분리하고 동결건조기에 투입하여 -50℃의 온도로 건조한 후에 100℃의 온도에서 1시간 동안 가열하고, 200℃의 온도로 승온시킨 후에 1시간 동안 가열하고, 300℃의 온도로 승온시킨 후에 1시간 동안 가열하고, 400℃의 온도로 승온시킨 후에 1시간 동안 가열하는 과정으로 이미드화하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.The high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 1 was put into a groove of 20 mm wide × 20 mm long × 20 mm deep provided in a mold, and the mold was immersed in liquid nitrogen to freeze, and then the frozen high internal phase emulsion was removed from the mold. After separation, put in a freeze dryer, dried at a temperature of -50 °C, heated at a temperature of 100 °C for 1 hour, heated to a temperature of 200 °C, heated for 1 hour, and then heated to a temperature of 300 °C for 1 hour A porous polyimide was prepared by imidization by heating for 1 hour after heating for 1 hour after heating to a temperature of 400 °C.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 2를 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 2 was used.

<실시예 3><Example 3>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 3을 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1 except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 3 was used.

<실시예 4><Example 4>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 4를 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 4 was used.

<실시예 5><Example 5>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 5를 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 5 was used.

<실시예 6><Example 6>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 6을 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1 except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 6 was used.

<실시예 7><Example 7>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 7을 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 7 was used.

<실시예 8><Example 8>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 8을 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 8 was used.

<실시예 9><Example 9>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 9를 통해 제조된 고내상 에멀전을 사용하여 다공성 폴리이미드를 제조하였다.A porous polyimide was prepared in the same manner as in Example 1 except that the high internal phase emulsion prepared in Preparation Example 9 was used.

<비교예 1><Comparative Example 1>

트리에틸아민 수용액(부피농도 2%) 100 중량부에 폴리아믹산염 6 중량부를 투입하고 용해하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물에 초음파(20kHz)를 30분 동안 조사하고, 초음파가 조사된 분산액과 사이클로헥세인을 20:80의 부피비로 혼합한 후에 균질기를 이용하여 20,000rpm의 속도로 10분 동안 균질화하여 에멀전을 제조하고, 상기 에멀전을 금형에 구비된 가로 20mm×세로 20mm×깊이 20mm의 홈에 투입하고, 상기 금형을 액체 질소에 침지하여 동결한 후에, 동결된 에멀전을 금형으로부터 분리하고 동결건조기에 투입하여 -50℃의 온도로 건조한 후에 100℃의 온도에서 1시간 동안 가열하고, 200℃의 온도로 승온시킨 후에 1시간 동안 가열하고, 300℃의 온도로 승온시킨 후에 1시간 동안 가열하고, 400℃의 온도로 승온시킨 후에 1시간 동안 가열하는 과정으로 이미드화하여 폴리이미드를 제조하였다.6 parts by weight of polyamic acid salt was added to 100 parts by weight of triethylamine aqueous solution (volume concentration 2%) and dissolved to prepare a mixture, and ultrasonic wave (20 kHz) was irradiated to the mixture for 30 minutes, and the dispersion solution irradiated with ultrasonic waves and a cycle After mixing hexane in a volume ratio of 20:80, homogenizing for 10 minutes at a speed of 20,000 rpm using a homogenizer to prepare an emulsion, the emulsion was put into a groove of 20 mm in width × 20 mm in length × 20 mm in depth provided in the mold After freezing the mold by immersing it in liquid nitrogen, the frozen emulsion is separated from the mold, put into a freeze dryer, dried at a temperature of -50 °C, and then heated at a temperature of 100 °C for 1 hour, and a temperature of 200 °C Polyimide was prepared by imidization by heating for 1 hour after heating to a temperature of 300 °C, heating for 1 hour after raising the temperature to 300 °C, and heating for 1 hour after raising the temperature to 400 °C.

상기 실시예 1을 통해 제조된 다공성 폴리이미드의 적외선 흡수 스펙트럼을 측정하여 아래 도 2에 나타내었다.The infrared absorption spectrum of the porous polyimide prepared in Example 1 was measured and shown in FIG. 2 below.

아래 도 2에 나타낸 것처럼, asymmetric imide C=O stretching이 1777 cm-1, symmetric imide C=O stretching이 1718cm-1, imide C-N stretching이 1384 cm-1에서 관찰됨으로써 다공성 구조가 폴리이미드로 구성된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2 below, asymmetric imide C = O stretching is 1777 cm -1, symmetric imide C = O stretching the 1718cm -1, imide CN stretching is being observed at 1384 cm -1 shows that the porous structure consisting of a polyimide can

또한, 상기 실시예 1 내지 9를 통해 제조된 다공성 폴리이미드의 공극률과 열분해온도를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.In addition, the porosity and thermal decomposition temperature of the porous polyimides prepared in Examples 1 to 9 were measured and shown in Table 1 below.

(단, 공극률은 AutoPore IV 9520 장비를 사용하여 분석하였으며, 열분해온도는 시료 중량의 10wt%가 분해되는 온도인 T10 값을 측정하는 방법을 이용하였다.)(However, the porosity was analyzed using AutoPore IV 9520 equipment, and the thermal decomposition temperature was measured by measuring the T 10 value, which is the temperature at which 10 wt% of the sample weight is decomposed.)

<표 1><Table 1>

Figure 112019089544318-pat00003
Figure 112019089544318-pat00003

상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 9를 통해 제조된 다공성 폴리이미드는 공극률이 높고 열분해 온도가 500℃를 초과하기 때문에 내열성이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the porous polyimides prepared in Examples 1 to 9 of the present invention have excellent heat resistance because the porosity is high and the thermal decomposition temperature exceeds 500°C.

또한, 상기 비교예 1 및 상기 실시예 2 내지 4를 통해 제조된 폴리이미드를 주사식전자현미경으로 촬영하여 아래 도 3에 나타내었다.{(a)비교예 1, (b)실시예 2, (c)실시예 3, (d)실시예 4}In addition, the polyimides prepared in Comparative Example 1 and Examples 2 to 4 were photographed with a scanning electron microscope and shown in FIG. 3 below. {(a) Comparative Example 1, (b) Example 2, ( c) Example 3, (d) Example 4}

아래 도 3에 나타낸 것처럼, 폴리이미드 분말이 함유되지 않은 비교예 1의 경우 기공구조가 붕괴된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 below, it can be seen that in Comparative Example 1 in which the polyimide powder was not contained, the pore structure was collapsed.

따라서, 본 발명에 따른 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법은 고내상 에멀전을 형판으로 하여 제조되기 때문에, 공극률이 높고 내열성이 우수하여 다양한 기술분야와 고온의 환경에 적용가능한 다공성 폴리이미드를 제공한다.Therefore, the method for manufacturing a porous polyimide using the high internal phase emulsion according to the present invention is manufactured using the high internal phase emulsion as a template, and thus has a high porosity and excellent heat resistance. to provide.

Claims (15)

아민 수용액에 폴리아믹산염을 혼합하는 폴리아믹산염 혼합단계;
상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물에 폴리이미드 분말을 투입하고 분산하는 폴리이미드 분산단계;
상기 폴리이미드 분산단계를 통해 제조된 분산액에 초음파를 조사하는 초음파 조사단계;
상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액에 내부상 형성물질을 혼합하고 균질화하여 고내상 에멀전을 제조하는 고내상 에멀전 제조단계;
상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 동결건조하는 동결건조 단계; 및
상기 동결건조 단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 가열하는 이미드화 단계;로 이루어지고,
상기 고내상 에멀전 제조단계는 상기 초음파 조사단계를 통해 초음파가 조사된 분산액과 내부상 형성물질을 30:70 내지 10:90의 부피비로 혼합하고 균질기를 이용하여 15000 내지 25000 rpm의 속도로 균질화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
A polyamic acid salt mixing step of mixing the polyamic acid salt in the amine aqueous solution;
a polyimide dispersion step of injecting and dispersing polyimide powder into the mixture prepared through the polyamic acid salt mixing step;
an ultrasonic irradiation step of irradiating ultrasonic waves to the dispersion prepared through the polyimide dispersion step;
a high internal phase emulsion manufacturing step of mixing and homogenizing an internal phase forming material in the dispersion liquid irradiated with ultrasonic waves through the ultrasonic irradiation step to prepare a high internal phase emulsion;
a freeze-drying step of freeze-drying the high-inner-phase emulsion prepared through the high-inner-phase emulsion preparation step; and
An imidization step of heating the lyophilized high internal phase emulsion through the freeze-drying step;
The high internal phase emulsion manufacturing step is performed by mixing the dispersion liquid irradiated with ultrasonic waves through the ultrasonic irradiation step and the internal phase forming material in a volume ratio of 30:70 to 10:90 and homogenizing at a speed of 15000 to 25000 rpm using a homogenizer A method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that
청구항 1에 있어서,
상기 아민 수용액은 부피농도가 1 내지 3%인 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that the amine aqueous solution has a volume concentration of 1 to 3%.
청구항 2에 있어서,
상기 아민은 트리에틸아민인 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
3. The method according to claim 2,
The method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that the amine is triethylamine.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리아믹산염 혼합단계는 트리에틸아민 수용액 100 중량부에 폴리아믹산염 1 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The polyamic acid salt mixing step is a method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that the polyamic acid salt 1 to 10 parts by weight of 100 parts by weight of the triethylamine aqueous solution is mixed.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리이미드 분산단계는 상기 폴리아믹산염 혼합단계를 통해 제조된 혼합물 100 중량부에 폴리이미드 분말 1 내지 10 중량부를 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The polyimide dispersing step is a method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that 1 to 10 parts by weight of the polyimide powder is added to 100 parts by weight of the mixture prepared through the polyamic acid salt mixing step.
청구항 5에 있어서,
상기 폴리이미드 분말은 다이안하이드라이드 화합물과 다이아민 화합물을 증류수에 투입하고, 환류시킨 후 촉매와 탈수제를 가하고 환류시키는 과정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that the polyimide powder is prepared by adding a dianhydride compound and a diamine compound to distilled water, refluxing, adding a catalyst and a dehydrating agent, and refluxing.
청구항 1에 있어서,
상기 초음파 조사단계는 주파수가 20 내지 100 kHz인 초음파를 10 내지 120분 동안 조사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The ultrasonic irradiation step is a method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that the ultrasonic wave of a frequency of 20 to 100 kHz is irradiated for 10 to 120 minutes.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 내부상 형성물질은 사이클로헥세인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that the inner phase forming material consists of cyclohexane.
청구항 1에 있어서,
상기 동결건조 단계는 상기 고내상 에멀전 제조단계를 통해 제조된 고내상 에멀전을 액체질소에 침지하여 동결한 후에, 동결건조기에 투입하고 -60 내지 -40℃의 온도로 건조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The freeze-drying step is performed by immersing the high-inner-phase emulsion prepared through the high-inner-phase emulsion manufacturing step in liquid nitrogen to freeze it, then putting it in a freeze dryer and drying it at a temperature of -60 to -40°C. A method for producing a porous polyimide using an inner phase emulsion.
청구항 1에 있어서,
상기 이미드화 단계는 상기 동결건조단계를 통해 동결건조된 고내상 에멀전을 50℃의 온도에서 450℃까지 승온되도록 가열하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The imidization step is a method for producing a porous polyimide using a high inner phase emulsion, characterized in that it comprises a process of heating the lyophilized high internal phase emulsion through the freeze-drying step to increase the temperature from 50 °C to 450 °C.
청구항 11에 있어서,
상기 이미드화 단계는 80 내지 120℃의 온도에서 30분 내지 2시간, 180 내지 220℃의 온도에서 30분 내지 2시간, 280 내지 320℃의 온도에서 30분 내지 2시간 및 380 내지 420℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 가열하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The imidization step is performed at a temperature of 80 to 120 °C for 30 minutes to 2 hours, 180 to 220 °C for 30 minutes to 2 hours, 280 to 320 °C for 30 minutes to 2 hours, and a temperature of 380 to 420 °C. A method for producing a porous polyimide using a high internal phase emulsion, characterized in that it comprises a process of heating for 30 minutes to 2 hours.
청구항 12에 있어서,
상기 이미드화 단계는 100℃의 온도에서 1시간, 200℃의 온도에서 1시간, 300℃의 온도에서 1시간 및 400℃의 온도에서 1시간 동안 가열하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내상 에멀전을 이용한 다공성 폴리이미드의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The imidization step is a high internal phase emulsion, characterized in that it consists of heating at a temperature of 100 ° C. for 1 hour, at a temperature of 200 ° C. for 1 hour, at a temperature of 300 ° C. for 1 hour, and at a temperature of 400 ° C. for 1 hour. A method for producing a porous polyimide using
청구항 1 내지 7 및 9 내지 13중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 다공성 폴리이미드.
A porous polyimide produced by the method according to any one of claims 1 to 7 and 9 to 13.
청구항 14에 있어서,
상기 다공성 폴리이미드는 공극률이 70% 이상이며, 열분해 온도가 500℃ 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 폴리이미드.
15. The method of claim 14,
The porous polyimide has a porosity of 70% or more and a thermal decomposition temperature of 500° C. or more.
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