KR20030086741A - Composition for producing polyethersulfone membrane and method for preparing microfilteration membrane using the same - Google Patents

Composition for producing polyethersulfone membrane and method for preparing microfilteration membrane using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: Provided is a composition for preparing a microporous polyether sulfone membrane, which has uniform pore sizes and high permeability and is applied to water treatments and micro-filtering. CONSTITUTION: The composition comprises 10-30 wt% of polyether sulfone and 1-58 wt% of methyl cellosolve and the balance amount of N-methyl-2-pyrrolidone or N,N-dimethylformamide as a solvent. The microporous polyether sulfone membrane is produced by the method comprising the steps of: (a) forming a polymer solution of the composition; (b) applying the polymer solution to a support; (c) contacting it to air under a predetermined temperature and humidity to induce the phase separation of the surface coated with the polymer solution and to form micropores on the membrane surface; (d) dipping the membrane into water as a non-solvent solution in a non-solvent bath to perform the gelling of the surface coated with the polymer solution; and (e) washing the gelled surface and drying in the air to remove the remaining solvent, additives and water.

Description

폴리에테르술폰막 제조용 조성물 및 이를 이용한 정밀여과용 막의 제조방법{COMPOSITION FOR PRODUCING POLYETHERSULFONE MEMBRANE AND METHOD FOR PREPARING MICROFILTERATION MEMBRANE USING THE SAME}COMPOSITION FOR PRODUCING POLYETHERSULFONE MEMBRANE AND METHOD FOR PREPARING MICROFILTERATION MEMBRANE USING THE SAME}

본 발명은 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰막 제조용 조성물 및 이를 이용한 정밀여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for preparing microporous polyethersulfone membrane for microfiltration and a method for producing microporous polyethersulfone membrane for microfiltration using the same.

미세 다공성 막은 전지 격리판, 전해질 축전기 격리판, 다양한 필터, 습윤 투과성 및 방수성 의복, 역삼투막, 한외여과막 또는 미세여과막 등과 같은 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.Microporous membranes are widely used in various fields such as battery separators, electrolyte capacitor separators, various filters, wet permeable and waterproof garments, reverse osmosis membranes, ultrafiltration membranes or microfiltration membranes.

분리막에서 미세 기공 막은 물질 분리공정에 있어서 경제적 및 기술적으로 매우 중요하다. 다양한 막 분리 공정에 있어서, 오늘날 사용되고 있는 막들은 다양한 구조와 기능을 가지며 다양한 생산방법에 의하여 생산되고 있다. 그 중에서, 수처리용 분리막에 관한 연구는 아주 오래 전부터 시작되었으나, 1953년에 레이드(Reid)교수가 해수의 담수화 계획에 막이 사용될 수 있음을 시사한 것을 출발점으로 하여, 1963년에 로에브(Loeb)와 수리라잔(Sourirajan)이 셀룰로오스 아세테이트를 소재로 상전이 공정을 거쳐 비대칭막 제조에 성공한 이후, 본격적인 수처리용 분리막 제조에 대한 연구가 이루어졌다. 상기의 상전이 공정은 비용매 유도 상전이(nonsolvent induced phase inversion; NIPI) 공정으로, 고분자를 적당한 용매에 녹여 고분자 용액을 만든 후 이를 얇게 캐스팅(casting)하여 이를 비용매에 침적시킴으로써 고체상의 막을 얻는 방법이다. 이것은 발표된 당시에는 일반적인 방법은 아닌 매우 획기적인 막제조 방법이었으며, 투과 성능 또한 상당한 발전을가져왔다. 1985년 제시된 케스팅(Kesting)에 의한 공정은 손가락 형태와 스폰지 형태의 두 가지 막 형태의 구조적 측면에 있어서의 기초 메커니즘과 지배인자들이 동일함을 설명하고 있다. 상기와 같은 형태의 막은 비대칭 구조를 가지며, 다공성 지지층과 용질 분리에 효과적인 치밀한 스킨층으로 구성되어 있다. 이러한 방법으로 제조된 막은 정밀여과에서 기체투과에 이르는 넓은 범위의 막 제조방법으로 쓰이고 있다. 대부분의 고분자 막들은 그들의 구조와 물질 전달 특성에 관계없이 상전이 공정에 의해 만들어지는 것이 일반적이다. 고분자막은 통상적으로 적당한 고분자 용매를 선택하여 고분자 용액을 만들고, 이를 캐스팅하여 얇은 시트(sheet)로 형성시킨 후, 이를 고체상으로 침적시켜서 제조한다. 이와 같은 침적된 고분자막은 일반적으로 공기와 짧은 시간 접촉하고, 침전조의 비용매 액체와 접촉하면서 형성된다. 이 때, 막의 기공도를 높이기 위하여, 캐스팅 용액에 특정 비용매가 일정비율로 함유되어 있는 것이 일반적이다. 이와 같이 비용매가 포함된 캐스팅 용액을 불안정 캐스팅 용액(unstable casting solution)이라 한다. 막 표면의 기공 특성은 상기 캐스팅 용액에 함유된 비용매의 종류와 함량에 따라서 다르게 나타나기 때문에 이는 막 형태를 결정하는 중요한 요소가 된다.The microporous membrane in the membrane is economically and technically very important in the material separation process. In various membrane separation processes, membranes used today have various structures and functions and are produced by various production methods. Among them, research on water treatment membranes started a long time ago, but in 1963, Professor Reid suggested that membranes could be used for desalination of seawater, and Loeb in 1963. After Surairajan (Sourirajan) succeeded in producing an asymmetric membrane through a phase-transfer process based on the cellulose acetate material, a study on a full-fledged separation membrane for water treatment was made. The phase transition process is a nonsolvent induced phase inversion (NIPI) process, in which a polymer is dissolved in a suitable solvent to form a polymer solution, and then a thin film is cast and deposited on the non-solvent to obtain a solid film. . At the time of publication, this was a rather breakthrough method for making membranes, not a common one, and permeation performance has also made significant progress. The process by casting, presented in 1985, demonstrates that the underlying mechanisms and governing factors in the structural aspects of the two membrane types, finger and sponge, are identical. The membrane of this type has an asymmetric structure and consists of a porous support layer and a dense skin layer effective for solute separation. Membranes prepared in this way are used in a wide range of membrane production methods, from microfiltration to gas permeation. Most polymer membranes are usually made by a phase-transfer process regardless of their structure and mass transfer properties. The polymer membrane is typically prepared by selecting a suitable polymer solvent to make a polymer solution, casting it to form a thin sheet, and depositing it in a solid phase. Such deposited polymer films are generally formed in contact with air for a short time and in contact with the nonsolvent liquid in the precipitation bath. At this time, in order to increase the porosity of the membrane, it is common that a specific ratio of a specific nonsolvent is contained in the casting solution. As such, the non-solvent casting solution is referred to as an unstable casting solution. Since the pore characteristics of the membrane surface vary depending on the type and content of the non-solvent contained in the casting solution, this is an important factor in determining the membrane shape.

이러한 방법에 의해 만들어진 막의 소재로서, US Patent 제 3,133,132호와 제 3,133,137호에는 셀룰로오스아세테이트(Cellulous Acetate) 계통이 제시되어 있다. 셀룰로오스 계통을 소재로 제조된 막은 성능이 우수하고 산, 알칼리에도 어느 정도 내성을 갖지만, 박테리아 등에 의해 분해되고 보관성에 문제가 있다는 등의 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여, 기존의 많은 연구자들은 고분자의공중합 및 블렌드 등을 시도하거나, 극성기 또는 친수성기를 도입하여 막의 화학적 특성을 보강하거나, 제막조건, 연신 및 결정화도 등의 변화에 의한 물리적인 구조를 통하여 막의 투과특성을 높이는 시도를 진행하였다.As the material of the membrane produced by this method, US Patent Nos. 3,133,132 and 3,133,137 disclose a cellulose acetate system. Membranes made of cellulose-based materials are excellent in performance and to some extent resistant to acids and alkalis, but have disadvantages such as degradation by bacteria and problems in storage. To overcome these shortcomings, many existing researchers have attempted to co-polymerize and blend polymers, introduce polar or hydrophilic groups to reinforce the chemical properties of the membrane, or modify the physical structure by changes in film forming conditions, stretching and crystallinity. Attempts have been made to increase the permeation characteristics of the membrane.

이러한 연구들을 바탕으로, 분리막의 투과 특성을 향상시키기 위하여 분리특성에 실질적으로 작용하는 스킨의 치밀층 두께를 최소화하는 박막화 기술의 개발이 제안되었다. 그 결과, 기계적 강도를 유지하면서도 고유의 투과특성에 영향을 주지 않는 다공 지지체를 선정하여, 이를 박막으로 캐스팅함으로써 우수한 성능을 갖는 막을 개발하였다. 이러한 방법을 이용하여 제조된 막으로서, US Patent 제 3,951,815호에 의하여 제조된 폴리아미드(Polyamide)계열의 복합막이 있으며, 이는 기존 막의 단점이 보완되고 투과 성능이 우수한 것이었다. 이러한 제조방법은, 상전이 공정에 의하여 제조된 단일 소재의 비대칭 구조를 갖는 막과 비교할 때, 지지체와 분리선택 특성을 가진 막 소재를 선택할 수 있어 투과 특성을 높일 수 있을 뿐 만 아니라, 지지체와 막 소재의 선택을 통하여 물리적, 화학적 특성을 향상 시킬 수 있다는 장점이 있다.Based on these studies, in order to improve the permeation characteristics of the membrane, the development of a thinning technique that minimizes the thickness of the dense layer of the skin substantially acting on the separation characteristics has been proposed. As a result, a membrane having excellent performance was developed by selecting a porous support that maintains mechanical strength but does not affect its inherent permeation characteristics, and casts it into a thin film. As a membrane produced using this method, there is a polyamide-based composite membrane prepared according to US Patent No. 3,951,815, which is to compensate for the disadvantages of the existing membrane and excellent permeability. This manufacturing method, when compared with the membrane having asymmetric structure of a single material prepared by the phase-transfer process, it is possible to select a membrane material having a support and separation selectivity not only improve the permeation characteristics, but also the support and the membrane material Through the selection of physical and chemical properties can be improved.

현재 알려진 고분자 박막제조 방법은 고분자 용액을 제조하고 이를 지지체에 부착하는 방법으로 수면전개법(Separate Casting and Lamination), 용액캐스팅법(Dip-coating), 랑뮈어 브로제트(Langmuir-Brodget)법 등이 있다. 그 외에도, 인슈트(In-Situ)법의 여러 가지 방법이 있으며, 현재 역삼투 및 기체분리 분야에 있어서 다양한 막 소재 개발과 성능의 향상으로 상업화되어 있다. 예를 들면, 필름테크(Film Tech)사의 FT, NF-시리즈와 NSRI의 NS-시리즈 및 UOP사의 PA-시리즈 등이 있다.Currently known methods for producing polymer thin films include preparing a polymer solution and attaching it to a support, such as separate casting and lamination, dip-coating, and Langmuir-Brodget. have. In addition, there are various methods of the In-Situ method, and are currently commercialized by various membrane material development and performance improvement in the field of reverse osmosis and gas separation. Examples include FT, NF-series from Film Tech, NS-series from NSRI, and PA-series from UOP.

기존의 대부분의 연구는 역삼투막 개발에 관한 것으로, 주로 해수의 담수화에 집중되어 왔기 때문에, 높은 탈염성과 고압의 운전 조건을 필요로 하였다. 그러나, 이러한 역삼투막은 높은 내화학적 성질을 필요로 하는 폐수처리, 유기용매의 정제, 고농축의 분리 등의 다른 분야의 적용에는 적합하지 않았다.Most of the existing researches related to reverse osmosis membrane development have been focused mainly on desalination of seawater, and thus require high desalination and high pressure operating conditions. However, such reverse osmosis membranes are not suitable for applications in other fields, such as wastewater treatment requiring high chemical resistance properties, purification of organic solvents, and separation of high concentrations.

높은 내화학적 성질과 미생물에 대한 내성을 갖는 막의 제조를 위하여 사용되는 고분자로서 폴리에테르술폰을 들 수 있으며, 폴리에테르술폰을 이용하여 미세 다공성 막을 제조하는 다양한 방법이 미국특허 제 5,886,059 호, 제 5,869,174 호, 제 5,444,097 호, 제 4,976,859 호, 제 4,968,733 호 등에 개시되어 있다. 그러나 현재 국내에서 폴리에테르술폰을 이용하여 생산되는 막은 거의 없는 실정이다. 폴리에테르술폰은 비다공성, 다공성, 비대칭 또는 대칭형 등의 막을 제조하는데 사용되어, 한외여과, 역삼투, 정밀여과 등 다양하게 응용되고 있다. 폴리에테르술폰은 술폰 그룹에 연결된 페닐링의 결합으로 높은 공명안정성을 보이며, 상기 술폰 그룹은 방향족 전자들의 활성을 저지시키는 역할을 하고, 내열성과 내산화성을 나타낸다. 공명 효과로 얻어지는 두 가지 안정성에 의하여 결합세기와 평평한 원자배열이 증가되는데, 이는 물질을 높은 온도에서 더욱 경직시키는데 기여한다. 또한, 폴리술폰에 비하여 기계적 강도가 비교적 우수하고, 연속사용시 보다 안정한 것으로 알려져 있다. 이에 따라, 기존에 제시된 막 제조방법들은 폴리에테르술폰, 첨가제가 가미된 혼합물을 용매에 용해시켜 캐스팅한 후, 고분자 시트로부터 열처리를 통한 상전이 또는 주로 물만을 사용하는 비용매 공정을 통한 상전이후, 용매와 첨가제등을 추출함으로써 미세 다공성 막을 제조하는 방법을 보고하고 있다.Polyethersulfone is a polymer used for the production of membranes having high chemical resistance and resistance to microorganisms, and various methods of preparing microporous membranes using polyethersulfone are disclosed in US Pat. Nos. 5,886,059 and 5,869,174. , 5,444,097, 4,976,859, 4,968,733 and the like. However, at present, there is almost no membrane produced using polyether sulfone in Korea. Polyethersulfone is used to prepare membranes such as nonporous, porous, asymmetrical, or symmetrical, and has various applications such as ultrafiltration, reverse osmosis, microfiltration, and the like. Polyethersulfone exhibits high resonance stability due to the coupling of phenyl rings linked to sulfone groups, and the sulfone groups serve to block the activity of aromatic electrons and exhibit heat resistance and oxidation resistance. The two stability achieved by the resonance effect increases the bond strength and flat atomic arrangement, which contributes to the stiffening of the material at higher temperatures. In addition, it is known that mechanical strength is relatively superior to polysulfone, and more stable in continuous use. Accordingly, the conventional methods for preparing membranes are prepared by dissolving and casting a mixture containing polyethersulfone and additives in a solvent, followed by a phase transition through heat treatment from a polymer sheet or a phase shift through a nonsolvent process using mainly water. Reported is a method for producing a microporous membrane by extracting and additives.

이와 같은 방법 들 중에서, 미국특허 제 5,886,059 호에서 Wang 등은 고분자 용액의 상태가 불안정한 영역에서 상분리 되는 기작에 따라서 제조되며, 기공크기 조절에 있어서 우수하게 평가되는 막의 제조를 제시하고 있다. 그러나 공업적 막 제조 공정에 있어서 고분자 용액을 다루기 매우 어려운 상황이며, 또한, 이들이 제시하는 고분자 용액은 점도가 매우 낮기 때문에 막 제조 공정에 있어서 단점을 나타낸다. 이러한 공정을 통해서는 대규모의 분리막 시트를 제조함에 있어서, 균일한 분포를 보이는 기공을 얻는 조건을 찾기 어렵고, 투과성을 목적한 수준으로 조절하는데 많은 어려움이 있다.Among these methods, Wang et al. In US Pat. No. 5,886,059 proposes the preparation of a membrane that is prepared according to the phase separation mechanism in the unstable region of the polymer solution and is well evaluated in pore size control. However, it is very difficult to deal with polymer solutions in industrial membrane production processes, and the polymer solutions presented by these polymers exhibit disadvantages in membrane production processes because of their very low viscosity. Through such a process, it is difficult to find conditions for obtaining pores showing a uniform distribution in manufacturing a large-scale separator sheet, and there are many difficulties in controlling permeability to a desired level.

따라서 다양한 투과특성을 보이며, 다양한 분야에 적용될 수 있는 미세 다공성 막의 제공이 강력히 요구되고 있다. 또한, 동일한 분야에 적용되는 것이라도, 막 특성을 향상시키는데 있어서 일정한 선택도를 가지면서, 오염도가 적고, 투과성이 다양한 미세 다공성 막의 제공이 요구되고 있다.Therefore, there is a strong demand for providing a microporous membrane having various permeation characteristics and applicable to various fields. In addition, even if applied to the same field, there is a need to provide a microporous membrane having a low selectivity and varying permeability while having a constant selectivity in improving membrane properties.

따라서, 본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 폴리에테르술폰의 기본적인 물리, 화학적 성질을 이용하여, 기공 크기가 일정하고 투과성이 높은 미세 다공성 막을 효율적으로 제조하는데 사용되는 조성물과 이를 이용한 미세 다공성 막의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention, using the basic physical and chemical properties of the polyether sulfone, in order to solve the conventional problems as described above, and the composition used to efficiently prepare a microporous membrane having a constant pore size and high permeability; It is an object to provide a method for producing a microporous membrane using the same.

도 1은 본 발명의 바람직한 일례에 따라 얻어진 막의 전자현미경 사진을 나타낸 것으로, 1a 및 1b는 각각 실시예 1 및 실시예 2의 각 조건에 따라 제조된 막의 전자현미경 사진이다.Figure 1 shows an electron micrograph of the film obtained according to a preferred example of the present invention, 1a and 1b are electron micrographs of the film prepared according to the conditions of Examples 1 and 2, respectively.

도 2는 본 발명의 바람직한 일례에 따라 얻어진 막의 전자현미경 사진을 나타낸 것으로, 2a 및 2b는 각각 실시예 3 및 실시예 4의 각 조건에 따라 제조된 막의 전자현미경 사진이다.Figure 2 shows an electron micrograph of the film obtained according to a preferred example of the present invention, 2a and 2b are electron micrographs of the films prepared according to the conditions of Example 3 and Example 4, respectively.

도 3는 본 발명의 바람직한 일례에 따라 얻어진 막의 전자현미경 사진을 나타낸 것으로, 3a, 3b 및 3c는 각각 실시예 8, 9 및 10의 각 조건에 따라 제조된 막의 전자현미경 사진이다.3 shows electron micrographs of the membranes obtained according to a preferred example of the present invention, wherein 3a, 3b and 3c are electron micrographs of the membranes prepared according to the conditions of Examples 8, 9 and 10, respectively.

도 4는 본 발명의 바람직한 일례에 따라 얻어진 막의 전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 실시 예 11의 조건에 따라 제조되었다.4 shows an electron micrograph of a film obtained according to a preferred embodiment of the present invention. Prepared according to the conditions of Example 11.

도 5는 본 발명의 바람직한 일례에 따라 얻어진 막의 평균기공크기에 대한 기공분포를 나타낸 것이며, 실시 예8, 9, 10으로 얻어진 막의 기공분포 대표도이다.Fig. 5 shows the pore distribution of the average pore size of the membrane obtained according to a preferred example of the present invention and is a representative pore distribution diagram of the membranes obtained in Examples 8, 9 and 10.

본 발명은 폴리에테르술폰막 제조용 조성물 및 그를 이용한 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰막의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for producing a polyether sulfone membrane and a method for producing a microporous polyether sulfone membrane for microfiltration using the same.

우선, 본 발명은 용매, 고분자로서 폴리에테르술폰 및 첨가제로서 메틸셀로솔브(MCS)를 포함하는 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막(membrane) 제조용 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 수용성 고분자 폴리에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 추가적으로 함유할 수 있다.First, the present invention provides a composition for preparing a microporous polyethersulfone membrane for microfiltration, including a solvent, a polyethersulfone as a polymer, and methyl cellosolve (MCS) as an additive. The composition may further contain a water-soluble polymer polyethylene glycol or glycerol.

상기 정밀여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막(membrane) 제조용 조성물은 고분자 용액의 총 질량을 기준으로, 고분자로서의 폴리에테르술폰 10 내지 30 중량%, 용매와는 잘 혼합되지만 상기 고분자에는 비용매로 작용하는 메틸셀로솔브(MCS) 1 내지 58 중량% 및 여분의 양에 해당하는 용매를 포함한다. 이 때, 상기 조성물은, 보다 균일한 기공 분포를 갖고 오염도가 적은 막의 제조를 위하여, 최종적 고분자 용액의 총 질량을 기준으로 0 내지 30 중량%의 폴리에틸렌글리콜 또는 0 내지 13 중량%의 글리세롤을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 조성물은 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 또는 N,N-디메틸포름아마이드(DMF)를 함유할 수 있으며, 임의적 성분으로 사용되는 폴리에틸렌글리콜의 분자량은 1,000 ~ 35,000 범위인 것이 바람직하다.The composition for preparing microporous polyether sulfone membrane for microfiltration is based on the total mass of the polymer solution, 10 to 30% by weight of polyether sulfone as a polymer, well mixed with a solvent, but acts as a non-solvent to the polymer. Methyl cellosolve (MCS) 1 to 58% by weight and excess amount of the solvent. At this time, the composition further comprises 0 to 30% by weight of polyethylene glycol or 0 to 13% by weight of glycerol based on the total mass of the final polymer solution for the production of a membrane having a more uniform pore distribution and less contamination. can do. The composition may contain N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent, and the molecular weight of polyethylene glycol used as an optional component is in the range of 1,000 to 35,000. desirable.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

(1) 용매에 고분자 폴리에테르술폰과, 상기 용매와는 잘 혼합되지만 상기 고분자에는 비용매로 작용하는 첨가제로서 메틸셀로솔브(MCS)를 용해시켜서 고분자 용액을 제조하는 단계,(1) preparing a polymer solution by dissolving Methyl Cellosolve (MCS) as a non-solvent additive to the polymer polyethersulfone and the solvent but mixing well with the solvent,

(2) 상기 고분자 용액을 지지체에 도포하는 단계,(2) applying the polymer solution to a support,

(3) 일정 온도에서 일정한 습도를 함유하는 공기와 접촉시킴으로써 상기 고분자 용액으로 도포된 표면의 상분리를 유도하여 막 표면에 미세 기공을 형성시키는 단계,(3) inducing phase separation of the surface coated with the polymer solution by contacting air containing a constant humidity at a constant temperature to form fine pores on the surface of the membrane,

(4) 소정의 온도에서 비용매 침적 공정을 통하여 상기 고분자 용액으로 도포된 표면을 겔화시키는 단계, 및(4) gelling the surface coated with the polymer solution through a nonsolvent deposition process at a predetermined temperature, and

(5) 상기 겔화된 표면을 세척하고, 소정의 온도에서 공기중에서 건조시켜 잔류하는 용매와 첨가제를 제거하는 단계를 포함하는 정밀 여과용 폴리에테르술폰막 제조방법을 제공한다.(5) It provides a method for producing a fine ether polyether sulfone membrane comprising the step of washing the gelled surface and drying in air at a predetermined temperature to remove the remaining solvent and additives.

제 (1) 단계에 있어서, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 또는 N,N-디메틸포름아마이드(DMF)을 용매로 사용하여, 고분자 용액의 총 중량을 기준으로, 고분자 폴리에테르술폰 10 내지 30 중량%, 상기 용매와는 잘 혼합되지만 상기 고분자 폴리에테르술폰에는 비용매로 작용하는 메틸셀로솔브(MCS) 1 내지 58 중량% 및 여분의 양에 해당하는 용매를 혼합하여 고분자 제조한다. 이 때, 상기 고분자 용액에, 최종 고분자 용액의 총 질량을 기준으로, 0 내지 30 중량%의 폴리에틸렌글리콜 또는 0 내지 13 중량%의 글리세롤을 추가적으로 첨가하여 고분자 용액을 제조할 수 있다. 상기 고분자 용액은 공기와 접촉하지 않는 상태에서 상온에서 용해시켜서 제조하며, 폴리에틸렌글리콜을 첨가하는 경우에는 안정한 상태의 고분자 용액의 제조를 위해 40 내지 75 ℃에서 제조하는 것이 바람직하다.In step (1), polymer polyethersulfone, based on the total weight of the polymer solution, using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent 10 to 30% by weight, the polymer is mixed well with the solvent, but the polymer is prepared by mixing a solvent corresponding to 1 to 58% by weight of methyl cellosolve (MCS) and an extra amount to the polymer polyether sulfone. . At this time, the polymer solution, based on the total mass of the final polymer solution, 0 to 30% by weight of polyethylene glycol or 0 to 13% by weight of glycerol may be additionally added to prepare a polymer solution. The polymer solution is prepared by dissolving at room temperature in contact with air, and when polyethylene glycol is added, the polymer solution is preferably prepared at 40 to 75 ° C. to prepare a stable polymer solution.

제 (2) 단계에 있어서, 상기 고분자 용액을 지지체에 일정 두께로 도포한다. 본 발명의 구체예에서는 상기 지지체로서 폴리에스테르와 PET 소재의 지지체를 사용하였지만, 통상적으로 막제조용 지지체로 사용되는 것들을 사용할 수 있고, 또한, 사용 목적에 따라 알맞은 기공도 또는 표면 거칠기를 갖는 것을 선택하여 사용할 수 있다. 이 때, 도포하는 두께는 80 ~ 250 ㎛ 범위가 바람직하며, 이 보다 두껍거나 얇게 도포하면 막의 성능이 저하될 우려가 있기 때문이다. 소정의 두께를 갖는 막을 도포하기 위하여, 예컨대, 소정의 범위의 나이프 간격을 갖는 캐스팅 나이프을 사용할 수 있고, 그 외에도 롤 캐스팅(roll coating) 또는 원 사이드 딥-코팅(one side dip-coating) 등과 같이 통상적으로 사용되는 방법을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 도포 공정은 고분자 용액의 성분에 따라 다소 차이는 있지만 -10 ~ 100 ℃ 범위에서, 더욱 바람직하게는 상온 내지 100 ℃ 범위에서 수행한다.In the step (2), the polymer solution is applied to the support to a certain thickness. In the embodiment of the present invention, a support made of polyester and PET is used as the support, but those generally used as a support for film production may be used, and those having appropriate porosity or surface roughness may be selected according to the purpose of use. Can be used. At this time, the thickness to be applied is preferably in the range of 80 to 250 μm, and if the thickness is applied thicker or thinner, there is a possibility that the performance of the film may be reduced. In order to apply a film having a predetermined thickness, for example, a casting knife having a predetermined range of knife spacings can be used, and in addition, it is conventional, such as roll coating or one side dip-coating, or the like. The method used can be used. At this time, the coating process is slightly different depending on the components of the polymer solution, but is carried out in the range of -10 ~ 100 ℃, more preferably in the room temperature to 100 ℃ range.

제 (3) 단계에 있어서, 상기 고분자 용액이 도포된 지지체를 온도 20 ~ 100 ℃, 상대습도 70 ~ 100% 인 공기 중에 0 ~ 3 분 동안 노출시켜서 막 표면에 기공을 형성시키는 것이 바람직하다.In step (3), it is preferable to form pores on the surface of the membrane by exposing the support on which the polymer solution is applied to air at a temperature of 20 to 100 ° C. and a relative humidity of 70 to 100% for 0 to 3 minutes.

또한, 제 (4) 단계에 있어서, 상기 비용매 침적 공정은 약 25 ~ 80 ℃ 범위의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 비용매조에서 비용매 침적 공정 수행 시, 비용매로서 물을 사용하는 것이 일반적이다. 이 경우, 물만을 사용할 수도 있고, 여기에 소량의 N,N-디메틸포름아마이드(DMF)를 추가적으로 첨가하여 사용할 수도 있다. 이 때, N,N-디메틸포름아마이드(DMF)를 비용매조 용액 총량의 5 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 비용매 침적 공정은 비용매조 내 용액의 총량을 기준으로, 물과 같은 비용매 100 내지 95 중량%와 0 내지 5 중량%의 N,N-디메틸포름아마이드(DMF)를 첨가한 비용매조에서 수행할 수 있다. 비용매 침적 공정에 있어서, 상기와 같이 비용매조 내에 DMF가 첨가되는 경우에는 막 형성(겔화공정)시 도포된 고분자 용액으로부터의 용매와 첨가제의 추출, 및 도포된 고분자 용액으로 상기 비용매가 침투되는 기작이 변화하여 막의 특성이 변화하게 되어, 고분자의 관점에서 비용매와 용매의 상호 확산속도 차이를 변화시킴으로써, 보다 우수한 성능을 갖는 막의 제작을 가능하게 할 수 있다.Further, in step (4), the non-solvent deposition process is preferably performed at a temperature in the range of about 25 ~ 80 ℃. When performing a nonsolvent deposition process in nonsolvent, it is common to use water as a nonsolvent. In this case, only water may be used, and a small amount of N, N-dimethylformamide (DMF) may be additionally added thereto. At this time, it is preferable to add N, N-dimethylformamide (DMF) at 5% by weight or less of the total amount of the nonsolvent solution. That is, the nonsolvent deposition process is based on the total amount of the solution in the nonsolvent, non-solvent addition of 100 to 95% by weight of non-solvent, such as water and 0 to 5% by weight of N, N-dimethylformamide (DMF) This can be done at In the non-solvent deposition process, when DMF is added to the non-solvent as described above, the solvent and the additives are extracted from the polymer solution applied during the film formation (gelation process), and the mechanism by which the non-solvent penetrates into the applied polymer solution. This change results in a change in the properties of the membrane, and it is possible to produce a membrane having more excellent performance by changing the difference in the mutual diffusion rate between the nonsolvent and the solvent in terms of the polymer.

상기의 제 (3) 단계 및 (4) 단계를 수행함으로써, 지지체 막 표면에 지름 0.01 내지 1 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 ㎛ 미만의 미세한 기공을 형성시키고, 막 표면을 겔화시킬 수 있다.By performing steps (3) and (4) above, fine pores having a diameter of 0.01 to 1 µm, preferably less than 0.5 µm, more preferably less than 0.3 µm, are formed on the surface of the support membrane, It can be gelled.

제 (5) 단계에 있어서, 상기 겔화된 다공성 막 표면의 세척은 아세톤, 메탄올, 에탄올 또는 물을 사용하여 수행할 수 있으며, 특히 약 50 내지 85 ℃ 의 물을 사용하는 것이 바람직하다. 세척 후, 이를 공기 중에서, 바람직하게는 70 내지 100 ℃의 온도하에서 건조시킴으로써, 최종적으로 미세 다공성 폴리에테르술폰 막을 제조한다.In the step (5), washing of the gelled porous membrane surface can be performed using acetone, methanol, ethanol or water, and it is particularly preferable to use water of about 50 to 85 ℃. After washing, it is dried in air, preferably at a temperature of 70 to 100 ° C., finally producing a microporous polyethersulfone membrane.

본 발명에서 사용된 메틸셀로솔브(MCS)는 기존에 사용되었지만, 그 사용량이 고분자 용액에 대하여 약 60 중량% 이상이고, 그 결과, 0.08 내지 1 ㎛의 기공 크기를 갖는 막이 제조되었다. 그러나, 본 발명에서는 상대습도 조절 또는 폴리에틸렌글리콜을 첨가함으로서 메틸셀로솔브의 사용량을 1 내지 58 중량부로 현저히 감소시키고, 0.01 내지 1 ㎛의 보다 미세한 기공을 형성하는 방법을 제공한다.Methyl cellosolve (MCS) used in the present invention was conventionally used, but its amount is about 60% by weight or more relative to the polymer solution, and as a result, a membrane having a pore size of 0.08 to 1 μm was produced. However, the present invention provides a method of significantly reducing the amount of methyl cellosolve to 1 to 58 parts by weight and forming finer pores of 0.01 to 1 μm by controlling relative humidity or adding polyethylene glycol.

본 발명에 따른 방법을 통해서 고분자 용액이 도포된 표면은 불안정 상태에 이르게 되면 기핵-성장 기작에 의하여 기공형성 과정의 초기 상태가 된다. 이 때,비용매 침적 공정을 통하여 도포된 막은 매우 짧은 시간에 상전이가 일어나며, 최종적으로 다공성의 막이 형성된다.The surface coated with the polymer solution through the method according to the present invention becomes an initial state of the pore-forming process by the nucleus-growth mechanism when the surface becomes unstable. At this time, the film applied through the non-solvent deposition process is a phase change in a very short time, and finally a porous film is formed.

본 발명에서 제조된 다공성 고분자 막은 표1, 2, 3과 도 5 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 기공 크기가 0.01 ~ 1 ㎛이고 순수 투과 유속은 500 내지 1400 LMH 임을 특징으로 하는 폴리에테르술폰 막이며, 이와 같은 우수한 다공도로 인하여 막의 투과성능이 우수하여 정밀여과 등에 응용이 가능하다.Porous polymer membrane prepared in the present invention is a polyether sulfone membrane, characterized in that the pore size is 0.01 ~ 1 ㎛ and the pure permeate flow rate is 500 to 1400 LMH, as shown in Table 1, 2, 3 and Figure 5 graph, Due to such excellent porosity, the membrane is excellent in permeation performance and can be applied to precision filtration and the like.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하나, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

실시예Example

실시예 1Example 1

고분자 용액의 총 중량을 기준으로, 용매로서 사용되는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 42.8 중량%(600g)에 폴리에테르술폰 (Ultrason E 6020P, BASF) 14.4 중량%(200g) 및 메틸셀로솔브(MCS, KANTO) 42.8 중량%(600g)를 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜, 안정하고 균일한 고분자 용액을 제조하였다. 그리고 나서, 상기 고분자 용액을 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 154 ㎛ 인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 40 ℃ 의 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 케스팅하였다. 캐스팅 직후 습도가 90% 이상으로 유지된 습도 조절기에서 3초 동안 100 ℃ 조건에 노출시키고, 40 ℃ 의 비용매로서 물을 포함하는 비용매조에서 침적 공정을 실행하였다. 그리고 나서, 약 70 의 물로 제조된 막을 세척한 후, 80 ℃의 공기 중에서 건조하여 잔류 용매, 첨가제 및 물을 제거시키고, 최종적으로 막을 얻었다.14.4 wt.% (200 g) of polyethersulfone (Ultrason E 6020P, BASF) and 42.8 wt.% (600 g) of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) used as solvent, based on the total weight of the polymer solution 42.8 wt% (600 g) of cellosolve (MCS, KANTO) was dissolved at room temperature under conditions not in contact with air to prepare a stable and uniform polymer solution. The polymer solution was then heated to 40 ° C. and the polymer solution at 40 ° C. was cast on a polyester nonwoven fabric using a casting knife with a knife spacing of 154 μm. Immediately after casting, the deposition process was carried out in a nonsolvent containing water as a nonsolvent at 40 ° C. for 3 seconds in a humidity controller with humidity maintained at 90% or higher. Then, the membrane prepared with about 70 water was washed and then dried in air at 80 ° C. to remove residual solvent, additives and water, and finally a membrane was obtained.

이와 같이 얻어진 막의 표면을 전자현미경 사진을 도 1a에 나타내었다. 이 때, 실제 하부의 기공 형태를 측정하기 위하여, 생성된 막의 기공 크기와 분포를 버블 포인트법(Bubble Point Method)을 이용한 오토 펌-포로미터(Auto Perm-Porometer, CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.30 ㎛이고, WBP(Water Bubble Point)는 22.02 psig인 것으로 측정되었다. 또한, 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 1에 나타내었다.An electron micrograph of the surface of the film thus obtained is shown in Fig. 1A. At this time, in order to measure the pore shape of the lower part, the pore size and distribution of the resulting membrane were used using an Auto Perm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the Bubble Point Method. It was measured by. The maximum pore size was 0.30 μm and the water bubble point (WBP) was 22.02 psig. Moreover, the average value of the pure permeability of each sample was measured on 500 mmHg vacuum conditions using the circular porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm. These measurement results are shown in Table 1.

실시예 2Example 2

실시예 1과 동일한 조성의 고분자 용액을 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 제조한 후, 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 154 ㎛인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 40 ℃ 의 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 유지된 습도 조절기에서 8 초 동안 100 ℃ 조건에 노출시키고, 40 ℃ 의 비용매조 내의 물에서 침적 공정을 실행하였다. 이 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 막을 제조하였다. 이와 같이 형성된 막 표면의 전자현미경 사진을 도 1b에 나타내었다. 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 형성된 막은 나듈라(nodular) 형태의 특성을 보였다.The polymer solution having the same composition as in Example 1 was prepared by dissolving at room temperature under a condition not in contact with air, and then heated to 40 ° C., and the polymer solution at 40 ° C. was prepared using a casting knife having a knife spacing of 154 μm. Cast to ester nonwoven. Immediately after casting, exposure to 100 ° C. conditions for 8 seconds in a humidity controller where the humidity was maintained above 90% and the deposition process was carried out in water in a non-solvent at 40 ° C. Other processes were the same as Example 1, and the film | membrane was manufactured. An electron micrograph of the film surface thus formed is shown in FIG. 1B. As can be seen in Figure 1b, the formed film exhibited a nodular form.

생성된 막의 기공 크기와 분포는 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.166 ㎛이고, WBP는 22.25 psig 이었다. 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 1에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. Maximum pore size was 0.166 μm and WBP was 22.25 psig. The average value of the pure water permeability of each sample was measured using the round porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm in 500 mmHg vacuum conditions. These measurement results are shown in Table 1.

실시예 3Example 3

실시예 1과 동일한 조성의 고분자 용액을 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 제조한 후, 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 154 ㎛인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 40 ℃ 의 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 유지된 습도 조절기에서 5 초 동안 60 ℃ 조건에 노출시키고, 40 ℃ 의 비용매조 내의 물에서 침적 공정을 실행하였다. 이 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 막을 제조하였다. 이와 같이 형성된 막 표면의 전자현미경 사진을 도 2a에 나타내었다.The polymer solution having the same composition as in Example 1 was prepared by dissolving at room temperature under a condition not in contact with air, and then heated to 40 ° C., and the polymer solution at 40 ° C. was prepared using a casting knife having a knife spacing of 154 μm. Cast to ester nonwoven. Immediately after casting, the humidity controller was kept at 60 ° C. for 5 seconds in a humidity controller maintained at 90% or higher, and the deposition process was performed in water in a non-solvent at 40 ° C. Other processes were the same as Example 1, and the film | membrane was manufactured. An electron micrograph of the film surface thus formed is shown in FIG. 2A.

생성된 막의 기공 크기와 분포는 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.173 ㎛이고, WBP는 22.19 psig 이었다. 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 1에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. Maximum pore size was 0.173 μm and WBP was 22.19 psig. The average value of the pure water permeability of each sample was measured using the round porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm in 500 mmHg vacuum conditions. These measurement results are shown in Table 1.

실시예 4Example 4

실시예 1과 동일한 조성의 고분자 용액을 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 제조한 후, 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 154 ㎛인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 40 ℃ 의 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 유지된 습도 조절기에서 10 초 동안 60 ℃ 조건에 노출시키고, 40 ℃ 의 비용매조 내의 물에서 침적 공정을 실행하였다. 이 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 막을 제조하였다. 이와 같이 형성된 막 표면의 전자현미경 사진을 도 2b에 나타내었다.The polymer solution having the same composition as in Example 1 was prepared by dissolving at room temperature under a condition not in contact with air, and then heated to 40 ° C., and the polymer solution at 40 ° C. was prepared using a casting knife having a knife spacing of 154 μm. Cast to ester nonwoven. Immediately after casting, the humidity controller was kept at 60 ° C. for 10 seconds in a humidity controller maintained at 90% or higher, and the deposition process was performed in water in a non-solvent at 40 ° C. Other processes were the same as Example 1, and the film | membrane was manufactured. An electron micrograph of the film surface thus formed is shown in FIG. 2B.

생성된 막의 기공 크기와 분포는 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.382 ㎛이고, WBP는 9.38 psig 이었다. 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 1에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. The maximum pore size was 0.382 μm and WBP was 9.38 psig. The average value of the pure water permeability of each sample was measured using the round porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm in 500 mmHg vacuum conditions. These measurement results are shown in Table 1.

실시예 5Example 5

실시예 1에서 제조된 조성의 고분자 용액에 30g(총량기준 4.5 중량%)의 글리세롤을 첨가한 고분자 용액을 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 제조한 후, 40 로 가열하고, 나이프 간격이 154㎛인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 40 의 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 유지된 습도 조절기에서 5 초 동안 60 ℃ 조건에 노출시키고, 60 ℃ 의 비용매조 내의 물에서 침적 공정을 수행하였다. 이 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 막을 제조하였다.The polymer solution prepared by adding 30 g (4.5 wt% of glycerol) to the polymer solution of the composition prepared in Example 1 was prepared by dissolving at room temperature under conditions not in contact with air, and then heated to 40. The polymer solution of 40 was cast on a polyester nonwoven fabric using a casting knife of 154 μm. Immediately after casting, they were exposed to 60 ° C. conditions for 5 seconds in a humidity controller where the humidity was maintained at 90% or higher, and the deposition process was performed in water in a non-solvent at 60 ° C. Other processes were the same as Example 1, and the film | membrane was manufactured.

기공 크기와 분포는 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.177 ㎛이고, WBP는 18.93 psig 이었다. 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 1에 나타내었다.Pore size and distribution were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. Maximum pore size was 0.177 μm and WBP was 18.93 psig. The average value of the pure water permeability of each sample was measured using the round porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm in 500 mmHg vacuum conditions. These measurement results are shown in Table 1.

실시예 6Example 6

고분자 용액의 총 중량을 기준으로, 용매로서 사용되는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 42.5 중량%(600g)에 폴리에테르술폰 (Ultrason E 6020P, BASF) 14.2 중량%(200g), 메틸셀로솔브(MCS, KANTO) 41.1 중량%(580g) 및 글리세롤 2.2 중량%(30g)를 공기와 접촉하지 않는 조건에서 상온에서 용해시켜 안정하고 균일한 고분자 용액을 제조하였다. 그리고 나서, 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 154 ㎛ 인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 가열된 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 조절된 습도 조절기에서 5 초 동안 60 ℃ 조건에 노출시키고, 60 ℃ 의 비용매 내의 물에서 침적 공정을 실행하였다. 그 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하여 막을 제조하였다.14.2 wt% (200 g) polyethersulfone (Ultrason E 6020P, BASF) in 42.5 wt% (600 g) N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) used as solvent, based on the total weight of the polymer solution 41.1 wt% (580 g) of Cellosolve (MCS, KANTO) and 2.2 wt% (30 g) of glycerol were dissolved at room temperature under no contact with air to prepare a stable and uniform polymer solution. The heated polymer solution was then cast to a polyester nonwoven using a casting knife with heating to 40 ° C. and a knife spacing of 154 μm. Immediately after casting, exposure to 60 ° C. conditions was performed for 5 seconds in a humidity controller with humidity controlled to 90% or higher, and the deposition process was performed in water in a non-solvent at 60 ° C. Other processes were carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a membrane.

생성된 막의 기공 크기와 분포를 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.24 ㎛이고, WBP는 11.71 psig인 것으로 측정되었다. 또한, 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 1에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. The maximum distributed pore size was 0.24 μm and the WBP was determined to be 11.71 psig. Moreover, the average value of the pure permeability of each sample was measured on 500 mmHg vacuum conditions using the circular porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm. These measurement results are shown in Table 1.

실시예 7Example 7

고분자 용액 총 중량을 기준으로, 용매로서 사용되는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 44.4 중량%(600g)에 폴리에테르술폰(Ultrason E 6020P,BASF) 14.8 중량%(200g), 메틸셀로솔브(MCS, KANTO) 38.5 중량%(520g) 및 글리세롤 2.3 중량%(30g)를 공기와 접촉하지 않는 조건에서 상온에서 용해시켜 안정하고 균일한 고분자 용액을 제조하였다. 그리고 나서, 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 154 ㎛ 인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 가열된 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90%로 조절된 습도 조절기에서 120 초 동안 60 ℃ 조건에 노출시키고, 60 ℃ 의 비용매조 내의 물에서 침적 공정을 실행하였다. 그 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하여 막을 제조하였다.14.8 wt% (200 g) polyethersulfone (Ultrason E 6020P, BASF) in 44.4 wt% (600 g) N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) used as solvent, based on the total weight of the polymer solution 38.5 wt% (520 g) of Rosolve (MCS, KANTO) and 2.3 wt% (30 g) of glycerol were dissolved at room temperature under no contact with air to prepare a stable and uniform polymer solution. The heated polymer solution was then cast to a polyester nonwoven using a casting knife with heating to 40 ° C. and a knife spacing of 154 μm. Immediately after casting, exposure to 60 ° C. conditions was performed for 120 seconds in a humidity controller with humidity controlled to 90%, and the deposition process was performed in water in a non-solvent at 60 ° C. Other processes were carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a membrane.

생성된 막의 기공 크기와 분포를 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.144 ㎛이고, WBP는 9.39 psig인 것으로 측정되었다. 또한, 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 1에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. The maximum distributed pore size was 0.144 μm and the WBP was determined to be 9.39 psig. Moreover, the average value of the pure permeability of each sample was measured on 500 mmHg vacuum conditions using the circular porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm. These measurement results are shown in Table 1.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 각 실시예를 통하여 제조된 막의 최대 분포 기공 크기는 약 0.15 ~ 0.4 ㎛의 범위에 있으며, 기존의 정밀여과에 사용되는 상용막과 비교하여 투과 유량이 우수하다. 특히 실시예 3에 따라 제조된 막은 평균 기공 크기가 0.173 ㎛로 0.2 ㎛이상의 분체를 제거하는데 우수한 성능을 보이며, 높은 투과성을 가지고 있다. 기공의 분포는 실시예 1이 약 0.3 ㎛의 기공이 매우 협소하게 분포되어 있음이 확인되었으며, 이하의 경우 최대 기공의 크기가 다소 크게 나타났다. 그러나, 그 분포 빈도는 매우 적어 막의 성능에 큰 영향을 미치지 않는다. 기존의 상용막의 막성능에 있어서의 오염물 제거능과 투과능은 본 발명에 의해 제조된 막 보다 다소 오염도가 높고, 투과능이 저조하다. 특히, 표면 오염에 있어서, 본 발명에 의한 경우 막상태의 재생능이 우수하며, 재생시 투과능의 성능이 상용막보다 우수함으로 평가되었다.As can be seen from Table 1, the maximum distribution pore size of the membrane prepared through each embodiment is in the range of about 0.15 ~ 0.4 ㎛, and excellent permeation flow rate compared to the conventional membrane used in conventional microfiltration. In particular, the membrane prepared according to Example 3 has an excellent performance in removing powder of 0.2 μm or more with an average pore size of 0.173 μm and has high permeability. As for the distribution of pores, it was confirmed that the pores of about 0.3 μm were very narrowly distributed in Example 1, and in the following case, the maximum pore size was somewhat large. However, the distribution frequency is very small and does not significantly affect the performance of the membrane. The contaminant removal ability and permeability in the membrane performance of the conventional commercial membrane are somewhat higher in contamination and lower in permeability than the membrane produced by the present invention. In particular, in the surface contamination, it was evaluated that the reproducibility of the membrane state was excellent in the case of the present invention, and that the performance of the permeability during regeneration was superior to that of the commercial membrane.

[표 1]TABLE 1

버블 포인트 압력(PSI)Bubble Point Pressure (PSI) 버블 포인트 기공 크기 (microns)Bubble point pore size (microns) 최대 분포 기공 크기(microns)Maximum distribution pore size (microns) 투과 유량(LMH)Permeate Flow Rate (LMH) Fig. No.Fig. No. 실시예 1Example 1 22.0222.02 0.3020.302 0.3000.300 12001200 1a1a 실시예 2Example 2 22.2522.25 0.2980.298 0.1660.166 950950 1b1b 실시예 3Example 3 22.1922.19 0.2990.299 0.1730.173 11001100 2a2a 실시예 4Example 4 9.389.38 0.7100.710 0.3820.382 660660 2b2b 실시예 5Example 5 18.9318.93 0.3570.357 0.1770.177 500500 -- 실시예 6Example 6 11.7111.71 0.5660.566 0.2400.240 640640 -- 실시예 7Example 7 10.2310.23 0.6490.649 0.1440.144 750750 --

실시예 8Example 8

고분자 용액의 총 중량을 기준으로, 용매로서 사용된 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 36.4 중량%(600g)에, 폴리에테르술폰(Ultrason E 6020P, BASF) 12.3 중량%(200g)와 메틸셀로솔브(MCS, KANTO) 51.3 중량%(850g)를 공기와 접촉하지 않는 조건에서 상온에서 용해시켜 안정하고 균일한 고분자 용액을 제조하였다. 그리고 나서, 55 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 180 ㎛ 인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 가열된 고분자 용액을 PET 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 조절된 습도 조절기에서 15 초 동안 50 ℃ 조건에 노출시키고, 48 ℃ 의 비용매조 내의 물에서 침적 공정을 실행하였다. 그리고 나서, 약 10 분 동안 방치한 후, 생성된 막을 약 80 ℃ 의 물로 세척하고, 80 ℃ 의 공기 중에서 건조하여 잔류 용매와 물을 제거시키고 최종적으로 막을 제조하였다.36.4 weight% (600 g) N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) used as a solvent based on the total weight of the polymer solution, 12.3 weight% (200 g) polyethersulfone (Ultrason E 6020P, BASF) and Methyl cellosolve (MCS, KANTO) 51.3% by weight (850g) was dissolved at room temperature under the condition of not in contact with air to prepare a stable and uniform polymer solution. Then, the heated polymer solution was cast on a PET nonwoven fabric using a casting knife with heating to 55 ° C. and a knife spacing of 180 μm. Immediately after casting, exposure to 50 ° C. conditions was performed for 15 seconds in a humidity controller with humidity controlled at 90% or higher, and the deposition process was carried out in water in a 48 ° C. nonsolvent. Then, after being left for about 10 minutes, the resulting membrane was washed with water at about 80 ° C., dried in air at 80 ° C. to remove residual solvent and water, and finally a membrane was prepared.

이와 같이 제조된 막 표면의 전자현미경 사진을 도 3a에 나타내었다. 실제하부의 기공 형태를 측정하기 위하여, 상기 막의 기공 크기와 분포를 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.131 ㎛이고, WBP는 35.51 psig인 것으로 측정되었다. 또한, 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 2에 나타내었다.An electron micrograph of the film surface thus prepared is shown in FIG. 3A. In order to measure the pore morphology of the lower part, the pore size and distribution of the membrane were measured using an autofirm-porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. The maximum distributed pore size was 0.131 μm and the WBP was determined to be 35.51 psig. Moreover, the average value of the pure permeability of each sample was measured on 500 mmHg vacuum conditions using the circular porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm. These measurement results are shown in Table 2.

실시예 9Example 9

실시예 8과 동일한 조성의 고분자 용액을 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 제조한 후, 30 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 180 ㎛인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 30 ℃ 의 고분자 용액을 PET 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 조절된 습도 조절기에서 20 초 동안 60 ℃ 조건에 노출시키고, 48 ℃ 에서 비용매 침적 공정을 실행하였다. 이 외의 공정은 실시예 8과 동일하게 하여 막을 제조하였다. 이와 같이 형성된 막 표면의 전자현미경 사진을 도 3b에 나타내었다. 도 3b를 통하여, 나듈라 형태의 막 형성이 진행되는 단계임을 확인할 수 있었다.Prepared by dissolving the polymer solution of the same composition as in Example 8 at room temperature under the condition of not in contact with air, and then heated to 30 ℃, using a casting knife with a knife interval of 180 ㎛ PET PET solution of the 30 ℃ Cast to nonwoven. Immediately after casting, exposure to 60 ° C. conditions for 20 seconds in a humidity controller with humidity controlled at 90% or higher and a non-solvent deposition process at 48 ° C. was performed. Other processes were the same as Example 8, and the film | membrane was manufactured. An electron micrograph of the film surface thus formed is shown in FIG. 3B. Through 3b, it was confirmed that the formation of the nadula-type film is in progress.

생성된 막의 기공 크기와 분포는 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.143 ㎛이고, WBP는 28.95 psig 이었다. 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 2에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. Maximum pore size was 0.143 μm and WBP was 28.95 psig. The average value of the pure water permeability of each sample was measured using the round porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm in 500 mmHg vacuum conditions. These measurement results are shown in Table 2.

실시예 10Example 10

실시예 8과 동일한 조성의 고분자 용액을 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 제조한 후, 30 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 170 ㎛이고 50 ℃ 를 유지하는 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 30 ℃ 의 고분자 용액을 PET 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 조절된 습도 조절기에서 25 초 동안 60 ℃ 조건에 노출시키고, 48 ℃ 에서 비용매 침적 공정을 실행하였다. 이 외의 공정은 실시예 8과 동일하게 하여 막을 제조하였다. 이와 같이 형성된 막 표면의 전자현미경 사진을 도 3c에 나타내었다. 도 3c를 통하여, 전형적이 나듈라 형태의 기공이 형성되었음을 알 수 있었다.The polymer solution having the same composition as in Example 8 was prepared by dissolving at room temperature under a condition not in contact with air, and then heated to 30 ° C., using a casting knife having a knife spacing of 170 μm and maintaining 50 ° C., at 30 ° C. The polymer solution of was cast on a PET nonwoven fabric. Immediately after casting, a humidity controller with humidity controlled at 90% or higher was exposed to 60 ° C. conditions for 25 seconds and a nonsolvent deposition process was run at 48 ° C. Other processes were the same as Example 8, and the film | membrane was manufactured. An electron micrograph of the film surface thus formed is shown in FIG. 3C. It can be seen from Figure 3c that the pores of the typical nadula form were formed.

생성된 막의 기공 크기와 분포는 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.169 ㎛이고, WBP는 32.16 psig 이었다. 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 2에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. Maximum pore size was 0.169 μm and WBP was 32.16 psig. The average value of the pure water permeability of each sample was measured using the round porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm in 500 mmHg vacuum conditions. These measurement results are shown in Table 2.

실시예 11Example 11

실시예 1과 동일한 조성의 고분자 용액을 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 제조한 후, 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 154 ㎛인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 40 ℃ 의 고분자 용액을 PET 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 조절된 습도 조절기에서 20 초 동안 20 ℃ 조건에 노출시키고, 40 ℃ 의 비용매조 내의 물에서 침적 공정을 수행하였다. 이 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 막을 제조하였다. 이와 같이 형성된 막 표면의 전자현미경 사진을 도 4에 나타내었다.The polymer solution having the same composition as in Example 1 was prepared by dissolving at room temperature under conditions not in contact with air, and then heated to 40 ° C., and the polymer solution at 40 ° C. was prepared using a casting knife having a knife spacing of 154 μm. Cast to nonwoven. Immediately after casting, the humidity controller was exposed to 20 ° C. conditions for 20 seconds in a humidity controller with a humidity of 90% or higher, and a deposition process was performed in water in a non-solvent of 40 ° C. Other processes were the same as Example 1, and the film | membrane was manufactured. An electron micrograph of the film surface thus formed is shown in FIG. 4.

생성된 막의 기공 크기와 분포는 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.217 ㎛이고, WBP는 9.16 psig 이었다. 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 2에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. Maximum pore size was 0.217 μm and WBP was 9.16 psig. The average value of the pure water permeability of each sample was measured using the round porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm in 500 mmHg vacuum conditions. These measurement results are shown in Table 2.

표 2의 결과를 보면 실시예 8, 9 및 10에 의한 막의 경우 기공의 분포가 더욱 협소하게 나타남을 알 수 있다. 본 실시예 8, 9 및 10에 의하여 만들어진 막은 도 3에서 보는 바와 같이 표면 특성이 더욱 우수하여 오염물 투과성능 테스트에서 오염도를 현저히 감소시키는 성능을 보였으며, 재생능 또한 현저히 증가함을 보였다.The results in Table 2 show that the distribution of pores is more narrow in the case of the membranes according to Examples 8, 9 and 10. As shown in FIG. 3, the membranes produced by Examples 8, 9, and 10 showed more excellent surface properties, which significantly reduced contamination in the pollutant permeability test, and also showed a remarkable increase in regeneration.

[표 2]TABLE 2

버블 포인트 압력(PSI)Bubble Point Pressure (PSI) 버블 포인트 기공 크기 (microns)Bubble point pore size (microns) 최대 분포 기공 크기 (microns)Maximum distribution pore size (microns) 투과 유량(LMH)Permeate Flow Rate (LMH) Fig. No.Fig. No. 실시예 8Example 8 36.5136.51 0.1820.182 0.1310.131 510510 3a3a 실시예 9Example 9 28.9528.95 0.2310.231 0.1430.143 590590 3b3b 실시예 10Example 10 32.1632.16 0.2080.208 0.1690.169 670670 3c3c 실시예 11Example 11 9.169.16 0.7760.776 0.2170.217 11301130 44

실시예 12Example 12

고분자 용액 총 중량을 기준으로, 용매로서 사용된 N,N-디메틸포름아마이드(DMF, BASF) 50 중량%(600g)에, 폴리에테르술폰(Ultrason E 6020P, BASF) 16.6 중량%(200g), 메틸셀로솔브(MCS, KANTO) 25 중량%(300g) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG) 8.4 중량%(100g)를 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 안정하고 균일한 고분자 용액을 제조하였다. 그리고 나서, 30 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 175 ㎛ 인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 가열된 고분자 용액을 PET 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 조절된 습도 조절기에서 20 초 동안 50 ℃ 조건에 노출시키고, 55 ℃ 의 비용매조 내의 97 중량%의 물과 3 중량%의 DMF로 이루어진 비용매 용액에서 침적 공정을 실행하였다. 그 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하여 막을 제조하였다.16.6 weight% (200 g) polyethersulfone (Ultrason E 6020P, BASF) to 50 weight% (600 g) of N, N-dimethylformamide (DMF, BASF) used as solvent, based on the total weight of the polymer solution Cellosolve (MCS, KANTO) 25% by weight (300g) and polyethylene glycol (PEG) 8.4% by weight (100g) was dissolved at room temperature under a condition not in contact with air to prepare a stable and uniform polymer solution. Then, the heated polymer solution was cast to a PET nonwoven fabric using a casting knife having a heating to 30 ° C. and a knife spacing of 175 μm. Immediately after casting, they were exposed to 50 ° C. conditions for 20 seconds in a humidity controller with a humidity of 90% or higher and the deposition process was performed in a non-solvent solution consisting of 97% by weight water and 3% by weight DMF in a 55 ° C. nonsolvent. Was executed. Other processes were carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a membrane.

생성된 막의 기공 크기와 분포를 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.684 ㎛이고, WBP는 9.52 psig인 것으로 측정되었다. 또한, 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 3에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. The maximum distributed pore size was 0.684 μm and the WBP was determined to be 9.52 psig. Moreover, the average value of the pure permeability of each sample was measured on 500 mmHg vacuum conditions using the circular porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm. The measurement results are shown in Table 3.

실시예 13Example 13

고분자 용액 총 중량을 기준으로, 용매로서 사용되는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 37.5 중량%(600g)에 폴리에테르술폰(Ultrason E 6020P, BASF) 12.5 중량%(200g), 메틸셀로솔브(MCS) 37.5 중량%(600g) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG) 12.5 중량%(200g)를 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 안정하고 균일한 고분자 용액을 제조하였다. 그리고 나서, 40 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 155 ㎛ 인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 가열된 고분자 용액을 PET 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도가 90% 이상으로 조절된 습도 조절기에서 25 초 동안 56 ℃ 조건에 노출시키고, 56 ℃ 의 비용매조 내의 95.5 중량%의 물과 4.5 중량%의 DMF로 이루어진 비용매 용액에서 침적 공정을 수행하였다. 그 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하여 막을 제조하였다.12.5 wt% (200 g) polyethersulfone (Ultrason E 6020P, BASF) in 37.5 wt% (600 g) N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) used as solvent, based on the total weight of the polymer solution 37.5 wt% (600 g) of Rosolve (MCS) and 12.5 wt% (200 g) of polyethylene glycol (PEG) were dissolved at room temperature under a condition not in contact with air to prepare a stable and uniform polymer solution. The heated polymer solution was then cast to a PET nonwoven fabric using a casting knife, heated to 40 ° C. and having a knife spacing of 155 μm. Immediately after casting, they were exposed to 56 ° C. conditions for 25 seconds in a humidity controller with humidity controlled above 90%, and the deposition process was performed in a non-solvent solution consisting of 95.5% by weight of water and 4.5% by weight of DMF in a 56 ° C. nonsolvent. Was performed. Other processes were carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a membrane.

생성된 막의 기공 크기와 분포를 버블 포인트법을 이용한 오토 펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.868 ㎛이고, WBP는 7.898 psig인 것으로 측정되었다. 또한, 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 3에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an Auto Firm-Porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. The maximum distributed pore size was 0.868 μm and the WBP was determined to be 7.898 psig. Moreover, the average value of the pure permeability of each sample was measured on 500 mmHg vacuum conditions using the circular porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm. The measurement results are shown in Table 3.

실시예 14Example 14

고분자 용액 총 중량을 기준으로, 용매로서 사용되는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 44.4 중량%(600g)에 폴리에테르술폰(Ultrason E 6020P, BASF) 14.8 중량%(200g), 메틸셀로솔브(MCS) 29.6 중량%(400g) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG) 11.2 중량%(150g)를 공기와 접촉하지 않는 조건하에서 상온에서 용해시켜 안정하고 균일한 고분자 용액을 제조하였다. 그리고 나서, 30 ℃ 로 가열하고, 나이프 간격이 155 ㎛ 인 캐스팅 나이프를 사용하여 상기 가열된 고분자 용액을 폴리에스테르 부직포에 캐스팅하였다. 캐스팅 직후, 습도를 90%로 조절한 습도 조절기에서 25 초 동안 52 ℃ 조건에 노출시키고, 52 ℃ 의 비용매조 내의 95.5 중량%의 물과 4.5 중량%의 DMF로 이루어진 비용매 용액에서 침적 공정을 수행하였다. 그 외의 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하여 막을 제조하였다.14.8 wt% (200 g) polyethersulfone (Ultrason E 6020P, BASF) in 44.4 wt% (600 g) N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) used as solvent, based on the total weight of the polymer solution 29.6 wt% (400 g) of Rhosolve (MCS) and 11.2 wt% (150 g) of polyethylene glycol (PEG) were dissolved at room temperature under a condition not in contact with air to prepare a stable and uniform polymer solution. The heated polymer solution was then cast to a polyester nonwoven using a casting knife with heating to 30 ° C. and a knife spacing of 155 μm. Immediately after casting, exposed to 52 ° C. conditions for 25 seconds in a humidity controller with a humidity of 90% and performing a deposition process in a non-solvent solution consisting of 95.5% by weight of water and 4.5% by weight of DMF in a 52 ° C. nonsolvent. It was. Other processes were carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a membrane.

생성된 막의 기공 크기와 분포를 버블 포인트법을 이용한 오토펌-포로미터(CFP-1200AEL, PMI)를 이용하여 측정하였다. 최대로 분포된 기공 크기는 0.26 ㎛이고, WBP는 12.4 psig인 것으로 측정되었다. 또한, 지름 40 mm의 원형 다공판(약 12.5㎠)을 이용하여 500 mmHg 진공 조건에서 각 시료의 순수 투과도의 평균값을 측정하였다. 이와 같은 측정 결과를 표 3에 나타내었다.The pore size and distribution of the resulting membrane were measured using an autofirm porometer (CFP-1200AEL, PMI) using the bubble point method. The maximum distributed pore size was 0.26 μm and the WBP was determined to be 12.4 psig. Moreover, the average value of the pure permeability of each sample was measured on 500 mmHg vacuum conditions using the circular porous plate (about 12.5 cm <2>) of diameter 40mm. The measurement results are shown in Table 3.

표 3은 추가적으로 첨가제를 사용함으로서 나타나는 결과를 나타낸 것이다.Table 3 shows the results obtained by using additional additives.

[표 3]TABLE 3

버블 포인트 압력(PSI)Bubble Point Pressure (PSI) 버블 포인트 기공 크기(microns)Bubble point pore size (microns) 최대 기공 크기 분포에서의 지름(microns)Microns at maximum pore size distribution 투과 유량(LMH)Permeate Flow Rate (LMH) Fig. No.Fig. No. 실시예 12Example 12 9.529.52 0.690.69 0.6840.684 14301430 -- 실시예 13Example 13 7.8987.898 0.870.87 0.870.87 710710 -- 실시예 14Example 14 12.4712.47 0.540.54 0.260.26 730730 --

전술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 비용매 유도 상전이법을 통하여 정밀여과용 미세 다공성 막을 제조하는 방법의 문제 및 한계를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 조성물 및 방법을 이용하여 기공 크기가 1 ㎛ 미만, 바람직하게는 0.5 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 ㎛ 미만의 작은 기공 분포를 갖는 미세 다공성 막을 용이하게 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 막은 다양한 필터, 습윤 투과성 역삼투막, 한외여과막, 정밀여과막 등과 같은 다양한 분야에 널리 사용이 가능하다.As described above, the present invention is to solve the problems and limitations of the method for producing a microporous membrane for microfiltration through the conventional non-solvent induced phase transition method, the pore size is 1 ㎛ using the composition and method of the present invention Microporous membranes having a small pore distribution of less than, preferably less than 0.5 μm, more preferably less than 0.3 μm can be readily prepared. Membranes prepared as described above can be widely used in various fields such as various filters, wet permeable reverse osmosis membranes, ultrafiltration membranes, microfiltration membranes, and the like.

Claims (13)

N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 또는 N,N-디메틸포름아마이드(DMF)를 용매로서 함유하고, 조성물의 총 중량을 기준으로, 10 내지 30 중량%의 폴리에테르술폰, 1 내지 58 중량%의 메틸셀로솔브(MCS) 및 여분의 양에 해당하는 상기 용매를 포함하는 정밀여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막 제조용 조성물.N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent, 10 to 30% by weight of polyethersulfone, 1 to 58, based on the total weight of the composition A composition for preparing a microporous polyether sulfone membrane for microfiltration comprising a weight percent methyl cellosolve (MCS) and the solvent corresponding to the excess amount. 제 1 항에 있어서, 최종 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 30 중량%의 폴리에틸렌글리콜 또는 0 내지 13 중량%의 글리세롤을 추가적으로 포함하는 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막 제조용 조성물.The composition of claim 1, further comprising 0 to 30% by weight of polyethylene glycol or 0 to 13% by weight of glycerol based on the total weight of the final composition. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜의 분자량이 1,000 내지 35,000 범위인 정밀여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막 제조용 조성물.The composition of claim 2, wherein the polyethylene glycol has a molecular weight in the range of 1,000 to 35,000. (1) 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 또는 N,N-디메틸포름아마이드(DMF)을 사용하고, 고분자 용액의 총 중량을 기준으로, 10 내지 30 중량%의 폴리에테르술폰, 1 내지 58 중량%의 메틸셀로솔브(MCS) 및 여분의 양에 해당하는 상기 용매를 혼합시킴으로써 고분자 용액을 제조하는 단계,(1) 10 to 30% by weight of polyethersulfone, based on the total weight of the polymer solution, using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent Preparing a polymer solution by mixing 1 to 58% by weight of methyl cellosolve (MCS) and the solvent corresponding to the excess amount, (2) 상기 고분자 용액을 지지체에 도포하는 단계,(2) applying the polymer solution to a support, (3) 소정의 온도에서 소정의 습도를 함유하는 공기와 접촉시킴으로써 상기고분자 용액으로 도포된 표면의 상분리를 유도하여 막 표면에 미세 기공을 형성시키는 단계,(3) inducing phase separation of the surface coated with the polymer solution by contacting with air containing a predetermined humidity at a predetermined temperature to form fine pores on the membrane surface, (4) 비용매 용액으로서 물을 사용하여 비용매조 내에서 침적 공정을 수행하여 상기 고분자 용액으로 도포된 표면을 겔화시키는 단계, 및(4) performing a deposition process in the nonsolvent using water as the nonsolvent solution to gel the surface coated with the polymer solution, and (5) 상기 겔화된 표면을 세척하고, 공기중에서 건조시켜 잔류하는 용매, 첨가제 및 물을 제거하는 단계를 포함하는 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰막 제조방법.(5) washing the gelled surface and drying in air to remove residual solvents, additives and water. 제 4 항에 있어서, 상기 제 (1) 단계의 고분자 용액 제조시에, 최종 고분자 용액의 총 중량을 기준으로, 0 내지 30 중량%의 폴리에틸렌글리콜 또는 0 내지 13 중량%의 글리세롤을 추가적으로 첨가하여 혼합함으로써 고분자 용액을 제조하여 수행하는 방법.The method according to claim 4, wherein in the preparation of the polymer solution of step (1), 0-30 wt% polyethylene glycol or 0-13 wt% glycerol is additionally added and mixed based on the total weight of the final polymer solution. Thereby to produce a polymer solution. 제 4 항에 있어서, 상기 (2) 단계를 -10 ~ 100 ℃의 온도 범위에서 수행하는 방법.The method of claim 4, wherein step (2) is carried out at a temperature range of -10 to 100 ℃. 제 4 항에 있어서, 상기 (2) 단계를, 상기 고분자 용액을 80 ~ 250㎛ 두께로 지지체에 도포하여 수행하는 방법.The method of claim 4, wherein the step (2) is performed by applying the polymer solution to a support having a thickness of 80 to 250 µm. 제 7 항에 있어서, 상기 (2) 단계를, 원하는 두께 범위의 나이프 간격을 갖는 캐스팅 나이프를 사용하거나, 롤 캐스팅(roll coating) 또는 원 사이드 딥-코팅(one side dip-coating) 방법을 사용하여 고분자 용액을 지지체에 도포하여 수행하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the step (2) is performed using a casting knife having a knife spacing in a desired thickness range, or using a roll coating or one side dip-coating method. The method is carried out by applying a polymer solution to a support. 제 4 항에 있어서, 상기 제 (3) 단계를 온도 20 ~ 100 ℃, 상대습도 70 ~ 100% 하의 공기 중에 0 ~ 3 분 동안 노출시킴으로써 수행하는 방법.5. The method according to claim 4, wherein the step (3) is performed by exposing to air for 0 to 3 minutes at a temperature of 20 to 100 ° C and a relative humidity of 70 to 100%. 제 4 항에 있어서, 상기 제 (4) 단계를 비용매의 총 중량을 기준으로, 95 중량% 이상의 물과 5 중량% 이하의 N,N-디메틸포름아마이드(DMF)를 함유하는 비용매 용액을 사용하여 수행하는 방법.The non-solvent solution of claim 4, wherein the step (4) is performed based on the total weight of the non-solvent, the non-solvent solution containing not less than 95% by weight of water and not more than 5% by weight of N, N-dimethylformamide (DMF). How to do it using. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어는 한 항에 따른 조성물을 사용하여 제조되거나, 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되고, 기공 크기가 0.01 ~ 1 ㎛ 이고, 순수 투과 유속이 500 ~ 1400 LMH 인 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막.The fish of claims 1 to 3 is prepared using the composition according to claim 1, or is prepared by the method according to claim 4, having a pore size of 0.01 to 1 μm and a pure permeate flow rate. Microporous polyethersulfone membrane for microfiltration, which is 500-1400 LMH. 제 11 항에 있어서, 기공 크기가 0.5 ㎛ 미만인 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막.12. The microporous polyethersulfone membrane for microfiltration of claim 11, wherein the pore size is less than 0.5 μm. 제 11 항에 있어서, 기공 크기가 0.3 ㎛ 미만인 정밀 여과용 미세 다공성 폴리에테르술폰 막.12. The microporous polyethersulfone membrane for microfiltration of claim 11, wherein the pore size is less than 0.3 μm.
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