KR20190064746A - 막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법 - Google Patents

막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190064746A
KR20190064746A KR1020170163899A KR20170163899A KR20190064746A KR 20190064746 A KR20190064746 A KR 20190064746A KR 1020170163899 A KR1020170163899 A KR 1020170163899A KR 20170163899 A KR20170163899 A KR 20170163899A KR 20190064746 A KR20190064746 A KR 20190064746A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
alkylsilane
coating
weight
parts
Prior art date
Application number
KR1020170163899A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102096023B1 (ko
Inventor
김수한
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020170163899A priority Critical patent/KR102096023B1/ko
Publication of KR20190064746A publication Critical patent/KR20190064746A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102096023B1 publication Critical patent/KR102096023B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0093—Chemical modification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/52—Two layers
    • B05D7/54—No clear coat specified
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2518/00—Other type of polymers
    • B05D2518/10—Silicon-containing polymers

Abstract

본 발명은 막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 막접촉기 표면에 초발수성 구현을 통한 CO2 흡수 용액의 젖음현상 및 평윤현상을 감소시킬 수 있는 코팅방법에 관한 것이다. 고밀도 피막을 형성시키고, 막접촉기의 표면을 코팅하여 초발수성 및 방오 효과, 내구성 효과가 뛰어난 피막을 형성할 수 있는 막접촉기 표면 개질 코팅방법을 제공한다.

Description

막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법{Coating method for membrane contactor surface modification}
본 발명은 막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 막접촉기 표면에 초발수성 구현을 통한 CO2 흡수 용액의 젖음현상 및 평윤현상을 감소시킬 수 있는 코팅방법에 관한 것이다.
액체-기체 접촉기는 한 상에서 다른 상으로 하나 이상의 수용성 물질을 이송하는데 사용된다. 종래 접촉기로는, 충전탑, 단탑 및 습벽탑 등이 있으며, 이들 시스템에서, 기체 흐름으로부터 하나 이상의 성분의 기체 흡수는 액체 흐름에 역류 중에 충전탑과 단탑에서 기체를 분산하는 것에 의해 이루어진다. 흡수 효율은 기체 흐름 기포의 효율적인 표면적과 흐름의 상대 비율에 의한 용해도에 의해서 제어된다. 습벽탑 접촉기에서, 기체 흐름은 수직관의 내부 벽을 따라서 흐르는 액체의 표면과 접촉하면서 흐른다.
종래 접촉기는 여러 가지 결함을 가지고 있으며, 이들 중 주요한 것으로는 개별 기체와 액체 흐름이 넓은 범위에서 독립적으로 다양해질 수 없다는 사실이다. 단탑은 낮은 기체 흐름에서는 위핑이 발생하고, 높은 액체 흐름에서는 범람 등의 문제가 있다. 충전탑은 높은 유속에서 범람할 수 있고, 낮은 액체 유속의 사용은 채널링과 감소된 유효 표면적을 가질 뿐만 아니라, 과도한 기포 또는 포말 형성은 비효율적 과정을 유도한다. 습벽 접촉기 역시 높은 기체 유속에서 범람할 수 있다. 이러한 결함을 극복하기 위하여. 막접촉기의 개발이 활발히 진행되어 왔다.
막접촉기는 이송되는 기체에 대하여 침투성을 갖는 막에 의해 분리되는 장치로서, 미세다공성막이 사용되면, 막 재료의 비습식 특성과 액체가 공극으로의 관입과 충전되는 것을 막기 위한 공극 크기에 의존하여 이송되는 기체 중의 특정성분이 분리된다. 한편, 비다공성막이 사용되면, 기체의 이동은 막의 비다공성층에서 확산 속도에 의해 제어된다.
다공성막은 평판형, 나권형(Spriral-wound module), 관상형(Tubular Type module), 중공사형(HollowFiber module) 등의 다양한 형태로 사용될 수 있다. 이들 중에서, 중공사 다공성막은 외부 직경, 내부 직경, 그들 사이의 다공성 벽 두께를 포함하는 관형 필라멘트이며, 내부 직경은 섬유의 중공 부분을 한정한다.
한정된 관면 접촉에 대해, 상기 액체상은 상기 중공 부분을 통하여 흐르고, 흔히 루멘으로 불리고, 섬유를 둘러싸는 기체상으로부터 독립적으로 유지된다. 셀 면 접촉에서, 상기 액체상은 상기 섬유의 외부 직경과 표면을 둘러싸고, 상기 기체상이 상기 루멘을 통하여 흐른다.
막접촉기에 사용되는 분리막은 장시간 운전 시에 화학적, 열적 충격이 분리막에 가해지게 되고 이로 인하여, 흡수액이 분리막으로 침투된다. 분리막이 흡수제와 지속적으로 접촉을 하게 되면, 화학적 작용에 의해서 분리막의 기공도, 기공의 형상, 표면의 구조 및 특성을 변화시킨다. 또한, 주로 발열 반응이 일어나는 흡수공정에 의해서 분리막이 가열되어 유리전이 온도 혹은 용융온도 부근에서 조업이 이루어지면, 분리막의 소재인 고분자의 분해가 야기되어 분리막의 성능이 급격히 떨어지게 된다. 따라서, 막접촉기의 분리막이 장기간 동안 성능을 안정적으로 유지되기 위해서는, 분리막은 화학적, 열적 안정성을 갖는 것이 요구되어 진다.
또한, 막접촉기 공정 중에 분리막의 기공이 흡수액에 의해서 젖음(wetting)상태가 되는 경우, 물질전달 저항이 크게 증가하게 되어, 막접촉기의 성능이 급격히 저하되므로, 성능을 장시간 동안 유지시키기 위하여, 분리막의 기공을 운전기간 동안 비젖음(non-wetting) 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
분리막 기공의 젖음 특성은 분리막 및 흡수제의 특성에 의해서 결정되며, 표면 장력이 낮으면 흡수제가 분리막의 기공을 비교적 용이하게 적신다. 따라서, 분리막의 기공이 비젖음 상태로 유지할 수 있도록, 분리막의 표면에 대한 흡수제의 표면장력을 높이면, 즉, 분리막 표면의 발수성을 높이면, 막접촉기의 장기 성능 안정성을 증가시킬 수 있다.
종래의 선행기술 WO 9853894호는 중합체, 바람직하게는 소수성 및 소유성인 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔의 무정형 공중합체의 희석 코팅 용액으로 미세다공성 기재의 한 면을 접촉하여 여과지 표면 위의 다공성 기체 침투성 중합체의 연속 초박층에 의해 소형, 높은 유동, 오염 저항 기체 여과기를 형성하는 공정을 개시한다.
종래의 선행기술로, 한국등록특허 제10-1122569호(2012.03.16.)는 기체 분리막 및 기체분리막의 분리능 증대를 위한 코팅처리방법에 관한 것으로, 막 표면에 코팅층을 갖는 기체 분리막에 있어서, 막 표면에 2액형 실리콘 엘라스토머와 상온경화용 일액형 실리콘이 1:1의 무게비 또는 부피비로 혼합된 코팅액으로 형성시킨 코팅층을 포함하여 이루어지는 기체분리막을 특징으로 한다.
상기 종래 기술들은 분리막 표면을 코팅하는 공정을 포함하여 표면을 개질하고 있으나, 표면개질에 의해서 기체의 분리성능을 개선하고 있으나, 분리막 표면에 대한 발수성 특성을 개질하고 있지 않으므로 여전히 막접촉기에서 장시간 성능 안정성을 보여줄 수 없는 문제점이 존재하고 있다.
WO 9853894호(1998.05.12.) 한국등록특허 제10-1123271호(2012.03.20.)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고밀도 피막을 형성시키고, 막접촉기의 표면을 코팅하여 초발수성 및 방오 효과, 내구성 효과가 뛰어난 피막을 형성할 수 있는 막접촉기 표면 개질 코팅방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 막접촉기 멤브레인의 표면을 코팅하는 방법으로, 용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머 20 ~ 80 중량부가 포함된 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액을 멤브레인의 표면에 1차 코팅하는 단계; 용매 100 중량부에 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 0.5 ~ 10 중량부가 포함된 실리카 나노입자 코팅용액을 1차 코팅된 멤브레인의 표면에 2차 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 1차 코팅하는 단계 및 2차 코팅하는 단계에서, 상기 용매는 아세톤, 부타논, 메틸이소부타논, 시클로헥사논, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디에틸 에테르, 테트라클로로메탄, 석유 에테르, 테트라히드로푸란, 다이아이소프로필아민, 드리에틸아민, 펜탄, 자일렌, 클로로폼, 에테르, 헥세인, 헵탄, 다이메톡시에탄, 부틸알콜, 프로필알콜로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것인 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 알킬실란 실리콘 폴리머가 포함된 용액의 알킬실란은 1개의 알킬 그룹과 3개의 알콕시 그룹, 또는 2개의 알킬그룹과 2개의 알콕시 그룹으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자의 알킬실란은 1개의 알킬 그룹과 3개의 알콕시 그룹, 또는 2개의 알킬그룹과 2개의 알콕시 그룹으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법을 제공한다.
본 발명의 표면이 개질된 막접촉기 멤브레인에 있어서, 용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머 20 ~ 80 중량부가 포함된 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액이 멤브레인의 표면에 코팅된 1차 코팅막; 용매 100 중량부에 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 0.5 ~ 10 중량부가 포함된 실리카 나노입자 코팅용액이 1차 코팅막 상부에 코팅된 2차 코팅막을 포함하는 표면이 개질된 막접촉기 멤브레인을 제공한다.
본 발명에 따른 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법은 보다 쉽게 막접촉기 멤브레인을 코팅할 수 있으며, 고밀도의 코팅층을 형성함에 따라 내산화성 및 초발수성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 막접촉기 표면 개질 코팅 조성물은 소수성이 오래 지속됨에 따라 막접촉기의 멤브레인의 교체 주기를 증가시켜 경제적인 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 막접촉기 멤브레인의 표면을 코팅하는 방법으로, 용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머 20 ~ 80 중량부가 포함된 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액을 멤브레인의 표면에 1차 코팅하는 단계; 용매 100 중량부에 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 0.5 ~ 10 중량부가 포함된 실리카 나노입자 코팅용액을 1차 코팅된 멤브레인의 표면에 2차 코팅하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법에 관한 것이다.
본 발명은 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액을 1차 코팅하는 단계, 알킬실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자 코팅용액을 2차 코팅하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 코팅된 멤브레인을 경화하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
먼저, 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액을 사용하여 막접촉기 멤브레인의 표면을 코팅한다. 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액은 용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머 20 ~ 80 중량부를 혼합하여 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액을 제조한다.
상기 알킬실란 실리콘 폴리머는 알킬실란을 활용하여 알킬실란 실리콘 폴리머를 합성하여 제조한다. 상기 알킬실란은 1개의 alky group과 3개의 알콕시 그룹, 또는 2개의 알킬그룹과 2개의 알콕시 그룹으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되어 질 수 있으며, 예를 들면 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, 메톡시트리메틸실란, 트리에틸에톡시실란, 트리메틸클로로실란, 비닐트리에톡시실란 및 디메틸디에톡시실란이 이에 속한다.
상기 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액의 용매는 아세톤, 부타논, 메틸이소부타논, 시클로헥사논, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디에틸 에테르, 테트라클로로메탄, 석유 에테르, 테트라히드로푸란, 다이아이소프로필아민, 드리에틸아민, 펜탄, 자일렌, 클로로폼, 에테르, 헥세인, 헵탄, 다이메톡시에탄, 부틸알콜, 프로필알콜로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있으며, 톨루엔, 헥세인 및 자일렌을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액은 용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머 20 ~ 80 중량부를 포함하여 제조될 수 있으며, 보다 바람직하게는 용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머는 40 ~ 80 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 알킬실란 실리콘 폴리머의 함량이 20 중량부 미만인 경우에는 전체면적에 대한 균일한 코팅이 어렵고 80 중량부를 초과하는 경우에는 초발수성 구현이 어렵다.
본 발명에서 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 코팅용액은 용매 100 중량부에 알킬실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자 0.5 ~ 10 중량부를 포함하여 제조된다. 보다 바람직하게는 용매 100 중량부에 알킬실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자 1 ~ 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 용매에 알킬실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자를 분산시킴에 있어서, 알킬실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우에는 발수성 구현 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 알킬실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자를 포함한 코팅용액의 점도가 높아지고 일부 뭉침 및 침전 현상이 발생하여 코팅이 용이하지 않은 문제점이 발생하기 때문에 상기의 범위를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자의 알킬실란은 1개의 알킬 그룹과 3개의 알콕시 그룹, 또는 2개의 알킬그룹과 2개의 알콕시 그룹으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되어 질 수 있으며, 예를 들면 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, 메톡시트리메틸실란, 트리에틸에톡시실란, 트리메틸클로로실란, 비닐트리에톡시실란 및 디메틸디에톡시실란이 이에 속한다.
상기 용매는 아세톤, 부타논, 메틸이소부타논, 시클로헥사논, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디에틸 에테르, 테트라클로로메탄, 석유 에테르, 테트라히드로푸란, 다이아이소프로필아민, 드리에틸아민, 펜탄, 자일렌, 클로로폼, 에테르, 헥세인, 헵탄, 다이메톡시에탄, 부틸알콜, 프로필알콜로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있으며, 톨루엔, 헥세인 및 자일렌을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같이 제조된 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액 및 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 코팅용액을 활용하여 막접촉기의 멤브레인의 표면을 코팅한다.
코팅하는 방법은 1차적으로 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액에 막접촉기 멤브레인을 담지하여 표면을 코팅한다. 1차적으로 막접촉기 멤브레인의 표면을 코팅한 후 본 발명에서의 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 코팅용액에 담지하여 멤브레인 표면 코팅을 완료한다.
1차 코팅을 한 후 막접촉기 멤브레인에 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 코팅용액으로 2차적으로 코팅을 함에 따라, 1차 코팅한 알킬실란 실리콘 폴리머와 표면이 개질된 실리카 나노입자와의 상용성을 활용하여 표면의 화학특성 및 표면구조를 형성하여 효과적인 초발수성을 구현할 수 있다.
상기 1, 2차 코팅을 한 막접촉기 멤브레인은 50 ~ 150℃의 온도 범위에서 열경화 시킬 수 있다. 상기 열경화 시간은 30분 ~ 30 시간 수행할 수 있으며, 이는 막접촉기의 멤브레인의 특성 및 실리콘 폴리머의 종류 및 조성에 따라 열경화 시간을 변경하여 수행될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명 과정의 세부사항을 설명하고자 한다.
이는 본 발명에 관련된 대표적 예시로서, 이것만으로 본 발명의 적용 범위를 결코 제한할 수 없음을 밝히는 바이다.
<실시예>
알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액 제조
1. Tetrahydrofuran 용매 30ml에 Dimethoxydimethylsilane 0.05 mol, Methyltromethoxy silane 0.05 mol, H2O 10 mol, HCl 0.003 mol 비율로 투입후 60℃의 온도에서 24 시간동안 반응시킨다. 반응후 생성된 실리콘 폴리머를 얻기 위하여 용액내에 포함된 HCl을 제거한 후 25℃의 온도에서 12 시간동안 건조하여 알킬실란 실리콘 폴리머를 얻는다.
2. 합성된 알킬실란 실리콘 폴리머를 헥세인, 톨루엔, 자일렌 등 용매에 혼합하여 20 ~ 100wt%(2O wt%, 4O wt%, 6O wt%, 8O wt%, 100wt%)의 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액을 제조한다.
알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 코팅용액 제조
1. Silica particle 에 5wt% Dimethoxydimethylsilane 투입한 후, pH 2 ~ 3에서 24시간 stirring한 후, 원심 분리하여 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 제조를 제조한다.
2. 용매인 헥세인, 톨루엔, 자일렌 각각 100중량부에 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자를 5중량부 혼합하여, 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 코팅용액을 제조한다.
막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법
알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액 50ml에 5×2 cm의 막접촉기 멤브레인인 polypropylene(PP)을 담지하여, 당김속도를 0.03 ~ 50 cm/sec 로 하여 1차 코팅을 한다. 1차 코팅된 polypropylene(PP)을 알킬실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자 코팅용액에 담지하여 10 ~ 50 cm/sec 속도로 2차 코팅을 한다.
2차 코팅된 polypropylene(PP)을 100℃의 온도에서 1시간 정도 경화하여 표면 개질된 막접촉기 멤브레인을 제조한다.
<접촉각 측정방법>
접촉각은 1차 및 2차 코팅된 표면 개질 막접촉기 멤브레인의 표면에 증류수 1.5μL를 떨어뜨린 후, CCD 카메라로 이미지를 얻는다. CCD 카메라를 통해 얻은 이미지 분석을 통해 표면 개질 막접촉기 멤브레인의 표면과 물방울 사이의 접촉각을 측정한다.
표 1 내지 표 4는 실시예에 따라 polypropylene(PP)을 표면 개질한 막접촉기 멤브레인의 접촉각 실험결과이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 표 1의 1차 코팅 용매를 이용하여 코팅을 한 결과를 살펴보면, 100 이상의 결과값을 갖는 것으로 발수성을 갖는 것으로 확인되었다. 보다 상세히 살펴보면, 대부분의 접촉각은 100° 내지 127°인 것으로, 평균적으로 118°의 접촉각을 갖는 것으로 확인되었다. 상기의 결과는 코팅을 하기 전 일반적인 polypropylene(PP)의 접촉각이 97° 내지 103°인 것에 비하여 다소 증가하여 우수한 발수성을 구현한 것으로 보이나, 이는 초발수성을 구현이기에는 다소 부족하다.
상기 표 2는 1차 코팅 용매는 헥세인이며, 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자의 용매를 톨루엔, 헥세인 및 자일렌으로 하여 접촉각을 측정한 것이다.
또한, 표 3은 1차 코팅을 위한 용매로 톨루엔을 사용하였으며, 표 4는 1차 코팅을 위한 용매로 자일렌을 사용한 후 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자의 용매를 톨루엔, 헥세인 및 자일렌으로 하여 접촉각을 측정한 것이다.
상기 표 2 내지 표 4의 결과를 살펴보면, 1차 코팅을 위한 용매로 헥세인을 사용한 경우인 표 2의 결과를 살펴보면, 접촉각은 109° 내지 169°이며, 평균적으로 142.6°인 것으로 확인되었다.
1차 코팅에 사용된 용매가 톨루엔인 표 3의 결과를 살펴보면, 접촉각은 112° 내지 170°이며, 평균적으로 158.3°의 접촉각을 갖는 것으로 확인됨에 따라 우수한 초발수성을 구현하는 것으로 확인된다.
또한, 1차 코팅의 용매로 자일렌인 표 4의 결과에 따르면, 접촉각은 128° 내지 169°이며, 평균적으로 161.2°의 접촉각을 갖는 것으로 확인됨에 따라 1차 코팅시 용매는 자일렌이 경우에 가장 우수한 초발수성을 구현하는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명은 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 막접촉기 멤브레인의 표면을 코팅하는 방법으로,
    용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머 20 ~ 80 중량부가 포함된 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액을 멤브레인의 표면에 1차 코팅하는 단계;
    용매 100 중량부에 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 0.5 ~ 10 중량부가 포함된 실리카 나노입자 코팅용액을 1차 코팅된 멤브레인의 표면에 2차 코팅하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 코팅하는 단계 및 2차 코팅하는 단계에서, 상기 용매는 아세톤, 부타논, 메틸이소부타논, 시클로헥사논, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디에틸 에테르, 테트라클로로메탄, 석유 에테르, 테트라히드로푸란, 다이아이소프로필아민, 드리에틸아민, 펜탄, 자일렌, 클로로폼, 에테르, 헥세인, 헵탄, 다이메톡시에탄, 부틸알콜, 프로필알콜로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것인 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알킬실란 실리콘 폴리머가 포함된 용액의 알킬실란은 1개의 알킬 그룹과 3개의 알콕시 그룹, 또는 2개의 알킬그룹과 2개의 알콕시 그룹으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자의 알킬실란은 1개의 알킬 그룹과 3개의 알콕시 그룹, 또는 2개의 알킬그룹과 2개의 알콕시 그룹으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 막접촉기 멤브레인의 표면개질 코팅방법.
  5. 표면이 개질된 막접촉기 멤브레인에 있어서,
    용매 100 중량부에 알킬실란 실리콘 폴리머 20 ~ 80 중량부가 포함된 알킬실란 실리콘 폴리머 코팅용액이 멤브레인의 표면에 코팅된 1차 코팅막;
    용매 100 중량부에 알킬실란으로 표면이 개질된 실리카 나노입자 0.5 ~ 10 중량부가 포함된 실리카 나노입자 코팅용액이 1차 코팅막 상부에 코팅된 2차 코팅막을 포함하는 표면이 개질된 막접촉기 멤브레인.
KR1020170163899A 2017-12-01 2017-12-01 막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법 KR102096023B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170163899A KR102096023B1 (ko) 2017-12-01 2017-12-01 막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170163899A KR102096023B1 (ko) 2017-12-01 2017-12-01 막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190064746A true KR20190064746A (ko) 2019-06-11
KR102096023B1 KR102096023B1 (ko) 2020-04-01

Family

ID=66847362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170163899A KR102096023B1 (ko) 2017-12-01 2017-12-01 막접촉기 표면 개질을 위한 코팅방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102096023B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998053894A1 (en) 1997-05-30 1998-12-03 Compact Membrane Systems, Inc. Non-porous gas permeable membrane
KR20080025433A (ko) * 2006-09-18 2008-03-21 주식회사 엘지화학 소수성으로 표면 처리된 다공성 분리막 및 이를 포함하는전기화학 셀
KR101123271B1 (ko) 2009-08-20 2012-03-20 한국세라믹기술원 대면적 고온 기체분리막의 제조 방법
JP2012224777A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Tokyo Metropolitan Univ 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び気体分離膜
KR20120126295A (ko) * 2011-05-11 2012-11-21 고려대학교 산학협력단 표면개질된 실리카를 포함하는 해수담수용 내염소성 폴리아미드 역삼투막 및 이의 제조방법
KR20150064457A (ko) * 2013-12-03 2015-06-11 삼성전자주식회사 분리막, 및 상기 분리막을 포함하는 수처리 장치
JP2016515921A (ja) * 2013-03-14 2016-06-02 ヨーナス・ヘドルンド 多孔性基板上にゼオライトおよび／またはゼオライト様結晶の結晶膜を製造するための方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998053894A1 (en) 1997-05-30 1998-12-03 Compact Membrane Systems, Inc. Non-porous gas permeable membrane
KR20080025433A (ko) * 2006-09-18 2008-03-21 주식회사 엘지화학 소수성으로 표면 처리된 다공성 분리막 및 이를 포함하는전기화학 셀
KR101123271B1 (ko) 2009-08-20 2012-03-20 한국세라믹기술원 대면적 고온 기체분리막의 제조 방법
JP2012224777A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Tokyo Metropolitan Univ 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び気体分離膜
KR20120126295A (ko) * 2011-05-11 2012-11-21 고려대학교 산학협력단 표면개질된 실리카를 포함하는 해수담수용 내염소성 폴리아미드 역삼투막 및 이의 제조방법
JP2016515921A (ja) * 2013-03-14 2016-06-02 ヨーナス・ヘドルンド 多孔性基板上にゼオライトおよび／またはゼオライト様結晶の結晶膜を製造するための方法
KR20150064457A (ko) * 2013-12-03 2015-06-11 삼성전자주식회사 분리막, 및 상기 분리막을 포함하는 수처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102096023B1 (ko) 2020-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Fabrication and characterization of superhydrophobic poly (vinylidene fluoride) membrane for direct contact membrane distillation
Mi et al. Magnetically driven superhydrophobic silica sponge decorated with hierarchical cobalt nanoparticles for selective oil absorption and oil/water separation
Huang et al. A simple coating method to prepare superhydrophobic layers on ceramic alumina for vacuum membrane distillation
Wu et al. Superhydrophobic PVDF membrane induced by hydrophobic SiO2 nanoparticles and its use for CO2 absorption
Yi et al. Monodisperse Micrometer‐Scale Spherical Assemblies of Polymer Particles
Lin et al. Sol–gel preparation of polymethylsilsesquioxane aerogel membranes for CO2 absorption fluxes in membrane contactors
Lee et al. Effect of hydrophobic modification on carbon dioxide absorption using porous alumina (Al2O3) hollow fiber membrane contactor
Cho et al. Removal of oil by gelation using hydrophobic silica nanoparticles
KR20150140823A (ko) 그래핀을 포함하는 멤브레인
Dahi et al. Supported ionic liquid membranes for water and volatile organic compounds separation: Sorption and permeation properties
Huang et al. Carbon dioxide capture using an omniphobic membrane for a gas-liquid contacting process
CN111171369B (zh) 一种共价有机框架纳米管及其制备方法和应用
CN102247764A (zh) 一种碳/石墨/多孔基体复合膜及其制备方法和应用
KR101713858B1 (ko) 이산화탄소 흡수용 소수성 알루미나 중공사막 및 그 제조방법
CN103521100B (zh) 高分子-功能化介孔二氧化硅杂化膜及制备方法和应用
CN113149116B (zh) 具有高海水淡化效率及自清洁功能的多孔陶瓷膜及制备法
Liu et al. Cellulose-derived multifunctional nano-CuO/carbon aerogel composites as a highly efficient oil absorbent
CN107226925A (zh) 一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法
CN104014255B (zh) 一种自组装改性硅橡胶/无机粒子优先透醇杂化膜的制备方法
CN110257906A (zh) 一种二维过渡金属硫族化合物晶体及其制备方法和用途
CN105771683B (zh) 一种提高sapo-34分子筛膜在水汽环境中稳定性的方法
CN112808031A (zh) 一种基于二维纳米级zif-90/c3n4纳米片复合材料的混合基质膜的制备方法
Yang et al. Urchin-like fluorinated covalent organic frameworks decorated fabric for effective self-cleaning and versatile oil/water separation
Mosayebi et al. Fabrication of highly hydrophobic sand@ soot with core–shell structure and large-scale production possibility for oil/water separation
CN105778145A (zh) 大面积有序多孔膜的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant