KR20120009821A - 아세틸화된 알킬 셀룰로오스를 이용한 다공성 중공사막 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성 중공사막 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아세틸화된 알킬 셀룰로오스와 빈용매를 이용한 다공성 중공사막을 제조하는 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 다공성 중공사막에 관한 것이다. 본 발명의 다공성 중공사막은 매크로보이드가 형성되지 않아 분리막의 강도가 높아지는 효과가 있을 뿐만 아니라 투과 성능이 우수하며, 친수성 고분자 소재를 이용하여 내오염성이 우수해 수처리용 중공사막 등으로 사용하기에 적합하다.
Description
본 발명은 아셀틸화된 알킬 셀룰로오스 및 빈용매를 포함하는 고분자 용액, 이를 이용하여 제조된 중공사막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
셀룰로오스 아세테이트계 고분자 물질은 역삼투막, 한외여과막, 정밀여과막등의 분리막 제조에 널리 쓰이고 있는 물질 중의 하나이다. 이는 폴리설폰, 폴리에틸렌, 폴리프롤필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드 등을 이용한 소수성 막과 달리 친수성의 성질을 띠고 있어 유기물질에 의한 막오염이 적게 일어나며 제조가 쉽고 상대적으로 높은 내염소성을 지니고 있기 때문이다.
셀룰로오스 아세트계 분리막은 주로 침지법(immersion precipitation method)에 의하여 제조된다. 평막의 경우 셀룰로오스 아세테이트계 고분자 용액이 지지층 위에 도포되거나 중공사막의 경우처럼 노즐을 통해 고분자 용액을 방사시킨 후 이를 비용매가 담겨져 있는 응고조에 침지시킴으로서 막을 제조하게 된다. 상전이는 용매와 비용매간의 교환에 의해 일어나며 주로 이러한 방법에 의하여 제조된 분리막은 매크로보이드를 형성하게 된다. 이와 같은 침지법은 기공크기를 자유로이 조절할 수 있는 장점이 있지만 매크로보이드의 존재로 인하여 멤브레인의 강도를 약하게 하는 문제점이 있고 운전 중에 절사의 위험성이 크다.
이에 산업계에서는 기계적 강도가 우수하면서도, 매크로보이드가 없는 분리막을 경제적으로 제조하는 방법에 대한 요구가 증가하고 있다.
정수 및 하폐수 처리를 분리막으로 행하는 경우 가장 큰 문제가 되는 것이 바이오파울링이다. 바이오파울링이 생길 경우 막 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 병원성 미생물이 기공 내부에서 성장하여 투과수에도 나쁜 영향을 미치게 된다. 소수성 소재를 분리막으로 사용할 경우에는 이러한 바이오파울링이 심해지며 이의 해결을 위해서는 염소소독과 더불어 친수성 소재를 사용하는 것이 효율적이다.
이러한 면에서 셀룰로오스 아세테이트를 사용한 분리막이 많이 사용되고 있다. 그러나 제조 공정 및 고분자 특성상 분리막의 강도가 문제가 되어 중공사막의 두께를 증가시켜야 하고 이에 따라 투과유량의 감소 및 모듈면적의 감소가 따르게 된다.
중공사막의 강도를 증가시키기 위한 제조방법으로는 열유도 상분리법이 있으며 국내등록특허 제805,977호와 국내등록특허 제966,718호 등이 알려져 있다. 국내등록특허 제805,977호는 고체-액체 상분리법을 이용하여 폴리비닐리덴플루오라이드 고분자를 이용하여 고강도 중공사막을 제조하는 것으로 단면의 셀의 크기가 커서 표면에서의 기공크기가 커지는 문제가 있었다. 국내등록특허 제966,718호는 액체-액체 상분리법을 이용하여 폴리비닐리덴플루오라이드 고분자를 이용하여 고강도 중공사막을 제조하는 것으로 단면의 셀의 크기가 작아서 정밀여과에 적합한 중공사막이 제조되지만 기공이 크고 재질의 소수성으로 인하여 막오염이 심하게 일어나는 문제가 있었다. Fu 등은 Desalination 233호에서 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate) 소재를 이용하여 열유도 상분리법으로 중공사막을 제조하였으나 소재의 분자량이 작아 고강도를 얻기가 어려운 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은 기존의 분리막 소재의 단점을 보완하기 위하여 연구한 결과, 아셀틸화된 알킬 셀룰로오스 및 빈용매를 포함하는 고분자 용액을 이용하여 다공성 중공사막을 제조하는 경우 강도가 증가되고 투과유량이 우수하며, 내오염성이 탁월하다는 사실을 밝혀내고 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 아셀틸화된 메틸 셀룰로오스 및 빈용매를 포함하는 고분자 용액, 상기 고분자 용액을 이용하여 제조된 높은 투과유량 및 우수한 내오염성을 갖는 고강도의 다공성 중공사막 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 셀룰로오스 화합물로서 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 10 ~ 30 중량%; 및 빈용매 70 ~ 90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조용 고분자 용액에 관한 것이다.
또한 본 발명은 셀룰로오스 화합물로서 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 10 ~ 30 중량% 및 빈용매 70 ~ 90 중량%를 혼합하여 고분자 용액을 제조하는 단계; 상기 고분자 용액을 가열한 후 방치하여 안정화시키는 단계; 상기 안정화된 고분자 용액에 잔존하는 기포를 제거 및 필터링한 후 가열하여 방사용액을 제조하는 단계; 및 상기 방사용액과 내부 홀(hole) 형성제를 노즐에서 방사시켜서, 방사용액을 상전이시켜 중공사를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조방법 및 이를 통해 제조된 다공성 중공사막에 관한 것이다.
본 발명의 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 및 빈용매를 이용한 다공성 중공사막은 매크로보이드가 없고 미세한 셀들로 구성되어 있기 때문에 수투과성 및 기계적 강도가 매우 우수하며, 다른 고분자를 이용한 경우와 비교하여 표면의 기공크기가 매우 작아 수처리용으로 적합하다. 또한, 본 발명의 중공사막 제조방법은 기존의 비용매 유도 상분리법(nonsolvent induced phase separation)을 이용한 중공사막 제조방법과는 달리 상분리를 위하여 열유도 상분리법(thermally induced phase separation)을 이용하였기 때문에 기계적 강도가 우수한 중공사막을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조한 중공사막의 단면을 전자현미경으로 관찰한 사진이다.
본 발명은 아세틸화된 알킬 셀룰로오스와 빈용매를 포함하는 고분자 용액 및 이로부터 제조된 다공성 중공사막에 관한 것으로서, 상기 다공성 중공사막의 제조방법은 열유도 상분리법을 통해 이루어지며, 구체적으로는 셀룰로오스 화합물로서 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 10 ~ 30 중량%, 빈용매 70 ~ 90 중량%를 혼합하여 고분자 용액을 제조하는 단계; 상기 고분자 용액을 가열한 후 방치하여 안정화시키는 단계; 상기 안정화된 고분자 용액에 잔존하는 기포를 제거 및 필터링한 후 가열하여 방사용액을 제조하는 단계; 및 상기 방사용액과 내부 홀(hole) 형성제를 노즐에서 방사시켜서, 방사용액을 상전이시켜 중공사를 제조하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이를 통해 매크로보이드가 없는 다공성 중공사막을 제조할 수 있다.
본 발명에서는 고강도 및 높은 투과유량을 갖는 중공사막을 알킬 셀룰로오스를 아세틸화한 고분자를 사용하여 열유도 상분리법을 이용하여 제조한다. 상기 중공사막은 매크로보이드가 없으며 미세한 셀로 이루어져 있고 기존의 다른 고분자 소재를 이용한 열유도 상분리법에 비해 셀의 크기가 훨씬 작으며 이에 따른 표면의 기공크기도 작다는 특징이 있다.
이하 본 발명을 제조방법에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 셀룰로오스 화합물로서 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 10 ~ 30 중량%, 빈용매 70 ~ 90 중량%를 혼합하여 고분자 용액을 제조한다.
본 발명에 있어서, 다공성 중공사막을 제조하기 위한 아세틸화된 알킬 셀룰로오스란 셀룰로오스의 히드록시기 일부를 알킬화한 것을 의미하며, 상기 알킬화는 C1 ~ C6의 알킬 또는 C1 ~ C6의 히드록시알킬 등으로 치환하는 것을 의미하며, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 히드록시에틸 또는 히드록시프로필 등으로 치환할 수 있다. 아세틸화하기 전 셀룰로오스의 히드록시기 중 적어도 하나 이상을 알킬기로 치환한 것을 의미하며, 즉, 셀룰로오스의 히드록시기 일부는 알킬기로, 일부는 아세틸화된 것을 의미한다.
알킬기의 치환도는(최대로 치환되면 치환도는 3이 된다.) 0.1 ~ 2.9가 된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 치환도는 셀룰로오스 단위구조 내에 함유되어 있는 히드록시기를 다른 화합물로 치환된 정도를 말하며 히드록시기 3개 중에 1개가 치환되면 1, 2개가 치환되면 2, 3개 모두 치환되면 치환도는 3이 된다. 아세틸화는 나머지 치환되지 않은 히드록시기의 5 ~ 100 %가 아세틸화된 것을 의미한다.
상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스는 공지의 방법을 통해 제조될 수 있으며, 예를 들어 셀룰로오스를 가성소다로 처리한 후 CH3Cl로 반응시키는 과정에 의해 제조할 수 있다.
셀룰로오스 화합물로서 상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스에 다른 아세틸화된 셀룰로오스 화합물을 혼합하여 고분자 용액을 제조할 수도 있다. 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 아세틸화된 알킬 셀룰로오스에 혼합하여 사용할 수 있으며, 분자량은 5만 이상에서 200만 이하를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10만 이상에서 100만 이하를 사용하는 것이 좋다. 아세틸화된 알킬 셀룰로오스에 다른 아세틸화된 셀룰로오스 화합물을 혼합하는 경우 혼합비는 아세틸화된 알킬 셀룰로오스가 전체의 80% 이상이 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스는 소수성 막과 달리 친수성의 성질을 띠고 있어 유기물질에 의한 막오염이 적게 일어나며 높은 염배제율을 지니고 있을 뿐만 아니라 기계적 강도가 높기 때문에 중공사막의 수명을 늘려줄 수 있다. 본 발명에서 상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 또는 상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스와 다른 아세틸화된 셀룰로오스 화합물과의 혼합물은 고분자 용액 전체에 대하여 10 ~ 30 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 이 때 아세틸화된 알킬 셀룰로오스의 사용량이 10 중량% 미만이면 중공사막의 강도가 떨어지며, 30 중량%를 초과하면 점도가 높아 제막이 용이하지 않은 문제점이 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스에 빈용매 70 ~ 90 중량%를 혼합하여 고분자 용액을 제조한다. 상기 빈용매는 고온으로 올려서 용액을 제조할 경우에만 용액이 제조되고 상온에서는 용액이 제조되지 않는 물질이다. 또한 중공사막 표면의 공극크기와 공극률을 극대화시킬 수 있는 물질이며, 고분자 용액에 첨가 시 온도 변화와 점도 변화 그리고 성형 과정의 용이성에 영향을 미친다. 이러한 빈용매는 본 발명에 있어서, 중공사막에 매크로보이드가 형성되는 것을 억제하는 역할을 하고 고온에서 고분자의 용량을 증가시킬 수 있다. 이 때 빈용매로는 바람직하게는 트리에틸렌글라이콜, 디에틸렌글라이콜, 글리세린, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 설포레인 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합된 용매를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 트리에틸렌글라이콜을 사용하는 것이 좋다.
이후 상기 제조된 고분자 용액을 60 ~ 200 ℃ 온도 범위로 3 ~ 10시간 동안 가열한 후 방치하여 안정화시킨다. 상기 고분자 용액을 60 ℃ 미만으로 가열하면 완전한 용해가 일어나지 않아서 중공사 성형이 어려운 문제점이 있고, 200 ℃를 초과하여 가열하면 고분자 분해가 일어나서 강도가 약화되는 문제점이 있다. 상기 안정화는 100 ~ 150 ℃에서 1 ~ 24시간 동안 방치하여 이루어진다.
다음으로 상기 안정화된 고분자 용액에 잔존하는 기포를 제거 및 필터링한 후 70 ~ 200 ℃ 범위로 가열하여 방사용액을 제조한다. 상기 가열이 70 ℃ 미만에서 이루어지게 되는 경우 완전한 용해가 일어나지 않아서 가공성이 떨어지며, 200 ℃를 초과하여 이루어지게 되는 경우 고분자가 분해된다는 문제점이 있다.
제조된 상기 방사용액을 방사노즐로 이송시킨다. 상기 방사용액과 내부 홀(hole) 형성제를 같은 노즐에서 방사시켜서, 방사용액을 상전이시켜 중공사를 제조한다.
방사 노즐에서 상기 방사용액이 방사될 때 홀을 형성시켜 주기 위하여 내부 홀 형성제를 상기 방사용액을 방사시키는 노즐에 정량펌프를 사용하여 주입시킨다. 상기 내부 홀 형성제는 빈용매를 사용하며, 비용매를 첨가하여 사용할 수도 있다.
내부 홀 형성제로 사용되는 빈용매로는 트리에틸렌글라이콜, 디에틸렌글라이콜, 글리세린, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 설포레인 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합된 용매를 사용할 수 있다. 비용매는 물, 에틸렌글리콜, 알콜류 및 키톤류 중에서 선택된 1 종 또는 2종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 물을 사용할 수 있다. 비용매를 첨가하여 사용 시 빈용매와 비용매를 1 : 0.1 ~ 1 : 0.5 중량비로, 더욱 바람직하게는 1 : 0.2 ~ 1 : 0.4 중량비로 포함하여 사용하는 것이 내부홀의 손상 없이 기공을 형성할 수 있어 좋다.
상기 과정을 통해 형성된 중공사를 마지막으로 응고시키기 위하여 비용매에 침지시킨다. 비용매는 상기에서 정의된 바와 같으며, 비용매에 양용매나 빈용매를 섞은 혼합액을 사용할 수도 있다. 빈용매는 상기에서 정의된 바와 같으며, 상기 양용매는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈 및 디메틸술폭시드 중에서 선택된 1 종 또는 2종 이상을 사용한다.
상기 반응이 일어나는 상전이조의 온도는 -10 ~ 90 ℃로 하며 바람직하게는 10 ~ 50 ℃이고 이 때 온도가 -10 ℃ 미만이면 결빙이 일어나서 내부 홀 형성이 어렵고 90 ℃를 초과하는 경우 방사용액이 고화되는 시간이 오래 걸려 원하는 규격과 기공을 갖는 중공사막을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
상기와 같이 얻어진 중공사막은 잔존하는 용매를 제거시켜주기 위하여 70 ~ 100 ℃ 더 바람직하게는 물의 끓는점 이하까지 높인 수조안에서 3 ~ 6 시간 더 바람직하게는 중공사막의 표면에서 용매의 냄새가 나지 않는 상태에 이를 때까지 열수처리를 한다. 열수처리를 하는 경우 수투과율 및 강도가 높아진다는 장점이 있다.
이렇게 제조된 본 발명의 다공성 중공사막은 도 1에서 보는 바와 같이, 매크로보이드가 없고 미세한 셀들로 구성되어 있다는 특징이 있으며, 평균공극크기 0.01 ~ 0.2 ㎛이고, 막의 단면이 내경 0.6 ~ 2 mm, 외경 1 ~ 3 mm의 원형구조이며, 순수투과유량 400 ~ 2000 L/㎡?hr(60 ㎝Hg), 파단강도 800 ~ 1500 gf/filament를 갖는다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 자세하게 설명하나, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예
알킬 셀룰로오스로서 메틸 셀룰로오스(PMA, 삼성정밀화학제품, DS:1.7), 에틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스 및 히드록시프로필 셀룰로오스 10 중량%를 각각 사용하여 피리딘 90 중량%에 첨가한 후 아세틸화도를 조절하기 위하여 무수 초산의 몰비를 알킬 셀룰로오스 단위유니트당 3으로 맞춰 90 ℃에서 3 시간 반응시킨 후, 물속에서 고형화하여 아세틸화도가 약 100 %인 고분자를 제조하였다(AMC100).
실시예
1
치환도 2.0의 아세틸화된 메틸 셀룰로오스 20 중량%, 빈용매인 트리에틸렌글라이콜 80 중량%를 혼합하여 170 ℃로 3 시간 가열한 후 고분자 용액을 제조한 다음, 이를 120℃에서 2 시간 동안 방치하여 안정화된 고분자 용액을 제조하였다. 상기 고분자 용액의 기포를 제거한 후 20미크론 메탈필터로 필터링하여 120 ℃에서 가열한 후 방사용액을 제조하였다. 상기 방사용액을 이중관형 노즐에서 노즐과 1차 외부응고욕 사이의 간격(Air gap) 5 cm로 압출시키는 동시에 내부홀에 내부 응고욕으로 트리에틸렌글라이콜을 가하면서 외부 응고욕으로 30 ℃의 물을 사용하여 중공사막을 제조하였다. 제조된 중공사막은 이소프로판올에 침지함으로서 잔존한 트리에틸렌글라이콜을 제거하였다.
제조된 중공사막의 특성을 보기 위하여 간이모듈을 제조하고 흡입펌프(MP-150, Dooin사)를 이용하여 투과유량을 측정하였고, 기공크기는 Perm Porometer인 PMI(CFP-1200AE, USA)를 사용하여 측정하였다. 파단강도는 미세인장강도시험기(Micro - Forcing Tester)를 사용하여 측정하였다.
측정 결과, 평균공극크기 0.05 ~ 0.1 ㎛이고, 막의 단면이 내경 0.8 mm, 외경 1.2 mm의 원형구조이며, 순수투과유량 1200 L/㎡?hr(60 ㎝Hg), 파단강도 1200 gf/filament를 갖는 중공사막을 얻을 수 있었다.
비교예
1
고분자를 아세틸화된 메틸 셀룰로오스 대신 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다. 평균공극크기 0.01 ~ 0.03 ㎛이고, 막의 단면이 내경 0.8 mm, 외경 1.2 mm의 원형구조이며, 순수투과유량 100 L/㎡?hr(60 ㎝Hg), 파단강도 300 gf/filament를 갖는 중공사막을 얻을 수 있었다.
비교예
2
고분자를 아세틸화된 메틸 셀룰로오스 대신 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다. 평균공극크기 0.02 ~ 0.04 ㎛이고, 막의 단면이 내경 0.7 mm, 외경 1.2 mm의 원형구조이며, 순수투과유량 200 L/㎡?hr(60 ㎝Hg), 파단강도 350 gf/filament를 갖는 중공사막을 얻을 수 있었다.
비교예
3
고분자를 아세틸화된 메틸 셀룰로오스 대신 셀룰로오스 아세테이트를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다. 평균공극크기 0.03 ~ 0.04 ㎛이고, 막의 단면이 내경 0.6 mm, 외경 1.1 mm의 원형구조이며, 순수투과유량 130 L/㎡?hr(60 ㎝Hg), 파단강도 150 gf/filament를 갖는 중공사막을 얻을 수 있었다.
비교예
4
고분자를 아세틸화된 메틸 셀룰로오스 대신 폴리비닐리덴플루오라이드를 사용하였으며 고분자 농도는 35 중량%, 빈용매로는 감마-부틸로락톤(r-butyrolactone) 65 중량%를 사용하였고 다른 인자는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다. 평균공극크기 0.01 ~ 0.02 ㎛이고, 막의 단면이 내경 0.8 mm, 외경 1.2 mm의 원형구조이며, 순수투과유량 20 L/㎡?hr(60 ㎝Hg), 파단강도 1000 gf/filament를 갖는 중공사막을 얻을 수 있었다.
비교예
5
고분자를 아세틸화된 메틸 셀룰로오스 대신 폴리비닐리덴플루오라이드를 사용하였으며 고분자 농도는 35 중량%, 빈용매로는 감마-부틸로락톤(r-butyrolactone) 65 중량%를 사용하였고 외부응고욕으로는 물 대신 감마-부틸로락톤(r-butyrolactone)을 사용하였다. 다른 인자는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다. 평균공극크기 1.0 ~ 2.0 ㎛이고, 막의 단면이 내경 0.6 mm, 외경 1.0 mm의 원형구조이며, 순수투과유량 2000 L/㎡?hr(60 ㎝Hg), 파단강도 300 gf/filament를 갖는 중공사막을 얻을 수 있었다.
상기 결과들을 하기 표 1에 정리하였다.
| 구분 | 물성 | ||||
| 평균공극크기 (㎛) |
막의 단면 내경(mm) |
막의 단면 외경(mm) |
순수투과유량 (L/㎡?hr (60㎝Hg)) |
파단강도 (gf/filament) |
|
| 실시예 1 | 0.05 ~ 0.1 | 0.8 | 1.2 | 1200 | 1200 |
| 비교예 1 | 0.01 ~ 0.03 | 0.8 | 1.2 | 100 | 300 |
| 비교예 2 | 0.02 ~ 0.04 | 0.7 | 1.2 | 200 | 350 |
| 비교예 3 | 0.03 ~ 0.04 | 0.6 | 1.1 | 130 | 150 |
| 비교예 4 | 0.01 ~ 0.02 | 0.8 | 1.2 | 20 | 1000 |
| 비교예 5 | 1.0 ~ 2.0 | 0.6 | 1.0 | 2000 | 300 |
상기 표 1에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 아세틸화된 메틸 셀룰로오스 중공사막의 경우, 평균공극크기 면에서는 비교예 1 ~ 4와 유사한 값을 보이지만, 순수투과유량의 경우 비교예 1 ~ 4 보다 적게는 6 배에서 많게는 60 배까지 증가하였으며, 파단강도의 경우에도 비교예 1 ~ 4 에 비하여 최대 10 배 이상 증가하는 등 고강도를 갖는 우수한 중공사막을 얻을 수 있다. 비교예 5의 경우 실시예 1과 비교하여 순수투과유량은 크지만 기공크기가 너무 크고 파단강도가 너무 작아 수처리용 분리막 등으로의 사용이 부적합하였다.
결과적으로 본 발명에 따른 중공사막의 경우 고강도 및 높은 투과유량을 가지며, 표면의 기공크기가 작아 수처리용 분리막 등으로 사용 시 우수한 특성을 나타내었다.
Claims (12)
- 셀룰로오스 화합물로서 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 10 ~ 30 중량%; 및
빈용매 70 ~ 90 중량%
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조용 고분자 용액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 화합물은 아세틸화된 알킬 셀룰로오스에 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조용 고분자 용액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스에서 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 히드록시에틸 또는 히드록시프로필인 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조용 고분자 용액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 아세틸화된 알킬 셀룰로오스는 알킬기의 치환도가 0.1 ~ 2.9 인 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조용 고분자 용액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 빈용매는 트리에틸렌글라이콜, 디에틸렌글라이콜, 글리세린, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 설포레인 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조용 고분자 용액.
- 셀룰로오스 화합물로서 아세틸화된 알킬 셀룰로오스 10 ~ 30 중량% 및 빈용매 70 ~ 90 중량%를 혼합하여 고분자 용액을 제조하는 단계;
상기 고분자 용액을 가열한 후 방치하여 안정화시키는 단계;
상기 안정화된 고분자 용액에 잔존하는 기포를 제거 및 필터링한 후 가열하여 방사용액을 제조하는 단계; 및
상기 방사용액과 내부 홀(hole) 형성제를 노즐에서 방사시켜서, 방사용액을 상전이시켜 중공사를 제조하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 중공사를 열수처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 화합물은 아세틸화된 알킬 셀룰로오스에 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 빈용매는 트리에틸렌글라이콜, 디에틸렌글라이콜, 글리세린, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 설포레인 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 내부 홀 형성제는 빈용매 또는 빈용매와 비용매의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 빈용매로는 트리에틸렌글라이콜, 디에틸렌글라이콜, 글리세린, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 설포레인 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이며, 상기 비용매는 물, 에틸렌글리콜, 알콜류 및 키톤류 중에서 선택된 1 종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막 제조방법.
- 청구항 제 6 항 내지 제 11 항 중 선택된 어느 한 항의 제조방법으로 제조되어 평균공극크기 0.01 ~ 0.2 ㎛, 순수투과유량 400 ~ 2000 L/㎡?hr(60 cmHg) 및 파단강도 800 ~ 1500 gf/filament를 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 중공사막.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100070574A KR101161709B1 (ko) | 2010-07-21 | 2010-07-21 | 아세틸화된 알킬 셀룰로오스를 이용한 다공성 중공사막 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100070574A KR101161709B1 (ko) | 2010-07-21 | 2010-07-21 | 아세틸화된 알킬 셀룰로오스를 이용한 다공성 중공사막 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
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