KR20110088679A - 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
Description
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따라 제조될 수 있는 폴리우레아 다공질체의 입자 하나의 구조를 각각 나타낸 것이다.
도 3은 폴리우레아 다공질체가 서로 연결되어 나노채널 구조를 형성한 경우의 개략도이다.
도 4는 제조예 1에 의해 제조된 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막의 SEM 단면 이미지이다.
도 5는 제조예 2에 의해 제조된 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막의 AFM 이미지이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 제조예 2에 의해 제조된 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막의 SEM 표면 이미지 및 SEM 단면 이미지이다.
도 7은 제조예 3에 의해 제조된 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막의 SEM 단면 이미지이다.
도 8은 제조예 4에 의해 제조된 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막의 AFM 이미지이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 제조예 4에 의해 제조된 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막의 SEM 표면 이미지 및 SEM 단면 이미지이다.
Claims (17)
- 폴리이미드 매트릭스; 및
상기 폴리이미드 매트릭스 내에 함유된 폴리우레아 다공질체를 포함하는 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막. - 제1항에 있어서,
상기 폴리이미드는 다이아민 단량체와 다이안하이드의 단량체의 반응에 의해 형성되는 것인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막. - 제4항에 있어서,
상기 2~4개의 이소시아네이트기를 갖는 단량체는 2~4개의 이소시아네이트기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물 또는 2~4개의 이소시아네이트기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물이고, 상기 2~4개의 아미노기를 갖는 단량체는 2~4개의 아미노기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물 또는 2~4개의 아미노기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물인 것인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막. - 제5항에 있어서,
상기 2개의 이소시아네이트기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물 또는 상기 2개의 아미노기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이며,
<화학식 3>
(상기 식에서, R은 모두 이소시아네이트기 또는 모두 아미노기이고, n은 2~6의 정수이다)
상기 2~4개의 이소시아네이트기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물 및 또는 2~4개의 아미노기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물은 하기 화학식 4 내지 화학식 10으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막:
<화학식 4>
<화학식 5>
<화학식 6>
<화학식 7>
<화학식 8>
<화학식 9>
<화학식 10>
(상기 식들에서, R은 모두 이소시아네이트기 또는 모두 아미노기이다) - 제1항에 있어서,
상기 복합체막은 폴리우레아 다공질체가 폴리이미드 매트릭스 내에 고르게 분산된 미세다공성 복합체막인 것인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막. - 제1항에 있어서,
상기 복합체막은 폴리우레아 다공질체의 퍼콜레이션에 의해 형성된 나노채널을 포함하는 것인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막. - 제8항에 있어서,
상기 퍼콜레이션은 폴리우레아 다공질체에 존재하는 관능기에 의한 다공질체 간의 공유결합에 의하거나 다공질체 간의 상호작용에 의한 물리적 결합에 의한 것인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막. - 폴리우레아 다공질체 용액과 폴리아믹에시드 용액을 준비하는 단계;
상기 폴리우레아 다공질체 용액과 상기 폴리아믹에시드 용액을 혼합하는 단계; 및
상기 혼합용액을 기판 상에 도포한 후 열처리하는 단계를 포함하는 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막 제조방법. - 제10항에 있어서, 상기 폴리우레아 다공질체 용액을 준비하는 단계는
(a) 하기 화학식 1로 표시되는 단량체가 용해된 용액과 2~4개의 이소시아네이트기를 갖는 단량체가 용해된 용액을 혼합하거나 하기 화학식 2로 표시되는 단량체가 용해된 용액과 2~4개의 아미노기를 갖는 단량체가 용해된 용액을 혼합하는 단계; 및
(b) 상기 혼합용액을 질소 분위기 하에서 반응시키는 단계를 포함하는 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막 제조방법:
<화학식 1>
상기 식에서, X는 탄소 원자 또는 실리콘 원자이다.
<화학식 2>
상기 식에서, X는 탄소 원자 또는 실리콘 원자이다. - 제11항에 있어서, 상기 (b) 단계를 수행한 후
(c) 상기 반응용액을 물로 퀀칭하고 가열한 후 비용매에 첨가하여 침전물을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 침전물을 세척하고 건조한 후 용매에 분산시키는 단계를 더 포함하는 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 2~4개의 이소시아네이트기를 갖는 단량체는 2~4개의 이소시아네이트기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물 또는 2~4개의 이소시아네이트기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물이고, 상기 2~4개의 아미노기를 갖는 단량체는 2~4개의 아미노기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물 또는 2~4개의 아미노기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 2개의 이소시아네이트기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물 또는 상기 2개의 아미노기로 치환된 C1~C20의 지방족 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이며,
<화학식 3>
(상기 식에서, R은 모두 이소시아네이트기 또는 모두 아미노기이고, n은 2~6의 정수이다)
상기 2~4개의 이소시아네이트기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물 및 또는 2~4개의 아미노기로 치환된 C6~C30의 방향족 화합물은 하기 화학식 4 내지 화학식 10으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 폴리우레아 다공질체 제조방법:
<화학식 4>
<화학식 5>
<화학식 6>
<화학식 7>
<화학식 8>
<화학식 9>
<화학식 10>
(상기 식들에서, R은 모두 이소시아네이트기 또는 모두 아미노기이다) - 제10항에 있어서, 상기 폴리아믹에시드 용액을 준비하는 단계는
다이아민 단량체와 다이안하이드라이드 단량체를 용액 상에서 혼합하는 단계; 및
상기 혼합용액을 상온, 질소 분위기 하에서 반응시키는 단계를 포함하는 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 폴리아믹에시드 용액의 농도는 10 내지 20 wt/vol%인 폴리우레아 다공질체-폴리이미드 복합체막 제조방법.
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