KR20120130303A - 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막에 관한 발명으로서, 분리막에 싸이클로덱스트린을 기능성 성분으로 포함시켜 싸이클로덱스트린의 기능을 부여한 기능성 분리막에 관한 발명이다.
본 발명에 따른 싸이클로덱스트린을 포함하는 고분자 분리막을 사용하면 싸이클로덱스트린의 본래 기능인 이온제거, 입자의 선택적 흡착에 의한 제거, 유량 특성 향상 및 빠른 분리 특성을 지닌 고분자 분리막을 제조할 수 있다.
특히 싸이클로덱스트린을 함유하는 고분자 분리막은 유량이 우수하고 분리 속도가 빠른 장점이 있어 낮은 압력에서 분리막을 운전하기가 매우 용이하다.
특히 싸이클로덱스트린을 포함하는 고분자 분리막의 경우 싸이클로덱스트린을 포함함으로써 2차전지용의 분리막의 특성을 통시에 나타낼 수 있어 기능성 전지 소재로서 널리 사용될 수 있는 특성이 있다.

Description

싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막{MEMBRANE HAVING CYCLODEXTRIN}
본 발명은 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막에 관한 발명으로서, 분리막에 싸이클로덱스트린을 기능성 성분으로 포함시켜 싸이클로덱스트린의 제거 및 흡착 기능을 부여한 기능성 분리막에 관한 발명이다.
분리막은 일정한 기공을 가지고 있어 기공의 크기에 따라 물질을 분리할 수 있는 소재로서 통상적으로는 시트(sheet) 또는 중공사(hollow fiber)의 형태를 가지고 있다.
이러한 분리막을 기공의 크기에 따라 분류하면 정밀여과(MF, micro filtration), 한외여과(UF, ultra filtration), 나노여과(NF, nano filtration) 그리고 역삼투(RO, reverse osmosis)로 분류된다.
통상적으로 분리막의 용도는 기공의 크기에 따라 결정되는데 위에서 언급한 정밀여과 막의 경우 입자상 물질 또는 미생물을 제거하는데 사용되며, 한외여과막은 바이러스의 제거 또는 단백질의 분리에 사용된다. 마지막의 역삼투 막의 경우는 기공의 크기가 매우 작아 이온성 물질을 제거하는데 사용되며, 이러한 용도로서는 해수에서 염 성분을 제거하는 해수 담수화용의 역삼투 막이 널리 사용되고 있다.
한편 상기의 분리막에 기능성 성분을 첨가하여 일정한 기능을 가진 분리막도 소개되고 있는데, 가장 널리 알려진 것이 정밀여과(MF) 분리막에 항균 성분을 첨가하여 미생물을 여과하면서도 장기간 사용시 미생물에 오염되지 않도록 한 분리막의 예가 알려져 있다.
본 발명에서 개시하고자 하는 분리막은 상기 분리막에 싸이클로덱스트린을 첨가하여 싸이클로덱스트린이 가지고 있는 여러 가지 특성을 분리막에서 구현한 분리막이다.
상기 싸이클로덱스트린은 다당류에 속하는 고분자의 하나로서, 크기에 따라α,β,γ 의 3가지 형태가 가장 널리 알려져 있다. 특히 싸이클로덱스트린은 링의 내부에 여러 가지 물질을 통과시키거나, 끼워 흡착시키는 성질을 가지고 있으며, 이외에도 향미성분, 휘발성분의 안정화, 분말제품의 흡습성 개선, Oil성분의 분말화를 용이하게 하는 성질, 열/빛에 의해 분해되기 쉬운 물질의 안정화, 산화되기 쉬운 물질의 안정화 및 성분의 방출속도 조절 등의 기능을 나타낸 다고 알려져 있으나 아직까지 분리막용 기능성 소재로서는 알려진 바가 없다.
본 발명에서는 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막은 분리막에 싸이클로덱스트린을 0.001 내지 70 중량% 포함시켜 싸이클로덱스트린이 가지고 있는 기능을 부가한 고분자 분리막임을 특징으로 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 싸이클로덱스트린을 첨가 사용하여 고분자 분리막을 제조한다.
만약 싸이클로 덱스트린이 나타내는 기능을 구현하기 위하여 필요한 경우는 분리막 제조 후에 별도의 첨가 과정을 거쳐서 사용할 수 있으므로 첨가 방법 여하에 본 발명이 구현하고자 하는 기능이 영향을 받지는 않는다.
고분자 분리막은 통상적으로 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리에테르술폰(PES, polyether sulfone), 폴리술폰(PSf, polysulfone), 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile), 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF, polyvinylidene difluoride), 폴레우레탄(PU, polyurethane), 테프론(Teflon) 등의 고분자 소재를 용융압출 후 연신시켜 제조하거나, 고분자를 용매에 녹여 방사 또는 캐스팅하여 제조하는데, 본 발명의 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막은 상기 소재와 재료에 모두 적용 가능하다.
즉, 용융 고분자를 압출 후 연신시켜 제조하는 분리막의 경우에는 고분자를 용융 및 혼련하는 과정에서 싸이클로덱스트린을 포함시킨 후 이를 노즐을 통하여 압출시켜 제조하는 방법을 사용한다.
만약 고분자 분리막의 제조 공정이 용매에 고분자를 녹인 후 습식 방사하는 중공사 분리막 제조 공정이라면, 싸이클로덱스트린을 고분자가 용해된 용액, 즉 도프(dope)에 분산시켜 습식방사(dry-wet spinning)하는 방식으로 제조할 수 있다.
또한 고분자 용액을 캐스팅하여 평막을 제조하는 공정에서는 상기 용액에 싸이클로덱스트린을 분산시켜 같이 캐스팅하는 방법으로 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막, 즉 평막을 생산할 수 있다.
상기한 방법으로 제공되는 싸이클로덱스트린을 포함하는 고분자 분리막은 고분자 분리막 최종 제품에 싸이클로덱스트린이 중량기준으로 0.001% 내지 70% 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 하한 비율인 0.001% 이하의 함량에서는 싸이클로덱스트린의 특성을 고분자 분리막에서 구현하기가 매우 어려우며, 상기 상한 70%를 초과하는 비율에서는 싸이클로덱스트린의 비율이 너무 많아 고분자 매트릭스가 약해지고 기계적 강도의 부족으로 분리막 형성이 어렵다.
본 발명에 따른 싸이클로덱스트린을 포함하는 고분자 분리막을 사용하면 싸이클로덱스트린의 본래 기능인 이온제거, 입자의 선택적 흡착에 의한 제거, 유량 특성 향상 및 빠른 분리 특성을 지닌 고분자 분리막을 제조할 수 있다.
특히 싸이클로덱스트린을 함유하는 고분자 분리막은 유량이 우수하고 분리 속도가 빠른 장점이 있어 낮은 압력에서 분리막을 운전하기가 매우 용이하다.
특히 싸이클로덱스트린을 포함하는 고분자 분리막의 경우 싸이클로덱스트린을 포함함으로써 2차전지용의 분리막의 특성을 통시에 나타낼 수 있어 기능성 전지 소재로서 널리 사용될 수 있는 특성이 있다.
또한 싸이클로덱스트린은 이온을 흡착하는 특성이 있으므로 분리막에 사용되면 물속에 용해되어 있는 이온성 성분을 분리막이 제거할 수 있는 성능을 나타내게 된다.
이하 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.
[실시예1]
폴리술폰 20g, 폴리에틸렌글리콜 15g, DMAC(dimethyl acetamide)60g, PVP(polyvynylpyrrolidone)5g을 잘 섞어 교반 한 후에 싸이클로덱스트린 분말 5g을 잘 분산시켜 도프(dope)를 제조한다.
상기 도프(dope)를 이중관을 가지는 방사 구금으로 토출시켜 중공사 분리막을 중공사 막을 제조한다. 이때 내부 코어(core)액으로는 100% DMAC를 사용하고 물로 구성된 응고조에 상기 도프와 코어액을 방사하여 중공사 분리막을 제조한다.
제조된 분리막은 물로 세척한 후 건조시키면 싸이클로덱스트린을 포함하는 MF 등급의 중공사 분리막이 완성 된다.
[실시예2]
폴리술폰 20g, 폴리에틸렌글리콜 15g, DMAC(dimethyl acetamide)60g, PVP(polyvynylpyrrolidone)5g을 잘 섞어 교반 한 후에 싸이클로덱스트린 분말 5g을 잘 분산시켜 도프(dope)를 제조한다.
상기 도프를 독터 블레이드를 이용하여 유리 판위에 일정한 두께로 캐스팅 한 후에 이를 물속에 침지시켜 시트 형태의 분리막을 제조한다. 제조된 분리막은 유리 판위에서 제거된 후에 추가적인 세정 후 건조시켜 MF 등급의 평막으로 제조된다.
본 발명에 따른 싸이클로덱스트린을 포함하는 분리막은 수처리용 분리막, 및 2차전지 분리막, 이온교환분리막 등의 소재로 사용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 고분자 분리막에 싸이클로덱스트린이 중량기준으로 0.001% 내지 70% 포함되는 것을 특징으로 하는 싸이클로덱스트린이 포함된 분리막.
  2. 제 1항에 있어서 고분자는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르술폰(polyether sulfone), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐리덴디플루오라이드(polyvinylidenedifluoride), 폴리우레탄(PU, polyurethane), 또는 테프론(Teflon)으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 싸이클로덱스트린이 포함된 분리막.
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