KR20180095195A - 유기용매 나노여과용 초박형 복합막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기용매 나노여과용 초박형 복합막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체로 다공성 지지체를 형성하고, 상기 다공성 지지체 위에 박막의 활성층을 포함하는 복합막을 제조하여 유기용매 나노여과 공정에 응용하는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된, 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체 위에 박막의 활성층이 형성된 초박형 복합막은 유기용매에 대한 화학적·열적 안정성이 우수하고, 유기용매 나노여과 성능이 뛰어날 뿐만 아니라, 특히 고온의 유기용매 조건에서도 나노여과 성능이 안정적으로 유지되므로 화학, 제약 또는 정유 산업 등에서 유기용매 나노여과막으로 응용할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된, 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체 위에 박막의 활성층이 형성된 초박형 복합막은 유기용매에 대한 화학적·열적 안정성이 우수하고, 유기용매 나노여과 성능이 뛰어날 뿐만 아니라, 특히 고온의 유기용매 조건에서도 나노여과 성능이 안정적으로 유지되므로 화학, 제약 또는 정유 산업 등에서 유기용매 나노여과막으로 응용할 수 있다.
Description
본 발명은 유기용매 나노여과용 초박형 복합막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체로 다공성 지지체를 형성하고, 상기 다공성 지지체 위에 박막의 활성층을 포함하는 복합막을 제조하여 유기용매 나노여과 공정에 응용하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 화학산업과 제약산업에서 요구되는 분리공정은 증류, 결정, 흡착, 추출 등의 공정을 수반하며 거의 유기용매를 사용하여 수행되고 있어 유기용매 분리막에 대한 요구가 꾸준히 증가하고 있는 실정이다. 그러나 종래 개발되거나 상용화된 대부분의 분리막은 수처리용이나 기체분리용으로 제조되었기 때문에 다양한 유기용매에 노출되는 환경에서는 안정적인 화학구조를 유지하는데 한계가 있었다. 따라서 유기용매 분리막에 대한 산업적 수요가 존재하고 그 규모 또한 작지 않음에도 불구하고 지금까지 유기용매 분리막이 많이 개발되고 있지 않은 실정이다.
다만, 유기용매 나노여과막으로서 폴리이미드 지지체 위에 폴리아미드 박막층을 형성한 복합막, 테트라아민과 디카르복실산으로부터 중합한 폴리벤즈이미다졸 막 및 폴리에테르에테르케톤 막 등이 알려져 있는데, 특히 유기용매 나노여과막의 경우에는 기공의 크기도 중요하지만 용매 또는 용질과 분리막의 상호작용이 분리막의 성능에 영향을 미치므로 유기용매에 대한 안정성이 뛰어난 소재의 개발이 시급하다. 아울러 종래 비대칭막 형태로 제조된 폴리이미드, 가교화된 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르에테르케톤 막 등은 유기용매에 안정하다고 해도 우수한 투과도를 얻기 어려운 경우가 많기 때문에 한정된 유기용매 및 온도 범위에 사용되고 있어 다양한 종류의 분리막 재질, 형태 및 향상된 분리성능이 요구되고 있다(특허문헌 1, 2).
또한, 산이무수물, 오르쏘-히드록시 아민 및 방향족 디아민을 반응시켜 히드록시 폴리이미드-폴리이미드 공중합체 막을 얻고, 이를 열처리함으로써 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 막을 제조하여 기체분리막으로 사용한 예가 알려져 있으나, 유기용매에 대한 화학적 안정성을 비롯하여 유기용매의 분리성능에 관한 구체적인 내용이 개시된바 없어, 유기용매 나노여과막으로의 응용을 고려할 수 없었다(비특허문헌 1).
따라서 본 발명자 등은, 열적·화학적 안정성 및 기계적 물성이 우수한 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 막의 응용분야를 확대하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 막을 다공성 지지체로 형성하고, 그 다공성 지지체 위에 박막의 활성층을 형성하여 초박형 복합막을 제조할 수 있으면, 유기용매에 대한 안정성 및 분리성능을 바탕으로 유기용매 나노여과막으로 응용될 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
비특허문헌 1 Chul Ho Jung et al., J. Membr. Science 350, 301-309 (2010)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유기용매에 대한 화학적·열적 안정성이 우수하고, 유기용매 나노여과 성능이 뛰어날 뿐만 아니라, 특히 고온의 유기용매 조건에서도 나노여과 성능이 안정적으로 유지되는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체; 및 상기 지지체 위에 형성된 박막의 활성층;을 포함하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막을 제공한다.
<화학식 1>
(상기 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 4가의 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 4가의 탄소수 4 내지 24의 복소환기에서 선택되는 방향족 고리기이고, 상기 방향족 고리기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 CO-NH로 연결되어 있고,
Ar2는 치환 또는 비치환된 2가의 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 2가의 탄소수 4 내지 24의 복소환기에서 선택되는 방향족 고리기이고, 상기 방향족 고리기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 CO-NH로 연결되어 있으며,
Q는 단일결합이거나; O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2, CO-NH, C(CH3)(CF3), 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, x, y는 각각 반복단위 내 몰분율로서 0.1≤x≤0.9, 0.1≤y≤0.9, x+y=1 이다)
상기 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체는 전기방사막인 것을 특징으로 한다.
상기 전기방사막은 그 두께가 10~80㎛, 기공률이 60~80%인 것을 특징으로 한다.
상기 박막의 활성층은 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드인 것을 특징으로 한다.
<화학식 2>
상기 박막의 활성층은 그 두께가 50~300nm인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 I) 산이무수물, 오르쏘-히드록시 디아민 및 방향족 디아민을 반응시켜 폴리아믹산 용액을 얻은 후, 공비 열 이미드화법에 의하여 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 합성하는 단계;
II) 상기 I) 단계의 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 유기용매에 녹인 고분자용액을 전기방사에 의하여 제막하는 단계;
III) 상기 II) 단계에서 얻은 막을 열전환하여 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체를 얻는 단계; 및
IV) 상기 지지체 위에 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층을 형성하는 단계;를 포함하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법을 제공한다.
상기 I) 단계의 산이무수물은 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 한다.
<화학식 3>
(상기 화학식 3에서 Ar1은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
상기 I) 단계의 오르쏘-히드록시 디아민은 하기 화학식 4로 표시되는 것을 특징으로 한다.
<화학식 4>
(상기 화학식 4에서 Q는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
상기 I) 단계의 방향족 디아민은 하기 화학식 5로 표시되는 것을 특징으로 한다.
<화학식 5>
(상기 화학식 5에서 Ar2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
상기 I) 단계의 공비 열 이미드화법은 폴리아믹산 용액에 톨루엔 또는 자일렌을 첨가하고 교반하여 160~200℃에서 6~24시간 동안 이미드화 반응을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 III) 단계의 열전환은 고순도의 불활성 가스 분위기에서 1~20℃/min의 승온 속도로 300~400℃까지 승온한 후 1~2시간 동안 등온 상태를 유지함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 IV) 단계를 수행하기 전에, 상기 III) 단계에서 얻어진 지지체를 친수화 처리하는 단계;를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 친수화 처리는 상기 III) 단계에서 얻어진 지지체가 폴리도파민에 의하여 코팅되는 것을 특징으로 한다.
상기 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층은 메타-페닐렌디아민과 트리메조일클로라이드의 계면중합반응에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제조된, 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체 위에 박막의 활성층이 형성된 초박형 복합막은 유기용매에 대한 화학적·열적 안정성이 우수하고, 유기용매 나노여과 성능이 뛰어날 뿐만 아니라, 특히 고온의 유기용매 조건에서도 나노여과 성능이 안정적으로 유지되므로 유기용매 나노여과막으로 응용할 수 있다.
도 1은 실시예 1 내지 9에 따른 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 제조공정 및 주사전자현미경(SEM) 이미지.
도 2는 실시예 1 내지 9에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 ATR-IR 스펙트럼.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(a) 및 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막(b)의 ATR-IR 스펙트럼.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 열전환 조건에 따른 열중량 감소 특성을 나타낸 열중량분석(TGA) 그래프.
도 5는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 순수 용매 투과도 실험결과를 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 고온 DMF 내에서 형태 및 구조 변화를 관찰한 결과[(a) 치수 변화 그래프, (b) 육안 사진, (c) 주사전자현미경(SEM) 이미지].
도 7은 종래 상용화된 역삼투용 폴리술폰계 복합막(a), 정삼투용 셀룰로오스계 초박형 복합막(b) 및 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막(c)의 표면(Surface), 활성층(Active layer), 막 전체(Total)의 주사전자현미경(SEM) 이미지.
도 8은 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 THF 투과도(a) 및 배제율(b)을 나타낸 그래프.
도 9는 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 DMF 투과도(a) 및 배제율(b)을 나타낸 그래프.
도 10은 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 고온 DMF 투과도(a) 및 배제율(b)을 나타낸 그래프.
도 11은 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 유기용매 나노여과막으로 사용 전(Before)과 후(After)의 모폴로지를 관찰한 주사전자현미경(SEM) 이미지.
도 2는 실시예 1 내지 9에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 ATR-IR 스펙트럼.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(a) 및 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막(b)의 ATR-IR 스펙트럼.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 열전환 조건에 따른 열중량 감소 특성을 나타낸 열중량분석(TGA) 그래프.
도 5는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 순수 용매 투과도 실험결과를 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 고온 DMF 내에서 형태 및 구조 변화를 관찰한 결과[(a) 치수 변화 그래프, (b) 육안 사진, (c) 주사전자현미경(SEM) 이미지].
도 7은 종래 상용화된 역삼투용 폴리술폰계 복합막(a), 정삼투용 셀룰로오스계 초박형 복합막(b) 및 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막(c)의 표면(Surface), 활성층(Active layer), 막 전체(Total)의 주사전자현미경(SEM) 이미지.
도 8은 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 THF 투과도(a) 및 배제율(b)을 나타낸 그래프.
도 9는 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 DMF 투과도(a) 및 배제율(b)을 나타낸 그래프.
도 10은 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 고온 DMF 투과도(a) 및 배제율(b)을 나타낸 그래프.
도 11은 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 유기용매 나노여과막으로 사용 전(Before)과 후(After)의 모폴로지를 관찰한 주사전자현미경(SEM) 이미지.
본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체; 및 상기 지지체 위에 형성된 박막의 활성층;을 포함하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막을 제공한다.
<화학식 1>
(상기 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 4가의 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 4가의 탄소수 4 내지 24의 복소환기에서 선택되는 방향족 고리기이고, 상기 방향족 고리기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 CO-NH로 연결되어 있고,
Ar2는 치환 또는 비치환된 2가의 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 2가의 탄소수 4 내지 24의 복소환기에서 선택되는 방향족 고리기이고, 상기 방향족 고리기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 CO-NH로 연결되어 있으며,
Q는 단일결합이거나; O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2, CO-NH, C(CH3)(CF3), 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, x, y는 각각 반복단위 내 몰분율로서 0.1≤x≤0.9, 0.1≤y≤0.9, x+y=1 이다)
상기 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체는 상기 화학식 1에서 정의한 반복단위의 구조로 보아 화학적·열적 안정성이 우수함을 알 수 있다.
또한, 상기 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체는 전기방사막인 것이 바람직하다. 일반적으로 전기방사막은 전기방사법(electrospinning)에 의하여 수백 나노 크기의 섬유들을 bottom-up 방식으로 쌓아 얇은 두께 및 연결된 기공 구조(interconnected pore structure)로 높은 기공률을 갖는 다공성 지지체로 제막이 가능하다. 따라서 본 발명에서는 상기 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체가 전기방사막인 경우, 그 두께가 10~80㎛, 기공률이 60~80%인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
그러므로 본 발명에서는 전기방사막으로 얻어지는 다공성 지지체의 두께가 10~80㎛로 매우 얇고, 더불어 기공률이 60~80%로 매우 높은 것을 사용함으로써, 물질전달저항(mass transport resistance)을 최소화할 수 있으므로, 화학적·열적 안정성이 우수한 특성에 더하여 유기용매 나노여과막에 적용할 수 있는 것이다.
이때, 상기 전기방사막으로 얻어지는 다공성 지지체의 두께가 10㎛ 미만이면 지지체의 두께가 너무 얇아 기계적 물성이 저하될 수 있고, 그 두께가 80㎛를 초과하면 물질전달저항이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 아울러 다공성 지지체의 기공률이 60% 미만이면 유기용매 분리성능이 떨어질 수 있고, 기공률이 80%를 초과하는 것은 제막이 원활하지 않다.
또한, 상기 다공성 지지체 위에 형성되는 박막의 활성층은 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드일 수 있다.
<화학식 2>
이때, 상기 박막의 활성층은 그 두께가 50~300nm인 것이 바람직한바, 활성층의 두께가 50nm 미만이면 높은 작동압력에 견디기 어렵고, 그 두께가 300nm를 초과하면 물질전달에 대한 저항성에 문제가 생길 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체의 구조는, 산이무수물과 디아민을 반응시켜 얻은 폴리아믹산을 이미드화 시킴으로써 제조되는 폴리이미드의 합성을 기본으로 한다. 또한, 열전환 폴리벤즈옥사졸은 방향족 이미드 연결고리의 오르쏘-위치에 있는 히드록시기와 같은 작용기가 이미드 고리의 카르보닐기를 공격하여 카르복시-벤즈옥사졸 구조의 중간체를 형성한 후, 이어지는 열처리에 의하여 탈카르복시화(decarboxylation)함으로써 합성되는 것인바, 본 발명에서는 하기와 같은 단계를 포함하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법을 제공한다.
즉, 본 발명에서는 I) 산이무수물, 오르쏘-히드록시 디아민 및 방향족 디아민을 반응시켜 폴리아믹산 용액을 얻은 후, 공비 열 이미드화법에 의하여 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 합성하는 단계;
II) 상기 I) 단계의 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 유기용매에 녹인 고분자용액을 전기방사에 의하여 제막하는 단계;
III) 상기 II) 단계에서 얻은 막을 열전환하여 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체를 얻는 단계; 및
IV) 상기 지지체 위에 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층을 형성하는 단계;를 포함하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법을 제공한다.
통상 폴리이미드를 합성하기 위해서는 먼저 산이무수물과 디아민을 반응시켜 폴리아믹산을 얻어야 하는바, 본 발명에서도 산이무수물로서 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 사용한다.
<화학식 3>
(상기 화학식 3에서 Ar1은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
폴리이미드를 합성하기 위한 단량체로서 산이무수물은 상기 화학식 3에서 정의한 바와 같은 것이라면 어느 것이든지 제한 없이 사용할 수 있으나, 합성되는 폴리이미드의 열적·화학적 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 점을 고려하여 불소기를 갖고 있는 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴프탈산이무수물(6FDA), 또는 4,4'-옥시디프탈산이무수물(ODPA)을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 궁극적으로 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 구조를 갖는 것이므로, 오르쏘-히드록시 폴리이미드를 열전환하여 폴리벤즈옥사졸 단위를 도입할 수 있음에 착안하여 오르쏘-히드록시 폴리이미드를 합성하고자 오르쏘-히드록시 디아민으로서는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 사용한다.
<화학식 4>
(상기 화학식 4에서 Q는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
오르쏘-히드록시 디아민으로서는 상기 화학식 4에서 정의한 바와 같은 것이라면 어느 것이든지 제한 없이 사용할 수 있으나, 합성되는 폴리이미드의 열적·화학적 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 점을 고려하여 불소기를 갖고 있는 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판(APAF), 또는 3,3'-디아미노-4,4'-디히드록시바이페닐(HAB)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 공단량체로서 하기 화학식 5로 표시되는 방향족 디아민을 사용하여 상기 화학식 3의 산이무수물 및 화학식 4의 오르쏘-히드록시 디아민과 함께 반응시킴으로써 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 합성할 수 있다.
<화학식 5>
(상기 화학식 5에서 Ar2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
방향족 디아민으로서는 상기 화학식 5에서 정의한 바와 같은 것이라면 어느 것이든지 제한 없이 사용할 수 있으나, 4,4'-옥시디아닐린(ODA) 또는 2,4,6-트리메틸페닐렌디아민(DAM)을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다.
즉, 상기 I) 단계에서는 화학식 3의 산이무수물, 화학식 4의 오르쏘-히드록시 다아민 및 화학식 5의 방향족 디아민을 N-메틸피롤리돈(NMP)과 같은 유기용매에 용해 및 교반하여 폴리아믹산 용액을 얻은 후, 공비 열 이미드화법(azeotropic thermal imidization)에 의하여 하기 일반식 1로 표시되는 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 합성한다.
<일반식 1>
(상기 일반식 1에서 Ar1, Ar2, Q, x 및 y는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
이때, 공비 열 이미드화법은 폴리아믹산 용액에 톨루엔 또는 자일렌을 첨가하고 교반하여 160~200℃에서 6~24시간 동안 이미드화 반응을 수행하게 되는데, 이 동안에 이미드 고리가 생성되면서 방출된 물은 톨루엔 또는 자일렌의 공비혼합물로서 분리된다.
다음으로, 상기 일반식 1로 표시되는 상기 I) 단계의 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 N-메틸피롤리돈(NMP)과 같은 유기용매에 녹인 고분자용액을 전기방사(electrospinning)에 의하여 제막한다.
이어서, 상기 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체 전기방사막을 열전환하여 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체를 얻는다.
이때, 상기 열전환은 고순도의 불활성 가스 분위기에서 1~20℃/min의 승온 속도로 300~400℃까지 승온한 후 1~2시간 동안 등온 상태를 유지함으로써 수행된다.
마지막으로, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체 위에 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층을 형성함으로써, 본 발명의 목적물인 유기용매 나노여과용 초박형 복합막을 제조한다.
한편, 본 발명에서는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체 위에 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층을 형성하기 전, 상기 지지체를 친수화 처리함으로써 박막의 활성층을 원활하게 형성할 수 있는바, 이때 상기 지지체의 친수화 처리를 위하여는 공지의 폴리도파민(PDA) 코팅, 폴리비닐알코올(PVA) 코팅 또는 플라즈마 코팅 등 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 특히 상기 지지체를 폴리도파민으로 코팅하여 친수화 처리하는 것이 더욱 바람직하다.
실제로 본 발명의 일 구현예에서는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체를 폴리도파민으로 코팅하여 친수화 처리한 결과, 코팅 전 접촉각이 114°에서 코팅 후 58°로 약 2배 정도 줄어들어 친수화 처리가 확실하게 이루어졌음을 확인하였고, ATR-IR 분석을 통해서도 히드록실기와 아세탈기가 관측되어 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체가 폴리도파민에 의하여 코팅되었음을 알 수 있었다.
또한, 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층은 하기 반응식에 따라 메타-페닐렌디아민(MPD)과 트리메조일클로라이드(TMC)의 계면중합반응에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
<반응식>
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
[합성예 1] 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체의 합성
3,3'-디아미노-4,4'-디히드록시바이페닐(HAB) 5.0 mmol 및 4,4'-옥시디아닐린(ODA) 5.0 mmol을 무수 NMP 10ml에 용해시켜 0℃로 냉각하고, 여기에 무수 NMP 10ml에 용해시킨 4,4'-옥시디프탈산이무수물(ODPA) 10.0 mmol을 첨가하였다. 이 반응 혼합물을 0℃에서 15분 교반한 다음 상온으로 승온하여 밤새 방치한 후, 폴리아믹산 점성 용액을 얻었다. 이어서 폴리아믹산 용액에 오르쏘-자일렌 20ml를 첨가한 후 강력하게 교반 및 가열하여 180℃에서 6시간 이미드화를 수행하였다. 이 과정에서 이미드 고리의 생성에 의해 방출된 물은 자일렌 공비혼합물로서 분리되었다. 이렇게 얻어진 갈색 용액을 상온으로 냉각, 증류수에 침적, 온수로 수회 세척 및 120℃의 컨벡션 오븐에서 12시간 건조하는 일련의 과정을 거쳐 하기 화학식 6으로 표시되는 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 합성하였고, 이를 ODPA-HAB5-ODA5라 명명하였다.
<화학식 6>
상기 합성예 1로부터 화학식 6으로 표시되는 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체가 합성되었음을 다음과 같이 1H-NMR 및 FT-IR 데이터로 확인하였다. 1H-NMR(300 MHz, DMSO-d 6 , ppm): 10.41 (s, -OH), 8.10 (d, Har, J=8.0Hz), 7.92 (d, Har, J=8.0Hz), 7.85 (s, Har), 7.80 (s, Har), 7.71 (s, Har), 7.47 (s, Har), 7.20 (d, Har, J=8.3Hz), 7.04 (d, Har, J=8.3Hz). FT-IR (film) : ν(O-H) at 3400 cm-1, ν(C=O) at 1786 and 1705 cm-1, Ar (C-C) at 1619, 1519 cm-1, imide ν(C-N) at 1377 cm-1, imide (C-N-C) at 1102 and 720 cm-1.
[합성예 2 내지 9] 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체의 합성
합성예 1과 동일한 방법으로 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 제조하되, 반응물로서 아래 표 1에 기재된 다양한 산이무수물, 오르쏘-히드록시디아민 및 방향족 디아민을 사용하였으며, 합성된 각 샘플은 합성예 1과 같은 방식으로 명명하였다.
| 합성예 | 샘플명 | 몰분율 |
| 합성예 2 | ODPA-HAB8-ODA2 | x=0.8, y=0.2 |
| 합성예 3 | 6FDA-APAF8-ODA2 | x=0.8, y=0.2 |
| 합성예 4 | 6FDA-APAF5-DAM5 | x=0.5, y=0.5 |
| 합성예 5 | 6FDA-HAB5-ODA5 | x=0.5, y=0.5 |
| 합성예 6 | 6FDA-HAB8-ODA2 | x=0.8, y=0.2 |
| 합성예 7 | 6FDA-HAB5-DAM5 | x=0.5, y=0.5 |
| 합성예 8 | 6FDA-APAF2-ODA8 | x=0.2, y=0.8 |
| 합성예 9 | 6FDA-APAF5-ODA5 | x=0.5, y=0.5 |
6FDA(4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴프탈산이무수물)
APAF(2,2-비스(3-아미노-4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판)
DAM(2,4,6-트리메틸페닐렌디아민)
[실시예 1] 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(전기방사막)의 제조
합성예 1로부터 얻어진 ODPA-HAB5-ODA5를 디메틸아세트아미드(DMAc)에 녹여 10 중량%의 용액을 준비하였다. 23G 니들을 장착한 10 ml 실린지에 고분자 용액 6 ml를 충전한 후, 전기방사 장치(ES-robot, NanoNC, 한국)의 실린지 펌프에 장착하고 통상의 전기방사 조건에 따라 방사하여 전기방사막(HPI)을 얻었다. 상기 얻어진 전기방사막을 알루미나 판과 카본 천 사이에 넣고, 고순도의 아르곤 가스 분위기에서 3℃/min의 속도로 400℃까지 승온한 후, 400℃에서 2시간 동안 등온 상태를 유지하여 열전환 함으로써 하기 화학식 7로 표시되는 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 전기방사막(PBO)을 제조하였다.
<화학식 7>
[
실시예
2 내지 9]
열전환
폴리
(
벤즈옥사졸
-
이미드
) 공중합체 지지체(
전기방사막
)의 제조
합성예 2 내지 9로부터 얻어진 샘플을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 전기방사막을 제조하였으며, 도 1에 나타낸 상기 실시예 1 내지 9에 따른 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(전기방사막)의 제조공정 및 주사전자현미경(SEM) 이미지로부터 나노섬유 형태의 다공성 전기방사막이 제조되었음을 알 수 있다.
[실시예 10] 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체를 포함하는 초박형 복합막의 제조
실시예 1로부터 제조된 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 전기방사막을 폴리도파민(PDA)으로 코팅하여 친수화 처리한 후, 3.5 중량%의 메타-페닐렌디아민(MPD) 수용액에 침지하고, 과량의 용액을 제거한 다음 지지체의 표면에 0.15 중량%의 트리메조일클로라이드 헥산 용액을 부어 계면중합반응을 수행하였다. 헥산을 세척하고 공기 중에 방치 및 90℃ 오븐에서 경화시켜 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(전기방사막) 위에 가교구조의 폴리아미드 박막 활성층이 형성된 초박형 복합막을 제조하였다.
도 2에는 실시예 1 내지 9에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 ATR-IR 스펙트럼을 나타내었다. 3400 cm-1 부근에서 나타나는 O-H 스트레칭 피크가 사라지고, 1480 cm-1 및 1054 cm-1 부근에서 전형적인 벤즈옥사졸 고리에 기인하는 두 개의 뚜렷한 피크가 나타난 것으로 보아 열처리 과정에서 벤즈옥사졸 고리가 형성되었음을 알 수 있었다. 게다가 이미드기 고유의 흡수 밴드도 1784 cm-1 및 1717 cm-1 부근에서 발견되어 400℃에 이르는 열전환 온도에서도 방향족 이미드 연결고리의 열적 안정성을 확인할 수 있다.
하기 표 2에는 상기 실시예 1로부터 제조된 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(전기방사막)의 다양한 두께에 따른 기계적 물성, 평균기공입경 및 기공률을 나타내었다.
| 두께(㎛) | 기계적 물성(MD/TD) | 평균기공입경(㎛) | 기공률(%) | |
| 인장강도(Mpa) | 신장률(%) | |||
| 20 | 35/51 | 11/28 | 0.22 | 75 |
| 40 | 23/29 | 6/13 | 0.20 | 64 |
| 60 | 23/34 | 5/12 | 0.12 | 61 |
MD(machine direction : 기계방향), TD(transverse direction : 수직방향)
상기 표 2로부터 본 발명에 따라 제조된 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체는 종래 수처리용 분리막으로 응용되는 다공성 지지체의 두께(100~200㎛)보다 매우 얇으면서도 기계적 물성이 우수함을 확인할 수 있고, 기공률도 매우 높음을 알 수 있다.
또한, 도 3에는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(a) 및 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막(b)의 ATR-IR 스펙트럼을 나타내었다. 도 3에서 보는 바와 같이, 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막(b)의 경우에는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체(a)와는 달리, 3444 cm-1 및 3310 cm-1 부근에서 N-H기의 신축진동과 수소결합이 확인되었으며, 1667 cm-1와 1542 cm-1에서 C=O기의 신축진동과 N-H기의 plane bending을 확인할 수 있었다.
도 4에는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 다양한 열전환 조건(375℃에서 0.5시간, 375℃에서 1시간, 375℃에서 2시간, 400℃에서 2시간)에 따른 열중량 감소 특성을 열중량분석(TGA) 그래프로 나타내었다. 상기 열중량분석은 10℃/min으로 400℃까지 가열한 뒤, 400℃에서 2시간을 유지한 후, 다시 800℃까지 가열하여 측정하였다. 통상 열전환으로 인한 중량 감소는 이론적으로 100% 열전환이 진행되었을 때 약 9%인바, 도 4에서 볼 수 있듯이 40분에서 160분 사이에서 pristine (열전환 전 지지체)의 중량 감소도 10%인 것으로 보아 열전환이 원활하게 진행되었음을 알 수 있으며, 각 열전환 조건에서 처리된 지지체의 정량적인 중량 감소 데이터로부터 그 열전환 정도를 역으로 계산할 수 있었다.
또한, 도 5에는 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 순수 용매 투과도 실험결과를 그래프로 나타내었다. 도 5에서 보듯이, 이소프로필알코올(IPA), 증류수(Water), 클로로포름(Chloroform), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라히드로퓨란(THF), 톨루엔(Toluene), 아세토니트릴(Acetonitrile), 헵탄(Heptane) 등 다양한 유기용매를 대상으로 투과도 실험을 진행하는 동안 지지체의 내화학성 뿐만 아니라, 높은 기공도로부터 높은 순수 용매 투과도 성능을 나타내므로 유기용매 나노여과용 지지체로서의 역할을 비롯하여 내화학성 및 내열성을 바탕으로 유기용매 나노여과막으로 응용할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 도 6의 실시예 1에 따라 제조된 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체의 고온 DMF 내에서 형태 및 구조 변화를 관찰한 결과[(a) 치수 변화 그래프, (b) 육안 사진, (c) 주사전자현미경(SEM) 이미지]로부터 내열성 및 내화학성을 확인하였는바, 가장 열화된 조건인 고온(30℃, 60℃, 90℃, 120℃) DMF 용매 내에서조차 상기 지지체는 수치상으로, 육안으로, 및 주사전자현미경(SEM) 이미지로도 큰 변화가 없음을 알 수 있다.
도 7에는 종래 상용화된 역삼투용 폴리술폰계 복합막(a), 정삼투용 셀룰로오스계 초박형 복합막(b) 및 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막(c)의 표면(Surface), 활성층(Active layer), 막 전체(Total)의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타내었다. 도 7을 통하여 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막은 종래 상용화된 역삼투용 폴리술폰계 복합막 및 정삼투용 셀룰로오스계 초박형 복합막에 비하여 현저히 얇고 다공성의 구조를 갖는 것을 볼 수 있으며, 그 활성층의 두께 또한 매우 얇아서 복합막 내부에 생성되는 물질전달저항을 최소화할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예 10에 따른 초박형 복합막은 분리막으로서의 성능이 우수하리라 예측할 수 있고, 지지체의 우수한 내열성, 내화학성을 기반으로 유기용매 나노여과막으로 응용이 가능하다.
또한, 도 8에는 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 THF 투과도(a) 및 배제율(b)을 그래프로 나타내었는바, 2g/L 농도의 폴리스티렌/THF 용액에서 30℃, 30bar 및 50L/hr의 유속에서 volumetric cylinder를 이용하여 측정하되, 투과액의 부피를 일정 시간 측정하였고, 투과액과 공급액을 동일하게 채취하여 HPLC-UV/Vis를 이용하여 배제율을 측정하였다. 도 8에서 보듯이, 5 LMH/bar의 높은 투과도와 236~1600 g/mol 분자량의 폴리스티렌에 대하여 99% 이상의 배제율을 나타냄을 확인할 수 있다.
또한, 도 9에는 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 DMF 투과도(a) 및 배제율(b)을 그래프로 나타내었는바, 2g/L 농도의 폴리스티렌/DMF 용액 및 1 g/L 농도의 dye 용액에서 30℃, 30bar 및 50L/hr의 유속에서 volumetric cylinder를 이용하여 측정하되, 측정에 사용한 dye는 Chrysoidine G(-charge, 249 g/mol), Methylene Orange(+charge, 327 g/mol) 및 Brilliant Blue(+charge, 826 g/mol)이었다. 측정 시, 전과 동일하게 일정 시간 투과액의 부피를 측정하여 투과도를 계산하였으며, dye에 대한 배제율은 UV spectroscopy를 이용하여 각각의 wavelength의 차이를 관찰하였다. 도 9에서 보듯이, 약 8 LMH/bar의 높은 투과도를 나타내며, charge에 상관없이 용질(solute)의 크기에 따른 배제율 프로파일을 확인할 수 있다.
또한, 도 10에는 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 고온 DMF 투과도(a) 및 배제율(b)을 그래프로 나타내었는바, 더욱 열화된 측정 조건인 고온(30℃, 60℃, 90℃) DMF 용매에서도 안정적이며 뛰어난 성능을 보였다. 즉, 시스템의 온도가 상승함에 따라 용매의 점도가 감소하기 때문에 투과도가 증가하는 반면, 배제율은 거의 변하지 않음을 알 수 있다. 이는 활성층 및 지지체의 화학적 안정성이 고온에서도 매우 뛰어나므로 투과도만 증가하고 배제율은 유지되는 경향을 나타내는 것으로 해석되며, 이처럼 열화된 조건에서도 유기용매 나노여과막으로 응용할 수 있음을 시사한다.
또한, 도 11에는 실시예 10에 따라 제조된 초박형 복합막의 유기용매 나노여과막으로 사용 전(Before)과 후(After)의 모폴로지를 관찰한 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타내었는바, 유기용매 나노여과막으로 사용 전과 후의 주사전자현미경(SEM) 이미지 비교에서도 큰 변화가 없는 것으로 보아, 본 발명에 따른 상기 초박형 복합막의 안정성을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된, 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체 위에 박막의 활성층이 형성된 초박형 복합막은 유기용매에 대한 화학적·열적 안정성이 우수하고, 유기용매 나노여과 성능이 뛰어날 뿐만 아니라, 특히 고온의 유기용매 조건에서도 나노여과 성능이 안정적으로 유지되므로 화학, 제약 또는 정유 산업 등에서 유기용매 나노여과막으로 응용할 수 있다.
Claims (14)
- 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체; 및 상기 지지체 위에 형성된 박막의 활성층;을 포함하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막.
<화학식 1>
(상기 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 4가의 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 4가의 탄소수 4 내지 24의 복소환기에서 선택되는 방향족 고리기이고, 상기 방향족 고리기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 CO-NH로 연결되어 있고,
Ar2는 치환 또는 비치환된 2가의 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 2가의 탄소수 4 내지 24의 복소환기에서 선택되는 방향족 고리기이고, 상기 방향족 고리기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 CO-NH로 연결되어 있으며,
Q는 단일결합이거나; O, S, CO, SO2, Si(CH3)2, (CH2)p (1≤P≤10), (CF2)q (1≤q≤10), C(CH3)2, C(CF3)2, CO-NH, C(CH3)(CF3), 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, x, y는 각각 반복단위 내 몰분율로서 0.1≤x≤0.9, 0.1≤y≤0.9, x+y=1 이다) - 제1항에 있어서, 상기 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체는 전기방사막인 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막.
- 제2항에 있어서, 상기 전기방사막은 그 두께가 10~80㎛, 기공률이 60~80%인 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막.
- 제1항에 있어서, 상기 박막의 활성층은 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막.
<화학식 2>
- 제4항에 있어서, 상기 박막의 활성층은 그 두께가 50~300nm인 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막.
- I) 산이무수물, 오르쏘-히드록시 디아민 및 방향족 디아민을 반응시켜 폴리아믹산 용액을 얻은 후, 공비 열 이미드화법에 의하여 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 합성하는 단계;
II) 상기 I) 단계의 히드록시기 함유 폴리이미드-폴리이미드 공중합체를 유기용매에 녹인 고분자용액을 전기방사에 의하여 제막하는 단계;
III) 상기 II) 단계에서 얻은 막을 열전환하여 제1항 기재의 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 다공성 열전환 폴리(벤즈옥사졸-이미드) 공중합체 지지체를 얻는 단계; 및
IV) 상기 지지체 위에 제4항 기재의 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층을 형성하는 단계;를 포함하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법. - 제6항에 있어서, 상기 I) 단계의 산이무수물은 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
<화학식 3>
(상기 화학식 3에서 Ar1은 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다) - 제6항에 있어서, 상기 I) 단계의 오르쏘-히드록시 디아민은 하기 화학식 4로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
<화학식 4>
(상기 화학식 4에서 Q는 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다) - 제6항에 있어서, 상기 I) 단계의 방향족 디아민은 하기 화학식 5로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
<화학식 5>
(상기 화학식 5에서 Ar2는 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다) - 제6항에 있어서, 상기 I) 단계의 공비 열 이미드화법은 폴리아믹산 용액에 톨루엔 또는 자일렌을 첨가하고 교반하여 160~200℃에서 6~24시간 동안 이미드화 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 III) 단계의 열전환은 고순도의 불활성 가스 분위기에서 1~20℃/min의 승온 속도로 300~400℃까지 승온한 후 1~2시간 동안 등온 상태를 유지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 IV) 단계를 수행하기 전에, 상기 III) 단계에서 얻어진 지지체를 친수화 처리하는 단계;를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 친수화 처리는 상기 III) 단계에서 얻어진 지지체가 폴리도파민에 의하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 가교구조의 방향족 폴리아미드 박막의 활성층은 메타-페닐렌디아민과 트리메조일클로라이드의 계면중합반응에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기용매 나노여과용 초박형 복합막의 제조방법.
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