KR20050055274A - New membrane materials and their preparation process for the separation of volatile organic compounds(vocs) - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기화합물 분리, 회수용 고분자 복합막과 이의 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 폴리실록산계 고분자의 실란기와, 친유성기의 측쇄를 가지는 폴리아세틸렌계 고분자의 이중결합이 하이드로 실릴화 반응으로 가교되어, 복합막으로 사용시 막의 손상이나 지지체와의 박리현상이 개선됨과 동시에 투과성능과 기계적 강도가 향상되어 석유화학, 주유소/저유소, 도장/인쇄/세탁소의 휘발성 유기증기 회수, 폐수 내의 유기용매의 회수 등의 분리가 요구되는 여러 산업 분야에 광범위하게 사용될 수 있는 유기화합물 분리, 회수용 고분자 복합막과 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer composite membrane for separating and recovering an organic compound and a method for preparing the same, and more specifically, a double bond of a polyacetylene-based polymer having a side chain of a siloxane group and a lipophilic group is hydrosilylation reaction. Cross-linking to improve membrane damage and peeling from the support when used as a composite membrane, and improve permeation performance and mechanical strength to recover volatile organic vapors in petrochemical, gas station / oil storage, painting / printing / laundry, and organic solvents in wastewater. The present invention relates to a polymer composite membrane for separating and recovering an organic compound that can be widely used in various industrial fields requiring separation such as recovery and a manufacturing method thereof.

Description

유기화합물 분리, 회수용 고분자 신규 복합막과 이의 제조방법{New Membrane Materials and their Preparation Process for the Separation of Volatile Organic Compounds(VOCs)} New Membrane Materials and their Preparation Process for the Separation of Volatile Organic Compounds (VOCs)

본 발명은 유기화합물 분리, 회수용 고분자 복합막과 이의 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 폴리실록산계 고분자의 실란기와, 부피가 크고 친유성기의 측쇄를 가지는 폴리아세틸렌계 고분자의 이중결합이 하이드로 실릴화 반응으로 가교되어, 복합막으로 사용시 막의 손상이나 지지체와의 박리현상이 개선됨과 동시에 투과성능과 기계적 강도가 향상되어 석유화학, 주유소/저유소, 도장/인쇄/세탁소의 휘발성 유기증기 회수, 폐수 내의 유기용매의 회수 등의 분리가 요구되는 여러 산업 분야에 광범위하게 사용될 수 있는 유기화합물 분리, 회수용 고분자 복합막과 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer composite membrane for separating and recovering an organic compound and a method for preparing the same, and more particularly, a double bond of a silane group of a polysiloxane polymer and a polyacetylene polymer having a side chain of a bulky and lipophilic group is hydrolyzed. Crosslinked by the silylation reaction to improve membrane damage or peeling with the support when used as a composite membrane, and also improve permeability and mechanical strength to recover volatile organic vapor from petrochemical, gas station / reservoir, painting / printing / laundry and wastewater The present invention relates to a polymer composite membrane for separating and recovering organic compounds that can be widely used in various industrial fields requiring separation of organic solvents and the like, and a method of manufacturing the same.

일반적으로 휘발성 유기화합물(VOCs, volatile organic compounds)이란 석유화학공장, 정유공장, 도료공장, 인쇄공장, 세탁공장, 정밀화학공장 등의 제조공정 및 저장시설로부터 발생되며, 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되고 대기 중에서 질소 화합물들과 광화학반응을 일으켜 광화학 스모그를 유발시키는 물질로 대기 중의 오존층을 파괴하고 인체에 아주 유해한 물질로 알려져 있다. In general, volatile organic compounds (VOCs) are generated from manufacturing processes and storage facilities of petrochemical plants, oil refineries, paint plants, printing plants, laundry plants, and fine chemical plants. It is a substance that causes photochemical smog by causing photochemical reaction with nitrogen compounds in the atmosphere and destroys the ozone layer in the atmosphere and is known as a very harmful substance to the human body.

최근 인구의 증가와 산업의 발전에 따라 이러한 휘발성 유기화합물(증기 및 용매)의 대량 배출로 지구온실화 기체가 증가하며, 이로 인하여 세계 곳곳에서 기후변화에 따른 환경피해가 속출하고, 생태계의 파괴가 심각해지면서 지구 온난화 방지 및 환경오염에 대한 관심이 고조되고 있다. 이에 따라 미국과 EU국가, 일본, 캐나다 등 선진국 등에서는 각종 제품의 생산에서부터 판매에 이르기까지 발생되는 환경오염물질의 발생 현황과 처리 기술에 대한 연구를 집중적으로 수행하고 있다. With the recent increase in population and the development of industry, global greenhouse gas has increased due to the large amount of volatile organic compounds (steam and solvent), which causes environmental damage caused by climate change in many parts of the world and destroys ecosystems. As it is getting worse, there is a growing interest in preventing global warming and environmental pollution. Accordingly, the United States, EU countries, Japan, Canada, and other developed countries are intensively researching the generation status and treatment technology of environmental pollutants generated from production to sales of various products.

유럽자유무역연합(EFTA)은 2000년까지 기준년도(대부분 1980년 또는 1988년)에 대해 30% 이상의 휘발성 유기화합물(VOCs) 배출량 감축을 약속하고 유럽은 2007년에 60% 저감, 2010년까지 70% 저감 목표를 위한 실행 계획을 추구하고 있다. 범세계적으로 추진되는 우루과이라운드에 의한 무역과 환경규제의 강화와 함께 국제 표준화기구(ISO) 환경기술위원회에 의해 ISO가 인증하는 환경마크에 대해 기준이 미달되면 수출이 막히게 되므로 많은 환경공해 물질을 방출하는 기존의 공정에서는 심각한 문제를 가지고 있다. 또한 미국은 대부분의 주에서, 그리고 스위스가 1989년, 스웨덴이 1990년, 독일이 1991년에 각각 주유시 휘발유의 회수를 법규화 하였으며, 국내에서도 이러한 유기화합물의 규제 및 회수에 대한 법적인 규제가 최근에 완성되었다. 이러한 규제를 배경으로 유기용매의 분리회수에 대한 환경플랜트의 시장은 2001년도 기준으로 전 세계 수요가 대략적으로 100억불 정도에 이르고 있다.The European Free Trade Association promises to reduce emissions of volatile organic compounds (VOCs) by 30% or more in the base year (mostly 1980 or 1988) by 2000, and in Europe by 60% in 2007 and 70 by 2010. Pursuing an action plan for the% reduction target. In addition to strengthening trade and environmental regulations by the Uruguay Round, which is promoted around the world, exports are blocked when standards are not met for ISO-certified environmental marks by the International Organization for Standardization (ISO) Environmental Technology Committee. There is a serious problem in the existing process. In the United States, most states, Switzerland in 1989, Sweden in 1990 and Germany in 1991 regulated the recovery of gasoline when refueling. Was completed. Against this backdrop, the environmental plant market for separation of organic solvents has a global demand of approximately $ 10 billion as of 2001.

이러한 휘발성 유기물을 대기나 물 속에서 처리하는 방법으로 흡착법, 흡수, 냉각 응축법, 산화법, 막을 통한 증기투과법 및 투과증발법 등의 회수법이 있으며, 각각의 기술들은 안전성, 성능, 조작비용, 장치비 등에 대해 장단점을 가지고 있다. The volatile organics are treated in the air or in water by adsorption, absorption, cooling condensation, oxidation, vapor permeation through membrane and permeation evaporation. It has advantages and disadvantages for equipment cost.

대기 중의 유기증기의 회수에 있어 흡착법은 유기증기의 흡착, 탈착에 필요한 진공/가압펌프의 추가설치 및 흡착탑 등의 장치규모가 크고, 흡착열에 의한 폭발의 위험성이 높으며, 실제 배출 가스의 올레핀 농도가 높은 경우 에너지 소모가 많아 현장에 적용하기 어렵다. 흡수법은 재생 및 소각과정에서 새로운 오염물질이 발생되는 문제가 있으며, 냉각 응축법은 저온으로 냉각을 하므로 에너지 소모가 매우 많으며 유기증기의 농도가 낮으면 사용이 안되는 단점을 가진다. 또한, 폐수내의 유기물을 산화시키는 방법은 장치의 규모가 크고 에너지가 많이 드는 단점을 가진다. In the recovery of organic vapor in the air, the adsorption method has a large scale such as additional installation of vacuum / pressurization pump and adsorption tower for adsorption and desorption of organic vapor, high risk of explosion due to adsorption heat, and actual olefin concentration of exhaust gas. Higher energy consumption is difficult to apply to the site. Absorption method has a problem that new pollutants are generated during the regeneration and incineration process, the cooling condensation method is cooled to a low temperature because the energy consumption is very high, the organic vapor has a disadvantage that can not be used when the concentration of organic vapor is low. In addition, the method of oxidizing the organic matter in the waste water has the disadvantage that the apparatus is large and energy-intensive.

그러나, 막 분리기술은 올레핀만을 질소로부터 선택적으로 통과시킬 수 있는 고무상 고분자의 특징을 이용하여 기존장치에 막과 응축기만을 간단히 설치함으로써, 유기화합물을 효과적으로 회수할 수 있기 때문에 시설규모/투자비에서 가장 저렴할 뿐만 아니라 2차 오염원을 방출하지 않으며 회수된 고가의 유기물의 재사용이 가능한 친환경적 공정이므로 에너지 절약에 의한 온실기체의 저감, 환경오염 방지에 대한 인식이 갈수록 높아지는 현 시점에서 환경 및 에너지에 기반을 둔 가장 적합한 공정이라 할 수 있다. However, membrane separation technology uses rubber-like polymers that can selectively pass only olefins from nitrogen. By simply installing membranes and condensers in existing equipment, organic compounds can be recovered effectively. As it is inexpensive and does not emit secondary pollutants and is an eco-friendly process that can reuse the expensive organic materials recovered, it is based on the environment and energy at the present time when awareness of the reduction of greenhouse gases by energy saving and prevention of environmental pollution is increasing. It is the most suitable process.

이러한 휘발성 유기 증기를 질소, 공기, 물 등으로부터 고분자막을 통해 분리 회수하는 증기 투과(Vapor Permeation) 및 투과증발 막 분리 공정은 20여 년의 비교적 짧은 역사를 가지고 있다. 이에 따라 환경에 대한 인식이 앞서 있는 미국, 독일, 일본을 중심으로 활발히 연구가 이루어져 왔으며, 특히 미국의 MTR사는 이러한 유기용매 함유 배가스 및 폐수를 처리할 수 있는 막의 분리 공정을 상업화[Journal of Membrane Science, 1987, 31, 259-271, Journal of Membrane Science, 1998, 151, 55-62]시켜 전 세계에 활발히 보급시키고 있다. 일본의 Nitto Denko사[Polymer Journal, 1991, 23(5), 491-499]와 독일의 GKSS사 등도 비슷한 연구를 통해 주유소 등에서 발생되는 파라핀계 가솔린 증기의 회수, 도장/세탁/화학 산업, 정밀화학공정 등의 휘발성 유기용매를 위한 막 분리 플랜트의 상업화를 시도하고 있다.  Vapor permeation and pervaporation membrane separation processes for separating and recovering these volatile organic vapors from nitrogen, air, and water through a polymer membrane have a relatively short history of more than 20 years. Accordingly, research has been actively conducted in the United States, Germany, and Japan, where environmental awareness is advanced. In particular, MTR in the United States has commercialized a membrane separation process capable of treating such organic solvent-containing flue gas and wastewater. [Journal of Membrane Science , 1987, 31, 259-271, Journal of Membrane Science, 1998, 151, 55-62]. Nitto Denko of Japan [Polymer Journal, 1991, 23 (5), 491-499] and GKSS of Germany have conducted similar research to recover paraffinic gasoline vapors generated at gas stations, painting / laundry / chemical industry, and fine chemicals. Attempts to commercialize membrane separation plants for volatile organic solvents such as processes.

막 분리 공정의 효율은 막소재의 선택투과성에 크게 좌우되므로 우수한 막소재의 개발은 아주 중요하다. 이러한 증기투과 공정에 사용되는 막 소재는 자유부피가 크고 탄화수소계 증기에 대한 친화성이 높은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, 이하 'PDMS'라 함)막이 상업적으로 많이 이용되고 있다. 그러나, 현재까지의 연구결과를 보면, 폴리실록산계 고분자막의 경우 유기용매의 농도가 높아지는 경우 지나친 팽윤이나 지지체와의 박리현상이 생겨 사용공정에 세심한 주의를 하지 않으면 막의 손상이 발생하는 것으로 알려진다. 이에 따라 새로운 막재료에 대한 연구가 진행되었으며 불소계 단량체를 부가하여 유기용매에 대한 안정성이 높은 화학구조의 도입하는 연구가 진행되었으나 아직 막의 팽윤에 따른 문제점을 해결하지 못하고 있다. Since the efficiency of the membrane separation process is highly dependent on the permeability of the membrane material, the development of a superior membrane material is very important. As the membrane material used in the vapor permeation process, polydimethylsiloxane (hereinafter referred to as 'PDMS') membrane having a large free volume and high affinity for hydrocarbon-based vapor is commonly used. However, according to the results of the present study, polysiloxane-based polymer membranes are known to cause excessive swelling or delamination with the support when the concentration of the organic solvent is increased, and damage to the membrane is caused without careful attention to the use process. As a result, research into new membrane materials has been conducted, and studies of introducing chemical structures having high stability to organic solvents by adding fluorinated monomers have been conducted, but problems with membrane swelling have not been solved yet.

이와 함께 새로운 초유리상(super-glassy)고분자인 폴리아세틸렌계 막재료에 관심이 집중[미국특허 제6,879,431호, 미국특허 제5,688,307호]되고 있는데, 즉 폴리트리메틸실릴프로핀 또는 폴리메틸펜틴[Journal of Membrane Science 1996, 121, 243-250]등 막소재의 경우 커다란 자유부피 및 유기용매친화성으로 인해 유기물/기체 또는 유기물/물의 선택도가 아주 높고 투과특성도 아주 높은 것[Journal of Membrane Science 2001, 186, 205-217]으로 알려졌지만, 사용시간에 따른 투과특성의 급격한 감소[Macromolecular 2000, 33, 3747-3751]와 기계적 강도가 약화되는 문제가 발생하는 것으로 알려진다. In addition, attention has been focused on polyacetylene-based membrane materials, which are new super-glassy polymers (US Pat. No. 6,879,431, US Pat. No. 5,688,307), that is, polytrimethylsilylpropine or polymethylpentine [Journal of Membrane Science 1996, 121, 243-250] has high selectivity for organic matter / gas or organic matter / water due to large free volume and organic solvent affinity and very high permeability [Journal of Membrane Science 2001, 186, 205-217, but it is known that there is a sudden decrease in the permeation characteristics with time of use [Macromolecular 2000, 33, 3747-3751] and weak mechanical strength.

이에 따라 이러한 문제를 해결하고자 아세틸렌에 플로로알킬그룹을 도입[Journal of Applied Polymer Science, 1991, 34, 1227-1232]하여 중합을 하거나 불소표면처리를 하는 방법[Gas Sep. Purif., 1888, 2, 162-174], 다분기(hyperbranched)를 가진 폴리아세틸렌과 비스아크릴 아자이드(bisacryl azide)의 도입을 통한 가교[Journal of Polymer Science, Part B, 1998, 36, 959-068], 폴리아세틸렌계의 고분자소재의 메틸기에 폴리실록산 아민기를 그라프트시키거나, PDMS 막소재에 하이드록시기를 말단에 가진 PDMS막을 복합시키는 막을 개발하는 연구가 이루어졌는데[Membrane Journal, Korea. 1999, 9(2), 114-125; Journal of Applied Polymer Science 1994, 53, 317], 이에 따라 막투과 특성의 시간에 따른 안정성의 문제를 해결하고 있지만 아직 상업화에는 적용되지 못하고 있다. Accordingly, in order to solve this problem, a fluoroene group is introduced into acetylene [Journal of Applied Polymer Science, 1991, 34, 1227-1232] to polymerize or fluorine surface treatment [Gas Sep. Purif., 1888, 2, 162-174], cross-linking through the introduction of hyperbranched polyacetylene and bisacryl azide [Journal of Polymer Science, Part B, 1998, 36, 959- [68], a study was conducted to develop a membrane for grafting a polysiloxane amine group to a methyl group of a polyacetylene-based polymer material or a composite of a PDMS membrane having a hydroxyl group at the end of a PDMS membrane material [Membrane Journal, Korea. 1999, 9 (2), 114-125; Journal of Applied Polymer Science 1994, 53, 317], thereby solving the problem of stability of the membrane permeability over time, but has not yet been applied to commercialization.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 종래의 폴리실록산계 고분자막의 지나친 팽윤으로 인한 지지체와의 박리현상 및 폴리아세틸렌계 고분자막의 장시간 사용시의 투과성능 저하 등의 문제를 개선하기 위하여 연구 노력한 결과, 폴리실록산계 고분자의 실란기와 친유성기의 측쇄를 가진 폴리아세틸렌계 고분자의 이중결합이 하이드로실릴화 반응으로 가교되어, 막의 손상이나 박리현상과 동시에 투과성능과 기계적 강도 문제를 개선할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have tried to improve the problems such as peeling phenomenon with the support due to excessive swelling of the conventional polysiloxane-based polymer membrane, and degradation of the permeation performance during long-term use of the polyacetylene-based polymer membrane, the silane of the polysiloxane-based polymer The double bond of the polyacetylene-based polymer having the side chain of the group and the lipophilic group is crosslinked by the hydrosilylation reaction, and the present invention has been completed to realize that it is possible to improve the permeability and mechanical strength problems as well as damage or peeling of the membrane. .

따라서, 본 발명은 막의 손상 및 박리현상 등의 안정성이 개선됨과 동시에 투과성능과 기계적 강도가 향상된 신규한 고분자 복합막을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel polymer composite membrane having improved permeability and mechanical strength while improving stability such as damage and peeling of the membrane.

본 발명은 고분자 복합소재가 가교 결합된 형태의 고분자 복합막에 있어서,The present invention is a polymer composite membrane cross-linked polymer composite material,

폴리실록산계 고분자의 실란기와, 친유성기의 측쇄를 가진 폴리아세틸렌계 고분자의 이중결합이 하이드로 실릴화 반응으로 가교되어 있는 고분자 복합막에 그 특징이 있다.The polymer composite membrane is characterized in that a double bond of a silane group of a polysiloxane polymer and a polyacetylene polymer having a side chain of a lipophilic group is crosslinked by a hydrosilylation reaction.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 종래의 폴리실록산계 고분자 복합막과 폴리아세틸렌계 고분자 복합막 각각이 가지는 여러 단점을 해결하기 위해 폴리실록산계 고분자와, 소수성의 경직된 주쇄구조와 측쇄를 동시에 가져 자유부피가 크고, 유기용매에 대하여 친화성이 높아 유기 화합물을 공기나 물보다 잘 투과시키는 특성을 가지는 폴리아세틸렌 고분자를 특정 비율로 혼합하여 하이드로 실릴화 반응으로 가교시킴으로써, 상기 폴리아세틸렌계 고분자의 시간 경과에 따른 투과도 감소를 보완과 동시에 상기 폴리실록산계 고분자가 형성하는 체인의 과도한 팽윤에 따른 막의 손상 및 박리 현상이 해결되어 대기 및 수질내의 휘발성 유기증기와 유기 용매에 대한 분리특성이 우수한 새로운 고분자 복합막 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has a polysiloxane-based polymer, a hydrophobic rigid main chain structure and a side chain simultaneously to solve various disadvantages of the conventional polysiloxane-based polymer composite film and the polyacetylene-based polymer composite film. By mixing polyacetylene polymer having a high affinity and having the property of permeating organic compounds better than air or water at a specific ratio and crosslinking by hydrosilylation reaction, it is possible to compensate for the decrease in permeability of the polyacetylene-based polymer over time. It is to provide a novel polymer composite membrane and a method for preparing the same, which have excellent separation properties for volatile organic vapors and organic solvents in the air and water by solving the damage and peeling of the membrane due to excessive swelling of the chain formed by the polysiloxane-based polymer.

본 발명은 폴리실록산계 고분자의 실란(Si-H) 그룹과 친유성기 측쇄를 가진 폴리아세틸렌 고분자의 이중결합이 하이드로 실릴화 반응으로 가교된 신규한 고분자 복합막에 그 특징이 있다. 상기 실란 그룹과 이중결합의 가교반응으로 기존의 폴리실록산계 고분자를 단독으로 사용하는 경우 발생되는 유기용매에 대한 실란기의 팽윤으로 인한 막의 박리현상이 저하되어 막의 안전성 및 기계적 강도를 향상시킴과, 동시에 상기 경직된 구조인 폴리아세틸렌 고분자의 측쇄에 친유성기를 가진 것으로 선택 사용하여 고분자의 자유부피가 아주 큰 초유리상 고분자의 구조를 형성하고 이에 따라 공기나 물보다 부피가 훨씬 큰 유기화합물의 확산 저항이 적어지게 되어 용해도가 큰 유기화합물의 투과성을 크게 향상시키는 특성을 보인다. The present invention is characterized by a novel polymer composite membrane in which a double bond of a silane (Si-H) group of a polysiloxane polymer and a polyacetylene polymer having a lipophilic group side chain is crosslinked by a hydrosilylation reaction. The crosslinking reaction between the silane group and the double bond reduces the delamination of the membrane due to swelling of the silane group with respect to the organic solvent generated when the existing polysiloxane polymer is used alone, thereby improving the safety and mechanical strength of the membrane. By using a lipophilic group in the side chain of the polyacetylene polymer, which is a rigid structure, it forms a structure of a super glass polymer having a very large free volume of the polymer, and thus has a low diffusion resistance of an organic compound having a much larger volume than air or water. As a result, the solubility of organic compounds having high solubility is greatly improved.

본 발명에 사용된 폴리실록산계 고분자는 공지된 것이 사용될 수 있으며, 가교성능과 가격 경쟁력적인 면에서 바람직하기로는 폴리하이드로메틸실란을 사용하는 것이 좋다. 그러나, 만약 부분적으로 실란기가 치환된 고분자를 사용하는 경우에는 기교반응이 적게 일어나므로 본 발명에서 목적으로 하는 효과를 얻을 수 없으므로 바람직하지 못하다.As the polysiloxane-based polymer used in the present invention, a known one may be used, and polyhydromethylsilane is preferably used in terms of crosslinking performance and cost competitiveness. However, if the use of a polymer partially substituted with a silane group is less preferable because the cross-linking reaction is less likely to achieve the desired effect in the present invention.

상기 폴리실록산계 고분자와 하이드로실릴화 반응을 수행하는 폴리아세틸렌계 고분자는 유기용매에 대한 친화성인 큰 측쇄를 가진 것을 사용할 수 있으며, 상기 측쇄는 경직된 폴리아세틸렌을 팽창시키는 특성을 가져 유기용매의 대한 높은 용해도와 낮은 확산저항을 보여 물이나 공기보다 유기용매를 선택적으로 투과시키는 효과를 보인다. 이러한 폴리아세틸렌계 고분자는 다양한 종류가 있지만 제조가 용이하고 유기용매에 대한 친화성이 높은 구성된 예를 들면 (폴리)트리메틸실릴프로핀, (폴리)메틸펜틴 또는 이들의 공중합체를 사용할 수 있다. The polyacetylene-based polymer that performs the hydrosilylation reaction with the polysiloxane-based polymer may be one having a large side chain that is affinity for the organic solvent, and the side chain has the property of expanding the rigid polyacetylene to have high solubility in the organic solvent. It shows low diffusion resistance and selective permeation of organic solvents rather than water or air. Such polyacetylene-based polymers may be of various types, but may be easy to manufacture and have high affinity for organic solvents, for example, (poly) trimethylsilylpropine, (poly) methylpentine or copolymers thereof.

상기한 폴리실록산계 고분자와 폴리아세틸렌계 고분자는 30 ∼ 70 중량% : 30 ∼ 70 중량% 비율로 사용하며, 상기 폴리실록산계 고분자의 사용량이 70 중량%를 초과하는 경우에는 유기용매에 대한 팽윤으로 막의 박리 현상이 심하게 발생하며, 폴리아세틸렌계 고분자가 70 중량%를 초과하는 경우에는 투과특성 및 기계적 강도의 저하가 뚜렷이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 상기한 특정의 범위로 사용하여야 목적에 부합하는 효과를 얻을 수 있다.The polysiloxane-based polymer and the polyacetylene-based polymer are used in a ratio of 30 to 70% by weight: 30 to 70% by weight, and when the amount of the polysiloxane-based polymer exceeds 70% by weight, the membrane is peeled off by swelling with an organic solvent. The phenomenon occurs severely, and when the polyacetylene-based polymer exceeds 70% by weight, there is a problem that the degradation of the permeation characteristics and the mechanical strength is obvious. Therefore, the present invention should be used in the specific range described above to obtain the effect to meet the purpose.

한편, 본 발명에 따른 고분자 복합막의 제조방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.On the other hand, it will be described in more detail the manufacturing method of the polymer composite membrane according to the present invention.

먼저, 비점이 30 ∼ 130 ℃인 유기용매에, 상기의 폴리실록산계 고분자와 부피가 크고 친유성기 측쇄를 가진 폴리아세틸렌계 고분자를 용해시켜 혼합 고분자 용액을 제조한다. 상기 유기용매는 본 발명에서 사용되는 두 성분을 녹이면서 화학적인 반응은 하지 않아야 하며, 복합막의 제조시에 코팅이 쉬게 이루어지기 위해서는 30 ∼ 100 ℃의 낮은 비점을 가진 것을 사용하는 것이 좋다. 일반적으로 많이 사용되는 톨루엔이나 자일렌의 경우에는 비점이 높아 연속코팅 시에 가교반응이 쉽게 일어나지 않으므로 바람직하지 못하다. 이러한 유기용매의 예를 들면 헥산, 사이클로헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 펜탄 및 헵탄 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.First, a mixed polymer solution is prepared by dissolving a polysiloxane-based polymer and a polyacetylene-based polymer having a bulky and lipophilic group side chain in an organic solvent having a boiling point of 30 to 130 ° C. The organic solvent should not be chemically reacted while dissolving the two components used in the present invention, it is preferable to use a low boiling point of 30 ~ 100 ℃ in order to make the coating easy during the production of the composite film. In general, toluene or xylene, which are frequently used, is not preferable because the crosslinking reaction does not easily occur during continuous coating. For example, one or two or more selected from hexane, cyclohexane, dichloromethane, dichloroethane, pentane and heptane can be used.

다음으로 상기 혼합 고분자 용액에 백금촉매를 질소분위기 하에서 첨가하여 다공성 지지체 위에 코팅한다. 상기 백금촉매는 하이드로실릴화 반응에 가장 보편적으로 사용되는 촉매로 이는 두 혼합 성분에 대하여 1 ∼ 2 중량% 정도로 사용하는 것이 좋다. 본 발명에서 제조되는 복합막은 공지의 폴리설폰 또는 폴리이서아미드 등의 다공성 지지체 위에 박막 코팅하는 것으로, 평형, 중공사형, 튜브형 또는 판틀형 등의 형태를 가질 수 있다.Next, a platinum catalyst is added to the mixed polymer solution under a nitrogen atmosphere to coat the porous support. The platinum catalyst is the most commonly used catalyst for hydrosilylation, and it is preferable to use about 1-2 wt% of the two mixed components. The composite membrane prepared in the present invention is a thin film coating on a porous support such as known polysulfone or polyisamide, and may have a form such as an equilibrium, hollow fiber, tubular, or plate shape.

마지막으로, 상기 코팅된 다공성 지지체를 상온에서 천천히 용매를 휘발시킨 후, 100 ∼ 120 ℃에서 1 ∼ 2 시간 동안 가교하여 고분자 복합막을 제조한다. 본 발명에서 사용된 유기용매는 비점이 낮아 상기 온도에서 가교가 형성됨과 동시에 거의 제거된다.Finally, the coated porous support is slowly volatilized at room temperature, and then crosslinked at 100 to 120 ° C. for 1 to 2 hours to prepare a polymer composite membrane. The organic solvent used in the present invention has a low boiling point and is almost removed at the same time as crosslinking is formed at the above temperature.

상기 과정으로 제조된 고분자 복합막은 종래의 단점이 많은 두 복합막을 화학반응에 의해 가교시켜 이를 지지체에 코팅하여 고분자 복합막을 제조하고, 이를 공지의 유기 화합물을 분리, 회수하는 시스템에 장착함으로써, 복합막의 손상과 지지체와의 박리 현상 등의 안정성 문제, 유기화합물의 투과성 및 복합막의 기계적 강도를 향상시켜 석유화학, 주유소/저유소, 도장/인쇄/세탁소의 휘발성 유기증기회수, 폐수 내의 유기용매의 회수 등의 분리가 요구되는 여러 산업 분야에 광범위하게 사용될 수 있다.The polymer composite membrane prepared by the above process is cross-linked two composite membranes having many conventional disadvantages by chemical reaction and coated on the support to produce a polymer composite membrane, and then mounted in a system for separating and recovering a known organic compound, Stability problems such as damage and peeling from the support, organic compound permeability and mechanical strength of the composite membrane are improved to improve petrochemical, gas station / reservoir, volatile organic vapor recovery of coating / printing / laundry and recovery of organic solvent in waste water. It can be widely used in many industrial fields where separation is required.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명 이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are not intended to limit the present invention.

실시예 1Example 1

폴리트리메틸실릴프로핀과 폴리하이드로메틸실록산을 각각 30/70 중량%비(a), 50/50 중량%비(b), 70/30 중량%비(c)로 100 g을 만든 후, 1000 g의 메틸렌 디클로라이드(MC)에 같이 녹였다. 상기 녹인 용액을 고르게 교반을 한 후, 다시 백금촉매를 상기 혼합물의 1% 만큼 집어넣고 질소가스 분위기속에서 교반하였다. 그 후 다공성 폴리설폰 지지체 위에 두께 5 ㎛로 코팅을 한 후 용매를 상온에서 천천히 12시간 동안 휘발시켰다. 그 후 이를 120 ℃의 고온에서 1시간 동안 유지시켜 가교반응을 완성시켜 고분자 복합막을 제조하였다.100 g of polytrimethylsilylpropine and polyhydromethylsiloxane were prepared in 30/70 wt% ratio (a), 50/50 wt% ratio (b) and 70/30 wt% ratio (c), respectively, and then 1000 g. In methylene dichloride (MC). After the dissolved solution was stirred evenly, platinum catalyst was added again by 1% of the mixture and stirred in a nitrogen gas atmosphere. Thereafter, the coating was coated with a thickness of 5 μm on the porous polysulfone support, and the solvent was slowly volatilized at room temperature for 12 hours. Then, this was maintained at a high temperature of 120 ℃ for 1 hour to complete the crosslinking reaction to prepare a polymer composite membrane.

상기 각각의 고분자 복합막을 헥산에 녹여 팽윤실험을 수행하였으며, 그 결과 팽윤도가 100%였으며, 이로써 상기 가교반응이 성공적으로 일어났음을 확인할 수 있었다. Swelling experiments were performed by dissolving each polymer composite membrane in hexane, and as a result, the degree of swelling was 100%, thereby confirming that the crosslinking reaction was successful.

실험예 1Experimental Example 1

상기 실시예 1에서 제조된 (a), (b) 및 (c) 각각의 고분자 복합막을 이용하여 가스투과, 수용액상의 분리성능 및 증기투과성능을 측정하였다.Gas permeation, aqueous phase separation and vapor permeability were measured using the polymer composite membranes of (a), (b) and (c) prepared in Example 1.

[물성측정방법][Measurement of physical properties]

(1) 가스투과(1) gas permeation

상온에서 에텐/질소, 프로펜/질소 가스의 투과 실험을 수행하였다. 이때 투과온도는 10 ℃였다. 상기 투과실험의 결과를 다음 표 1에 나타내었다.Permeation experiments of ethene / nitrogen and propene / nitrogen gas were performed at room temperature. At this time, the permeation temperature was 10 ° C. The results of the permeation experiment are shown in Table 1 below.

상기 고분자 복합막은 1달 이상의 장시간에도 투과특성의 변화가 일어나지 않았으며, 복합막의 코팅층의 파괴나 박리현상이 발견되지 않았다.The polymer composite membrane did not change its permeation characteristics even for a long time of more than 1 month, and no breakdown or peeling of the coating layer of the composite membrane was found.

구 분division 에탄/질소Ethane / nitrogen 프로펜/질소Propene / nitrogen 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) (a)30/70(a) 30/70 PC2H4(GPU)PC 2 H 4 (GPU) 15361536 31363136 PN2(GPU)PN 2 (GPU) 9090 8989 αC2H4/N2, αC 2 H 4 / N 2, 1717 3535 (b)50/50(b) 50/50 PC2H4(GPU)PC 2 H 4 (GPU) 32323232 62326232 PN2(GPU)PN 2 (GPU) 161161 161161 αC2H4/N2, αC 2 H 4 / N 2, 2020 3939 (c)70/30(c) 70/30 PC2H4(GPU)PC 2 H 4 (GPU) 40864086 80868086 PN2(GPU)PN 2 (GPU) 281281 281281 αC2H4/N2, αC 2 H 4 / N 2, 1717 3434

(2) 수용액상의 분리성능(2) Separation performance of aqueous phase

톨루엔, 1,1,1-트리클로로에틸렌, 디클로로메탄, 에틸아세테이트가 500 ppm 함유된 수용액을 이용하여 30 ℃, 1 Torr의 조건하에서 실험을 수행하였다. 상기 분리성능에 대한 결과는 다음 표 2에 나타내었다. The experiment was performed under the conditions of 30 ° C. and 1 Torr using an aqueous solution containing 500 ppm of toluene, 1,1,1-trichloroethylene, dichloromethane, and ethyl acetate. The results for the separation performance are shown in Table 2 below.

상기 고분자 분리막은 1달 이상의 장시간에서 투과특성의 변화가 일어나지 않았으며, 코팅막의 파괴 또는 박리현상이 일어나지 않았다.The polymer membrane did not change permeation characteristics for a long time of more than 1 month, and the coating membrane was not destroyed or peeled off.

구 분division 톨루엔toluene 1,1,1-트리클로로 에틸렌1,1,1-trichloro ethylene 디클로로메탄Dichloromethane 에틸아세테이트Ethyl acetate 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) 30/7030/70 선택도(/물)Selectivity (/ water) 944944 375375 489489 317317 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.40.4 0.10.1 0.10.1 0.10.1 50/5050/50 선택도(/물)Selectivity (/ water) 23512351 10681068 921921 135135 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.20.2 0.50.5 0.40.4 0.30.3 70/3070/30 선택도(/물)Selectivity (/ water) 30463046 14491449 831831 821821 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 0.30.3 0.40.4 0.10.1

(3) 증기투과성능(3) Vapor permeation performance

벤젠, 1,1,1-트리클로로에틸렌, 디클로로메탄, 에틸아세테이트가 공기에 500 ppm 함유된 혼합기체를 이용하여 30 ℃, 10 Torr의 조건하에서 실험을 수행하였다. 상기 분리성능에 대한 결과는 다음 표 3에 나타내었다.Experiments were performed under a condition of 30 ° C. and 10 Torr using a mixed gas containing 500 ppm of benzene, 1,1,1-trichloroethylene, dichloromethane, and ethyl acetate in the air. The results for the separation performance are shown in Table 3 below.

상기 고분자 분리막은 1달 이상의 장시간에서 투과특성의 변화가 일어나지 않았으며, 코팅막의 파괴 또는 박리현상이 일어나지 않았다.The polymer membrane did not change permeation characteristics for a long time of more than 1 month, and the coating membrane was not destroyed or peeled off.

구 분division 벤젠benzene 1,1,1-트리클로로 에틸렌1,1,1-trichloro ethylene 디클로로메탄Dichloromethane 에틸아세테이트Ethyl acetate 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) 30/7030/70 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 4444 3535 4343 3131 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 0.10.1 0.10.1 0.10.1 50/5050/50 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 3535 1616 4141 4141 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.10.1 0.20.2 0.10.1 0.30.3 70/3070/30 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 6161 2424 6363 5252 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.20.2 0.10.1 0.20.2 0.10.1

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리하이드로메틸실록산 대신에 실란기가 주쇄에 20% 치환된 폴리디메틸실록산을 대신 사용하여 고분자 복합막을 제조하였다.A polymer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1, using polydimethylsiloxane having 20% substitution of a silane group in the main chain instead of polyhydromethylsiloxane.

상기에서 제조된 고분자 복합막을 헥산에 녹여 팽윤실험을 수행하였으며, 그 결과 팽윤도가 100% 였으며 이로써 상기 가교반응이 성공적으로 일어났음을 확인할 수 있었다. The swelling experiment was performed by dissolving the polymer composite membrane prepared above in hexane, and as a result, the degree of swelling was 100%, thereby confirming that the crosslinking reaction was successful.

실험예 2Experimental Example 2

상기 실시예 2에서 제조된 고분자 복합막의 증기투과성능을 알아보기 위하여, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄이 공기에 2500 ppm 함유된 혼합기체를 이용하여 -10 ℃, 10 Torr의 조건하에서 실험을 수행하였다. 상기 분리성능에 대한 결과는 다음 표 4에 나타내었다. 또한 1달 이상의 장시간에서 투과특성의 변화가 일어나지 않았으며 코팅막의 파괴 또는 박리현상이 일어나지 않았다.In order to determine the vapor permeation performance of the polymer composite membrane prepared in Example 2, the experiment was performed under the condition of -10 ℃, 10 Torr using a mixed gas containing 2500 ppm of pentane, hexane, heptane, octane in the air . The results for the separation performance are shown in Table 4 below. In addition, the change of permeation characteristics did not occur for a long time over 1 month, and the coating layer was not destroyed or peeled off.

구 분division 펜탄Pentane 헥산Hexane 헵탄Heptane 옥탄octane 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) 30/7030/70 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 2222 1616 2222 1212 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 0.30.3 0.40.4 0.30.3 50/5050/50 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 1111 2222 1919 1313 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.20.2 0.20.2 0.40.4 0.40.4 70/3070/30 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 2424 2828 1515 1616 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 0.20.2 0.20.2 0.30.3

실시예 3Example 3

폴리메틸펜틴과 폴리하이드로메틸실록산을 각각 30/70 중량%비(a), 50/50 중량%비(b), 70/30 중량%비(c)로 100 g을 만든 후, 500 g의 메틸렌 디클로라이드(MC)에 같이 녹였다. 상기 녹인 용액을 고르게 교반을 한 후, 다시 백금촉매를 상기 혼합물의 1% 만큼 집어넣고 질소가스 분위기 속에서 교반하였다. 그 후 다공성 폴리이서이미드 중공사 지지체 위에 두께 2 ㎛로 코팅을 한 후, 140 ??의 고온의 바람 하에서 10초간 유지시켜 가교반응을 완성하여 고분자 복합막을 제조하였다. 상기 각각의 고분자 복합막을 헥산에 녹여 팽윤실험을 수행하였으며, 그 결과 팽윤도가 80% 였으며, 이로써 가교반응이 성공적으로 일어났음을 확인할 수 있었다. 500 g of methylene was prepared by making 100 g of polymethylpentine and polyhydromethylsiloxane in 30/70 wt% ratio (a), 50/50 wt% ratio (b) and 70/30 wt% ratio (c), respectively. It was dissolved in dichloride (MC) together. After the dissolved solution was stirred evenly, the platinum catalyst was added again by 1% of the mixture and stirred in a nitrogen gas atmosphere. Then, after coating the porous polyimide hollow fiber support with a thickness of 2 ㎛, and maintained for 10 seconds under a high temperature wind of 140 ℃ to complete the crosslinking reaction to prepare a polymer composite membrane. Swelling experiments were performed by dissolving each of the polymer composite membranes in hexane, and as a result, the degree of swelling was 80%, thereby confirming that the crosslinking reaction was successful.

실험예 3Experimental Example 3

상기 실시예 3에서 제조된 고분자 복합막을 실험예 1 및 실험예 2와 동일한 방법으로 수행하여 그 결과를 다음 표 5, 표 6, 표 7 및 표 8에 나타내었다.The polymer composite membrane prepared in Example 3 was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 and Experimental Example 2, and the results are shown in Tables 5, 6, 7, and 8 below.

(1) 가스투과(1) gas permeation

구 분division 에탄/질소Ethane / nitrogen 프로펜/질소Propene / nitrogen 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) (a)30/70(a) 30/70 PC2H4(barrel)PC 2 H 4 (barrel) 13301330 28802880 PN2(barrel)PN 2 (barrel) 180180 180180 αC2H4/N2, αC 2 H 4 / N 2, 88 1616 (b)50/50(b) 50/50 PC2H4(barrel)PC 2 H 4 (barrel) 22322232 42324232 PN2(barrel)PN 2 (barrel) 111111 111111 αC2H4/N2, αC 2 H 4 / N 2, 2222 4040 (c)70/30(c) 70/30 PC2H4(barrel)PC 2 H 4 (barrel) 30663066 63066306 PN2(barrel)PN 2 (barrel) 181181 181181 αC2H4/N2, αC 2 H 4 / N 2, 1717 3535

(2) 수용액상의 분리성능(2) Separation performance of aqueous phase

구 분division 톨루엔toluene 1,1,1-트리클로로 에틸렌1,1,1-trichloro ethylene 디클로로메탄Dichloromethane 에틸아세테이트Ethyl acetate 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) 30/7030/70 선택도(/물)Selectivity (/ water) 744744 575575 222222 417417 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.20.2 0.10.1 0.10.1 0.10.1 50/5050/50 선택도(/물)Selectivity (/ water) 13511351 10231023 421421 535535 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.10.1 0.20.2 0.20.2 0.10.1 70/3070/30 선택도(/물)Selectivity (/ water) 20462046 12651265 631631 721721 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.20.2 0.20.2 0.10.1 0.10.1

(3)증기투과성능(3) Steam permeation performance

구 분 (500 ppm)Classification (500 ppm) 벤젠benzene 1,1,1-트리클로로 에틸렌1,1,1-trichloro ethylene 디클로로메탄Dichloromethane 에틸아세테이트Ethyl acetate 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) 30/7030/70 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 4242 4545 4343 2727 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.10.1 50/5050/50 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 5757 2222 2222 3131 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.10.1 70/3070/30 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 5353 3333 3333 4242 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.20.2 0.10.1 0.10.1 0.10.1

구 분 (2500 ppm)Classification (2500 ppm) 펜탄Pentane 헥산Hexane 헵탄Heptane 옥탄octane 폴리트리메틸실릴프로핀/폴리하이드로메틸실록산(중량%)Polytrimethylsilylpropine / polyhydromethylsiloxane (% by weight) 30/7030/70 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 4242 2626 2222 1717 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 0.30.3 0.40.4 0.30.3 50/5050/50 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 3131 3232 1919 1212 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.20.2 0.20.2 0.40.4 0.40.4 70/3070/30 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 2424 3838 2323 1111 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 0.20.2 0.20.2 0.30.3

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리트리메틸실릴프로핀 100 g을 사용하여 고분자 복합막을 제조하였다. 상기 제조된 막을 헥산에 녹여 팽윤실험을 수행한 결과 코팅층이 완전히 녹아 복합막으로써의 기능을 수행할 수 없었다.A polymer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1, using 100 g of polytrimethylsilylpropine. As a result of performing the swelling experiment by dissolving the prepared membrane in hexane, the coating layer was completely melted and thus could not function as a composite membrane.

실험예 4Experimental Example 4

상기 비교예 1에서 제조된 고분자 복합막의 가스투과성능을 알아보기 위하여 실험예 1과 동일한 방법으로 에텐/질소, 프로펜/질소로 수행하여 그 결과를 다음 표 9에 나타내었으며, 증기투과성도 측정하여 그 결과를 다음 표 10에 나타내었다. In order to determine the gas permeation performance of the polymer composite membrane prepared in Comparative Example 1 was carried out in the same manner as Experimental Example 1 with ethene / nitrogen, propene / nitrogen and the results are shown in the following Table 9, by measuring the vapor permeability The results are shown in Table 10 below.

(1)가스투과(1) gas transmission

구 분division 측정초기Initial measurement 1주일1 week 2주일2 weeks 1달1 month PC2H4(GPU)PC 2 H 4 (GPU) 3481634816 1531215312 65566556 -- PN2 (GPU)PN 2 (GPU) 56475647 30883088 16401640 -- αC2H4/N2, αC 2 H 4 / N 2, 66 55 44 --

상기 표 9에 나타낸 바와 같이, 2주일 이내에 투과특성이 1/5로 줄고 선택도가 감소하였으며, 1달후에는 코팅층이 파괴되어 투과도를 측정할 수 없었다. 이런 현상은 C3H6/N2에서 더욱 심하게 나타났다.As shown in Table 9, within two weeks, the permeability was reduced to 1/5 and the selectivity was decreased. After one month, the coating layer was destroyed and the permeability could not be measured. This phenomenon is more severe in C 3 H 6 / N 2 .

(2)증기투과성능(2) Steam permeation performance

구 분division 측정초기Initial measurement 2주 경과2 weeks past 1달 경과1 month 벤젠(500 ppm)Benzene (500 ppm) 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 14611461 650650 -- 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 1.41.4 0.10.1 -- 디클로로메탄(500 ppm)Dichloromethane (500 ppm) 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 219219 7979 1One 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 1.31.3 0.10.1 --

상기 표 10에 나타낸 바와 같이, 1달 이상의 장시간에서 수행한 결과 투과특성 저하 및 코팅층의 파과현상이 일어나 투과도를 측정할 수 없었다.As shown in Table 10, as a result of performing for a long time of 1 month or more, the transmittance was not able to be measured due to degradation of the permeation characteristics and breakthrough of the coating layer.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리트리메틸실릴프로핀과 폴리하이드로메틸실록산의 10/90 중량%의 비율로 반응을 수행하여 고분자 복합막을 제조하였다.A polymer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the reaction was carried out at a ratio of 10/90% by weight of polytrimethylsilylpropine and polyhydromethylsiloxane.

실험예 5Experimental Example 5

상기 비교예 2에서 제조된 고분자 복합막의 증기투과성능을 알아보기 위하여 실험에 1과 동일한 방법으로 수행하여 측정하여, 그 결과 다음 표 11에 나타내었다.In order to determine the vapor permeation performance of the polymer composite membrane prepared in Comparative Example 2 was measured by the same method as in Experiment 1, the results are shown in Table 11 below.

구 분division 측정초기Initial measurement 2주 경과2 weeks past 1달 경과1 month 벤젠(500 ppm)Benzene (500 ppm) 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 12411241 450450 -- 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 1.11.1 0.10.1 -- 디클로로메탄(500 ppm)Dichloromethane (500 ppm) 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 119119 6969 1One 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.90.9 0.10.1 --

상기 표 11에 나타낸 바와 같이, 1달 이상 장기간 수행한 결과 투과특성의 저하와 코팅층의 파괴현상이 일어나 투과도를 측정할 수 없었다.As shown in Table 11, after performing for a long period of more than 1 month, the transmittance could not be measured due to the degradation of the permeation characteristics and the breakdown of the coating layer.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시에 5와 동일한 방법으로 실시하되, 상업용 폴리디메틸실록산(Sylgard 184)와 경화제를 9 : 1 중량%비로 사용하여 고분자 복합막을 제조하였다.A polymer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 5, using a commercial polydimethylsiloxane (Sylgard 184) and a curing agent in a ratio of 9: 1% by weight.

실험예 6Experimental Example 6

상기 비교예 3에서 제조된 고분자 복합막의 증기투과 성능을 알아보기 위하여, 실험예 2와 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 표 12에 나타내었다.In order to determine the vapor permeation performance of the polymer composite membrane prepared in Comparative Example 3, it was measured in the same manner as in Experimental Example 2 and the results are shown in Table 12.

구 분 (2500 ppm)Classification (2500 ppm) 측정초기Initial measurement 1달 경과1 month 2달 경과2 months 펜탄Pentane 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 1313 1010 1One 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 0.40.4 -- 옥탄octane 선택도(/공기)Selectivity (/ air) 1616 1One 1One 투과속도(L/㎡·hr)Transmission rate (L / ㎡ · hr) 0.30.3 -- --

상기 표 12에 나타낸 바와 같이, 펜탄의 경우는 2달 이상의 연속 실험과 옥탄의 경우는 사용중에 지나친 팽윤현상이 발견되었으며, 2주정도의 기간에서 팽윤으로 인한 막의 파괴 및 박리현상 등으로 투과특성의 급격한 저하가 발생되었다.As shown in Table 12, in the case of pentane, two months or more continuous experiments and octane were found to have excessive swelling during use. A sharp drop occurred.

상기 실시예 1 ∼ 3및 비교예 1 ∼ 3에서 제조된 고분자 복합막의 투과성능을 알아보기 위한 실험예 1 ∼ 6에 나타낸 표 1 ∼에서 보여지는 바와 같이, 본 발명에 따른 화학적 반응으로 가교된 고분자 막이 우수한 투과성능과 막의 안정성을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 비교예 2의 고분자의 혼합비가 10/90 중량%비로 본 발명의 범위를 벗어나게 사용한 경우 목적으로 하는 효과를 얻을 수 없음을 확인할 수 있었다. As shown in Tables 1 to 6 shown in Experimental Examples 1 to 6 to determine the permeability of the polymer composite membranes prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the polymers crosslinked by the chemical reaction according to the present invention It was found that the membrane showed excellent permeability and stability of the membrane. In addition, when the mixing ratio of the polymer of Comparative Example 2 was used outside the scope of the present invention in a ratio of 10/90% by weight it was confirmed that the desired effect can not be obtained.

상술한 바와 같이, 폴리실록산계 고분자와 특정의 측쇄를 가진 폴리아세틸렌계 고분자의 가교로 막의 안정성, 투과성 및 기계적 강도가 향상된 고분자 복합막을 형성할 수 있어 석유화학, 주유소/저유소, 도장/인쇄/세탁소의 휘발성 유기증기회수, 폐수 내의 유기용매의 회수 등의 분리가 요구되는 여러 산업 분야에 광범위하게 사용될 수 있다. As described above, the crosslinking of the polysiloxane-based polymer and the polyacetylene-based polymer having a specific side chain can form a polymer composite membrane having improved stability, permeability, and mechanical strength. It can be widely used in various industrial fields requiring separation of volatile organic vapor recovery, recovery of organic solvent in waste water, and the like.

Claims (6)

고분자 복합소재가 가교 결합된 형태의 고분자 복합막에 있어서,In the polymer composite membrane of the polymer composite material cross-linked, 폴리실록산계 고분자의 실란기와, A silane group of a polysiloxane polymer, 친유성기의 측쇄를 가진 폴리아세틸렌계 고분자의 이중결합이 하이드로 실릴화 반응으로 가교되어 있는 것임을 특징으로 하는 고분자 복합막.A polymer composite membrane, wherein a double bond of a polyacetylene-based polymer having a side chain of a lipophilic group is crosslinked by a hydrosilylation reaction. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리실록산계 고분자와 친유성기 측쇄를 가진 폴리아세틸렌계 고분자는 30 ∼ 70 중량% : 30 ∼ 70 중량%비로 사용된 것임을 특징으로 하는 고분자 복합막.The polymer composite membrane of claim 1, wherein the polysiloxane polymer and the polyacetylene polymer having a lipophilic group side chain are used in an amount of 30 to 70 wt%: 30 to 70 wt%. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리아세틸렌계 고분자는 (폴리)트리메틸실릴프로핀, (폴리)메틸펜틴 또는 이들의 공중합체인 것임을 특징으로 하는 고분자 복합막.The polymer composite membrane according to claim 1, wherein the polyacetylene-based polymer is (poly) trimethylsilylpropine, (poly) methylpentine or a copolymer thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 분리막은 평형, 중공사형, 튜브형 또는 판틀형으로 제조된 것임을 특징으로 하는 고분자 복합막.The polymer composite membrane according to claim 1, wherein the polymer separation membrane is manufactured in an equilibrium, hollow fiber, tubular or plate shape. 비점이 30 ∼ 100 ℃인 유기용매에, 폴리실록산계 고분자와 친유성기 측쇄를 가진 폴리아세틸렌계 고분자를 용해시켜 혼합 고분자 용액을 제조하는 단계; Preparing a mixed polymer solution by dissolving a polysiloxane polymer and a polyacetylene polymer having a lipophilic group side chain in an organic solvent having a boiling point of 30 to 100 ° C .; 상기 혼합 고분자에 대하여 1 ∼ 2 중량%의 백금촉매를 질소분위기 하에서 첨가하여 다공성 지지체 위에 박막 코팅하는 단계; 및1 to 2% by weight of platinum catalyst based on the mixed polymer is added under a nitrogen atmosphere to coat a thin film on the porous support; And 상기 코팅된 다공성 지지체를 상온에서 용매를 휘발시킨 후, 100 ∼ 120 ℃에서 1 ∼ 2 시간 동안 가교하는 단계로 The coated porous support was volatilized at room temperature, and then crosslinked at 100 to 120 ° C. for 1 to 2 hours. 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 복합막의 제조방법.Method for producing a polymer composite membrane, characterized in that made. 제 5 항에 있어서, 상기 유기용매는 헥산, 사이클로헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 펜탄, 헵탄 및 옥탄 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합막의 제조방법. The method of claim 5, wherein the organic solvent is one or more selected from hexane, cyclohexane, dichloromethane, dichloroethane, pentane, heptane and octane.
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KR100693361B1 (en) * 2005-11-03 2007-03-09 한국화학연구원 Composite hollow fiber membranes for gases and vapors separation

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