KR20230161564A - Anti-Fouling nanofiber separator and method for manufacturing thereof - Google Patents

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장선호
임새영
이효정
이승훈
소윤미
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주식회사 아모그린텍
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Abstract

내오염성 나노섬유 분리막이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내오염성 나노섬유 분리막은 섬유 형성 고분자로 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 포함하는 나노섬유가 축적되어 형성되고, 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인, 및 상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 형성된 친수화 코팅층을 포함하여 형성된다. 이에 의하면, 매우 우수한 친수성을 발현하고, 안티 파울링 및 안티바이오필름 효과가 우수한 효과를 동시에 발현할 수 있으며, 나아가 안티 파울링 및 안티바이오필름 효과가 우수한 내오염성 나노섬유 분리막을 통하여 수투과도 및 제거율 감소 등과 같은 여과성능이 저하되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과를 발현할 수 있다.A fouling-resistant nanofiber separator is provided. The fouling-resistant nanofiber separator according to an embodiment of the present invention is formed by accumulating nanofibers containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer as a fiber-forming polymer, a nanofiber membrane with a hydrophilic group introduced on the surface, and the nanofibers It is formed including a hydrophilic coating layer formed on at least a portion of the membrane. According to this, it is possible to exhibit very excellent hydrophilicity and excellent anti-fouling and anti-biofilm effects at the same time, and furthermore, water permeability and removal rate through a fouling-resistant nanofiber separator with excellent anti-fouling and anti-biofilm effects. It can have the effect of fundamentally preventing deterioration of filtration performance, such as reduction.

Description

내오염성 나노섬유 분리막 및 이의 제조방법{Anti-Fouling nanofiber separator and method for manufacturing thereof}Anti-fouling nanofiber separator and method for manufacturing thereof}

본 발명은 내오염성 나노섬유 분리막에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 내오염성 나노섬유 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fouling-resistant nanofiber separator, and more specifically, to a fouling-resistant nanofiber separator and a method of manufacturing the same.

막(membrane) 분리 공정은 정수, 하폐수, 해수 담수화, 음식, 화학, 바이오산업 등 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 상기 막 분리 공정은 고효율과 낮은 에너지 소비 등 많은 장점에도 불구하고 막 성능 관점에서 개선되어야 할 문제점들을 가지고 있다. The membrane separation process is widely used in various fields such as water purification, wastewater, seawater desalination, food, chemistry, and bio industry. Despite many advantages such as high efficiency and low energy consumption, the membrane separation process has problems that need to be improved in terms of membrane performance.

여과 원수에 함유된 단백질, 기름과 같은 소수성 물질들에 의한 막 파울링(fouling) 및 활성 미생물의 존재로 막 표면에 형성되는 바이오 필름 등은 막 분리의 주요 결점으로, 분리 여과에 필요한 에너지 증가와 수 투과 감소, 막의 내구성 저하 등을 일으킨다. 이러한 파울링과 소수성 특성들로 인한 운전성능 저하로 안티파울링(antifouling)에 대한 연구들을 통해 막을 개선하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. Membrane fouling by hydrophobic substances such as proteins and oils contained in filtration raw water, and biofilms formed on the membrane surface due to the presence of active microorganisms are major drawbacks of membrane separation, resulting in increased energy required for separation and filtration. It causes a decrease in water permeability and a decrease in the durability of the membrane. Due to the deterioration of operating performance due to fouling and hydrophobic properties, attempts are being made to improve the membrane through research on antifouling.

그러한 일 예로 막 표면 코팅, 표면 그래프팅(surface grafting), 블랜딩(blending), 방사선 조사 등과 같은 표면 개질(surface modification) 등의 방법이 주로 행해지고 있다. 특히 고분자 막 소재 중 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF)는 높은 강도, 열적 안정성, 내화학적 장점과 함께 전기방사에 의해 나노섬유 멤브레인이 가능한 특징을 가지고 있다. 그러나, PVDF 막은 높은 소수성으로 인한 막 파울링 및 막 표면에 바이오 필름 형성이 쉬워 수 투과성을 감소시키고, 제거율이 떨어지는 등 전체적인 운전성능이 저하한다. For example, methods such as surface modification such as membrane surface coating, surface grafting, blending, irradiation, etc. are mainly performed. In particular, among polymer membrane materials, polyvinylidene fluoride (PVDF) has the advantages of high strength, thermal stability, and chemical resistance, as well as the ability to form nanofiber membranes by electrospinning. However, PVDF membrane is prone to membrane fouling and biofilm formation on the membrane surface due to its high hydrophobicity, which reduces water permeability, reduces removal rate, and overall operating performance.

이에 따라서, 내오염성이 우수하여 막 파울링 및 막 표면 바이오 필름 형성을 방지하면서도, 투과성 및 제거율 등 전체적인 운전성능이 우수한 효과를 발현하는 분리막에 대한 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a separation membrane that has excellent fouling resistance and prevents membrane fouling and biofilm formation on the membrane surface, while also exhibiting excellent overall operating performance such as permeability and removal rate.

등록특허공보 제10-1926832호(공고일: 2018.12.07)Registered Patent Publication No. 10-1926832 (Publication date: 2018.12.07)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 표면처리를 통해 친수성이 매우 우수한 효과를 발현하는 내오염성 나노섬유 분리막 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was developed in consideration of the above points, and its purpose is to provide a fouling-resistant nanofiber separator that exhibits excellent hydrophilicity through surface treatment and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 친수성이 우수함에 따라 안티 파울링 및 안티바이오필름 효과가 우수한 내오염성 나노섬유 분리막 및 이의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a fouling-resistant nanofiber separator with excellent anti-fouling and anti-biofilm effects due to its excellent hydrophilicity, and a method for manufacturing the same.

더불어, 본 발명은 안티 파울링 및 안티바이오필름 효과가 우수한 내오염성 나노섬유 분리막을 통하여 수투과도 및 제거율 감소 등과 같은 여과성능이 저하되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 내오염성 나노섬유 분리막 및 이의 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a fouling-resistant nanofiber membrane that can fundamentally prevent deterioration in filtration performance, such as a decrease in water permeability and removal rate, through a fouling-resistant nanofiber membrane with excellent anti-fouling and anti-biofilm effects, and a method for manufacturing the same. There is another purpose in providing.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 섬유 형성 고분자로 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 포함하는 나노섬유가 축적되어 형성되고, 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인, 및 상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 형성된 친수화 코팅층을 포함하는 내오염성 나노섬유 분리막을 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a nanofiber membrane formed by accumulating nanofibers containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer as a fiber-forming polymer and having a hydrophilic group introduced to the surface, and at least a portion of the nanofiber membrane. Provided is a fouling-resistant nanofiber separator including a hydrophilic coating layer formed in the region.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 섬유 형성 고분자는 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 1 : 0.1 ~ 0.4의 중량비로 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fiber-forming polymer may include a fluorine-based polymer and an amine-based polymer at a weight ratio of 1:0.1 to 0.4.

또한, 상기 나노섬유는 평균 직경이 100 ~ 500㎚일 수 있고, 상기 나노섬유 멤브레인은 평균 두께가 10 ~ 30㎛일 수 있다.Additionally, the nanofibers may have an average diameter of 100 to 500 nm, and the nanofiber membrane may have an average thickness of 10 to 30 μm.

또한, 상기 친수화기는 수산기(-OH), 카복시기(-COOH), 에테르(R-O-R'), 에스테르(R-COOR'), 및 아미노기(RNHH) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Additionally, the hydrophilic group may include one or more of a hydroxyl group (-OH), a carboxylic group (-COOH), an ether (R-O-R'), an ester (R-COOR'), and an amino group (RNHH).

또한, 상기 친수화 코팅층은 폴리페놀계 유도체, 탄닌산 유도체 및 카테킨계 유도체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Additionally, the hydrophilic coating layer may include any one or more of polyphenol-based derivatives, tannic acid derivatives, and catechin-based derivatives.

또한, 본 발명은 불소계 고분자와 아민계 고분자를 포함하는 섬유 형성 고분자, 및 제1용매를 포함하는 방사 용액을 전기방사하여 형성된 나노섬유를 열융착하여 나노섬유 집합체를 형성하는 단계, 상기 나노섬유 집합체를 알칼리 처리하여, 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인을 형성하는 단계, 및 상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 친수화 코팅층을 형성시키는 단계를 포함하는 내오염성 나노섬유 분리막 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a step of heat-sealing nanofibers formed by electrospinning a spinning solution containing a fiber-forming polymer containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer, and a first solvent to form a nanofiber aggregate, the nanofiber aggregate It provides a method for producing a fouling-resistant nanofiber separator comprising the steps of treating with alkali to form a nanofiber membrane with a hydrophilic group introduced to the surface, and forming a hydrophilic coating layer on at least a portion of the nanofiber membrane. .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전기방사는 인가전압 10 ~ 30 kV, 방사노즐과 집전체와의 거리 10 ~ 30㎝, 분당 토출량 0.02 ~ 0.08 cc/ghole, 온도 10 ~ 50℃ 및 상대습도 40 ~ 80%의 조건으로 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrospinning is performed at an applied voltage of 10 to 30 kV, a distance between the spinning nozzle and the current collector of 10 to 30 cm, a discharge amount per minute of 0.02 to 0.08 cc/ghole, a temperature of 10 to 50°C, and a relative humidity. It can be performed under conditions of 40 to 80%.

또한, 상기 알칼리 처리는 온도 65 ~ 95℃의 염기성 용액에 40 ~ 80분 동안 침지하여 수행할 수 있다.Additionally, the alkaline treatment can be performed by immersing the solution in a basic solution at a temperature of 65 to 95°C for 40 to 80 minutes.

또한, 상기 친수화 코팅층은 온도 30 ~ 70℃ 조건으로, 코팅층 형성성분이 용해된 코팅 용액에 나노섬유 멤브레인을 2.5 ~ 5.5시간 동안 침지한 후, 온도 40 ~ 80℃ 조건으로 9 ~ 15시간 건조하여 형성시킬 수 있다.In addition, the hydrophilic coating layer is prepared by immersing the nanofiber membrane in a coating solution in which the coating layer forming components are dissolved at a temperature of 30 to 70°C for 2.5 to 5.5 hours, and then drying it for 9 to 15 hours at a temperature of 40 to 80°C. It can be formed.

본 발명에 의한 내오염성 나노섬유 분리막 및 이의 제조방법은 매우 우수한 친수성을 발현하고, 안티 파울링 및 안티바이오필름 효과가 우수한 효과를 동시에 발현할 수 있다. 나아가, 안티 파울링 및 안티바이오필름 효과가 우수한 내오염성 나노섬유 분리막을 통하여 수투과도 및 제거율 감소 등과 같은 여과성능이 저하되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.The fouling-resistant nanofiber separator according to the present invention and its manufacturing method exhibit excellent hydrophilicity and can simultaneously exhibit excellent anti-fouling and anti-biofilm effects. Furthermore, it is possible to fundamentally prevent deterioration of filtration performance, such as reduction in water permeability and removal rate, through a fouling-resistant nanofiber membrane with excellent anti-fouling and anti-biofilm effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내오염성 나노섬유 분리막을 제조하는 제조 공정도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내오염성 나노섬유 분리막을 제조하는 나노섬유 집합체의 주사전자현미경 사진,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 집합체와 전처리된 나노섬유 멤브레인의 색상을 비교한 사진,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내오염성 나노섬유 분리막을 제조하는 나노섬유 집합체, 나노섬유 멤브레인 및 나노섬유 분리막의 접촉각을 비교한 사진,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내오염성 나노섬유 분리막 상 친수화 코팅층 화합물의 화학구조 예시를 나타낸 화학식,
도 6은 본 발명의 실시예 3 및 비교예 1에 따른 황색 포도상 구균 항균 테스트 결과 사진,
도 7은 대조군, 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 황색 포도상 구균 항균 테스트 사진, 그리고
도 8은 대조군, 본 발명의 실시예 3 및 비교예 1에 따른 황색 포도상 구균 항균 테스트 결과 그래프이다.
1 is a manufacturing process diagram for manufacturing a fouling-resistant nanofiber separator according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a scanning electron microscope photograph of a nanofiber assembly for manufacturing a fouling-resistant nanofiber separator according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a photograph comparing the colors of the nanofiber aggregate and the pretreated nanofiber membrane according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a photograph comparing the contact angles of a nanofiber assembly, a nanofiber membrane, and a nanofiber separator for manufacturing a fouling-resistant nanofiber separator according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a chemical formula showing an example of the chemical structure of a hydrophilic coating layer compound on a fouling-resistant nanofiber separator according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a photograph of the Staphylococcus aureus antibacterial test results according to Example 3 and Comparative Example 1 of the present invention;
Figure 7 is a photograph of the Staphylococcus aureus antibacterial test according to the control group, Example 1 of the present invention, and Comparative Example 1, and
Figure 8 is a graph of Staphylococcus aureus antibacterial test results according to the control group, Example 3 of the present invention, and Comparative Example 1.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명에 따른 내오염성 나노섬유 분리막은, 섬유 형성 고분자로 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 포함하는 나노섬유가 축적되어 형성되고, 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인, 및 상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 형성된 친수화 코팅층을 포함한다.The fouling-resistant nanofiber separator according to the present invention is formed by accumulating nanofibers containing fluorine-based polymers and amine-based polymers as fiber-forming polymers, a nanofiber membrane with a hydrophilic group introduced on the surface, and at least a nanofiber membrane on the nanofiber membrane. It includes a hydrophilic coating layer formed in some areas.

한편, 본 발명에 따른 내오염성 나노섬유 분리막의 각 구성에 대하여, 본 발명에 따른 내오염성 나노섬유 분리막의 제조방법을 통해 설명하도록 한다.Meanwhile, each configuration of the fouling-resistant nanofiber separator according to the present invention will be described through the manufacturing method of the fouling-resistant nanofiber separator according to the present invention.

본 발명에 따른 내오염성 나노섬유 분리막의 제조방법은, 도 1과 같이, 불소계 고분자와 아민계 고분자를 포함하는 섬유 형성 고분자, 및 제1용매를 포함하는 방사 용액을 전기방사하여 형성된 나노섬유를 열융착하여 나노섬유 집합체를 형성하는 단계, 상기 나노섬유 집합체를 알칼리 처리하여, 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인을 형성하는 단계, 및 상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 친수화 코팅층을 형성시키는 단계를 포함한다.The method for producing a fouling-resistant nanofiber membrane according to the present invention is to heat nanofibers formed by electrospinning a spinning solution containing a fiber-forming polymer containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer, and a first solvent, as shown in FIG. Forming a nanofiber aggregate by fusing, treating the nanofiber assembly with alkali to form a nanofiber membrane with a hydrophilic group introduced to the surface, and forming a hydrophilic coating layer on at least a portion of the nanofiber membrane. Includes steps.

먼저, 상기 나노섬유 집합체를 형성하는 단계를 설명한다.First, the steps for forming the nanofiber aggregate will be described.

상기 나노섬유 집합체를 형성하는 단계는 상기와 같이 불소계 고분자와 아민계 고분자를 포함하는 섬유 형성 고분자, 및 제1용매를 포함하는 방사 용액을 전기방사하여 형성된 나노섬유를 열융착하여 수행할 수 있다.The step of forming the nanofiber aggregate can be performed by heat-sealing nanofibers formed by electrospinning a spinning solution containing a fiber-forming polymer containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer, and a first solvent, as described above.

상기 불소계 고분자는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 불소계 고분자라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 발명의 목적 달성을 위해 바람직하게는 폴리비닐리덴 플루오리드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계 및 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 방사용이성, 화학적 특성 등을 고려했을 때 상기 불소계 화합물은 폴리비닐리덴 플루오리드(PVDF)일 수 있다. 상기 PVDF는 일 예로 중량평균분자량이 300,000 ~ 500,000일 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 목적을 달성하기에 유리할 수 있다.The fluorine-based polymer can be used without limitation as long as it is a fluorine-based polymer commonly used in the art, and in order to achieve the purpose of the present invention, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), and tetrafluoroethylene are preferably used. Fluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer ( EPE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE). there is. More preferably, considering spinning ease, chemical properties, etc., the fluorine-based compound may be polyvinylidene fluoride (PVDF). For example, the PVDF may have a weight average molecular weight of 300,000 to 500,000, which may be advantageous for achieving the purpose of the present invention.

또한, 상기 아민계 고분자는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 아민계 고분자라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 발명의 목적 달성을 위해 바람직하게는 폴리에틸렌이민(PEI) 및 폴리아릴렌에테르아민(poly(arylene ether amine)) 으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 아민계 화합물은 폴리에틸렌이민(PEI)일 수 있다.In addition, the amine-based polymer can be used without limitation as long as it is an amine-based polymer commonly used in the art. In order to achieve the purpose of the present invention, polyethyleneimine (PEI) and polyarylene etheramine (poly(arylene) It may contain one or more selected from the group consisting of ether amine)). More preferably, the amine-based compound may be polyethyleneimine (PEI).

한편, 상기 섬유 형성 고분자는 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 1 : 0.1 ~ 0.4의 중량비로, 바람직하게는 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 1 : 0.15 ~ 0.35의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 섬유 형성 고분자에 포함되는 불소계 고분자 및 아민계 고분자의 중량비가 1 : 0.1 미만이면 제조되는 내오염성 나노섬유 분리막이 목적하는 수준의 내오염성을 발현하지 못할 수 있고, 불소계 고분자 및 아민계 고분자의 중량비가 1 : 0.4를 초과하면 내오염성 나노섬유 분리막의 기계적 강도가 저하되어 고온 및/또는 고압 조건에서 내구성이 저하될 수 있다.Meanwhile, the fiber-forming polymer may include a fluorine-based polymer and an amine-based polymer at a weight ratio of 1:0.1 to 0.4, preferably a fluorine-based polymer and an amine-based polymer at a weight ratio of 1:0.15 to 0.35. If the weight ratio of the fluorine-based polymer and the amine-based polymer included in the fiber-forming polymer is less than 1:0.1, the fouling-resistant nanofiber separator produced may not express the desired level of fouling resistance, and the presence of the fluorine-based polymer and the amine-based polymer If the weight ratio exceeds 1:0.4, the mechanical strength of the fouling-resistant nanofiber separator may decrease, resulting in reduced durability under high temperature and/or high pressure conditions.

상기 제1용매는 통상적으로 전기방사용 방사 용액에 함유되는 용매는 제한 없이 사용할 수 있고, 구체적인 종류는 섬유 형성 고분자의 종류에 따라서 달라질 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 아세톤, 디메틸아세트아미드, γ-부티로락톤, 사이클로헥사논, 3-헥사논, 3-헵타논, 3-옥타논, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 아세톤 및 디메틸아세트아미드 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 아세톤 및 디메틸아세트아미드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1용매가 아세톤 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 경우 상기 디메틸아세트아미드 및 아세톤은 1 : 0.1 ~ 0.4의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.15 ~ 0.35의 중량비로 포함될 수 있다.The first solvent may be any solvent typically contained in a spinning solution for electrospinning without limitation, and the specific type may vary depending on the type of fiber-forming polymer, so the present invention is not particularly limited thereto, but is preferably acetone. , dimethylacetamide, γ-butyrolactone, cyclohexanone, 3-hexanone, 3-heptanone, 3-octanone, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide. It may contain one or more, more preferably, it may contain at least one of acetone and dimethylacetamide, and even more preferably it may contain acetone and dimethylacetamide. At this time, when the first solvent includes acetone and dimethylacetamide, the dimethylacetamide and acetone may be included in a weight ratio of 1:0.1 to 0.4, preferably 1:0.15 to 0.35.

또한, 상기 방사 용액 중 섬유 형성 고분자는 방사용액에 10 ~ 30 중량%, 바람직하게는 12 ~ 28 중량%, 보다 바람직하게는 13 ~ 27 중량% 포함되는 것이 좋다. 만일 상기 섬유 형성 고분자가 10 중량% 미만일 경우 전기 방사 시 섬유상으로 방사되지 않고 액적 상태로 분사되어 필름상을 형성하거나 방사가 이루어지더라고 비드가 많이 형성되고 제1용매의 휘발이 잘 이루어지지 않아 후술하는 열융착 시 기공이 폐색되는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 만일 섬유 형성 고분자가 30 중량%를 초과할 경우 점도가 상승하여 용액 표면에서 고화가 일어나 장시간 방사가 곤란하며, 섬유 직경이 증가하여 목적하는 직경을 가지는 섬유를 만들 수 없을 수 있다.In addition, the fiber-forming polymer in the spinning solution is preferably contained in an amount of 10 to 30% by weight, preferably 12 to 28% by weight, and more preferably 13 to 27% by weight. If the fiber-forming polymer is less than 10% by weight, it is not spun in the form of a fiber during electrospinning but is sprayed in the form of droplets to form a film shape, or even if spinning occurs, many beads are formed and the volatilization of the first solvent does not occur well, which will be described later. During heat fusion, pore blockage may occur. In addition, if the fiber-forming polymer exceeds 30% by weight, the viscosity increases and solidification occurs on the surface of the solution, making spinning for a long time difficult, and the fiber diameter increases, making it impossible to make a fiber with the desired diameter.

상술한 방사 용액은 통상의 공지된 전기방사장치를 이용해 전기방사될 수 있다. 일 예로 상기 전기방사장치는 방사 노즐이 1개인 단일 방사팩을 구비하거나 양산성을 위하여 단일 방사팩을 복수 개로 구비하거나 노즐이 복수 개인 방사팩을 구비한 전기방사장치를 사용할 수 있다. 또한 전기방사 방식에 있어서 건식방사 또는 외부응고조를 구비하는 습식방사를 이용할 수 있고 방식에 따른 제한은 없다. The above-described spinning solution can be electrospun using a commonly known electrospinning device. As an example, the electrospinning device may be equipped with a single spinning pack with one spinning nozzle, or for mass production, an electrospinning device may be provided with a plurality of single spinning packs or a spinning pack with a plurality of nozzles. Additionally, in the electrospinning method, dry spinning or wet spinning with an external coagulation tank can be used, and there are no restrictions on the method.

한편, 본 발명의 목적달성을 위해 상기 전기방사는 인가전압 10 ~ 30 kV, 방사노즐과 집전체와의 거리 10 ~ 30㎝, 분당 토출량 0.02 ~ 0.08 cc/ghole, 온도 10 ~ 50℃ 및 상대습도 40 ~ 80%의 조건으로, 바람직하게는 인가전압 15 ~ 25 kV, 방사노즐과 집전체와의 거리 15 ~ 25㎝, 분당 토출량 0.03 ~ 0.07 cc/ghole, 온도 15 ~ 45℃ 및 상대습도 45 ~ 75%의 조건으로 수행할 수 있다.Meanwhile, in order to achieve the purpose of the present invention, the electrospinning is performed at an applied voltage of 10 to 30 kV, a distance between the spinning nozzle and the current collector of 10 to 30 cm, a discharge amount per minute of 0.02 to 0.08 cc/ghole, a temperature of 10 to 50°C, and a relative humidity. Conditions of 40 to 80%, preferably applied voltage of 15 to 25 kV, distance between spinning nozzle and current collector 15 to 25 cm, discharge amount per minute of 0.03 to 0.07 cc/ghole, temperature of 15 to 45℃, and relative humidity of 45 to 45. It can be performed under 75% conditions.

상기 전기방사를 수행함으로써 나노섬유가 형성되며, 도 2와 같이, 상기 나노섬유는 평균 직경이 100 ~ 500㎚, 바람직하게는 150 ~ 450㎚일 수 있다. 상기 나노섬유의 평균 직경이 100㎚ 미만이면 내오염성 나노섬유 분리막의 기계적 강도가 저하되어 고온 및/또는 고압 조건에서 내구성이 저하될 수 있고, 평균 직경이 500㎚를 초과하면 수투과도 및 제거율 등 여과성능이 저하될 수 있다.Nanofibers are formed by performing the electrospinning, and as shown in FIG. 2, the nanofibers may have an average diameter of 100 to 500 nm, preferably 150 to 450 nm. If the average diameter of the nanofibers is less than 100 nm, the mechanical strength of the fouling-resistant nanofiber separator may decrease, which may reduce durability under high temperature and/or high pressure conditions, and if the average diameter exceeds 500 nm, filtration such as water permeability and removal rate may decrease. Performance may deteriorate.

이후, 상기 나노섬유를 열융착하여 나노섬유 집합체를 형성할 수 있다. 상기 전기방사를 통해 방사되어 형성된 나노섬유는 축적되어 3차원 네트워크 구조를 형성하며, 목적하는 기공률, 세공경, 두께 등을 보유하기 위해 열 및/또는 압력이 축적된 나노섬유에 가해질 수 있다. 상기 열 및/또는 압력은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 고분자 유래 섬유를 열융착할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 가열된 롤러를 통한 캘린더링을 통해 수행할 수 있다. 이때, 상기 캘린더링을 통해 가해지는 열의 온도는 70 ~ 190℃, 바람직하게는 120 ~ 180℃일 수 있으나, 사용된 나노섬유의 열용융이 일어나지 않는 범위에서 행해지는 것이 바람직하다. Thereafter, the nanofibers can be heat-sealed to form a nanofiber aggregate. The nanofibers formed by spinning through electrospinning are accumulated to form a three-dimensional network structure, and heat and/or pressure can be applied to the accumulated nanofibers to maintain the desired porosity, pore size, thickness, etc. The heat and/or pressure can be used without limitation as long as it is a method that can heat-seal polymer-derived fibers commonly used in the art, and is preferably performed through calendering using a heated roller. At this time, the temperature of the heat applied through the calendering may be 70 to 190°C, preferably 120 to 180°C, but it is preferably performed in a range where thermal melting of the nanofibers used does not occur.

다음, 상기 나노섬유 집합체를 알칼리 처리하여, 표면에 친수화 및 반응좌석이 도입된 나노섬유 멤브레인을 형성하는 단계를 설명한다.Next, the step of treating the nanofiber aggregate with alkali to form a nanofiber membrane with hydrophilicity and reactive sites introduced to the surface will be described.

상기 알칼리 처리는 상기 나노섬유 집합체를 염기성 용액에 침지하여 수행할 수 있으며, 이를 통해 후술하는 친수화 코팅층의 형성성을 향상시킴과 동시에 제조되는 내오염성 나노섬유 분리막의 친수성을 더욱 향상시킬 수 있다.The alkaline treatment can be performed by immersing the nanofiber assembly in a basic solution, thereby improving the formation of a hydrophilic coating layer described later and further improving the hydrophilicity of the fouling-resistant nanofiber separator produced.

이때, 상기 염기성 용액은 염기성 성분 및 제2용매를 포함할 수 있고, 상기 제2용매는 물 및 저급알코올 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 염기성 성분은 탄산수소나트륨 등 공지의 염기성 성분일 수 있으므로 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 상기 저급알코올은 탄소수 1 ~ 4인 저급알코올일 수 있으며, 일예로, 에탄올 및/또는 이소프로필알코올일 수 있다.At this time, the basic solution may include a basic component and a second solvent, and the second solvent may include any one or more of water and lower alcohol. Since the basic component may be a known basic component such as sodium bicarbonate, the present invention is not particularly limited thereto. The lower alcohol may be a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, for example, ethanol and/or isopropyl alcohol.

또한, 상기 염기성 성분은 상기 염기성 용액에 20 ~ 60 중량%, 바람직하게는 25 ~ 55 중량% 포함될 수 있고, 상기 알칼리 처리는 온도 65 ~ 95℃로 40 ~ 80분 동안, 바람직하게는 온도 70 ~ 80℃로 45 ~ 75분 동안 침지하여 수행할 수 있다. 상기 범위들을 만족하지 못하는 경우 목적하는 수준으로 나노섬유 집합체의 표면에 충분한 친수화기 및 반응 좌석을 도입하기 어려울 수 있다.In addition, the basic component may be included in the basic solution in an amount of 20 to 60% by weight, preferably 25 to 55% by weight, and the alkaline treatment is performed at a temperature of 65 to 95 ° C. for 40 to 80 minutes, preferably at a temperature of 70 to 70 ° C. This can be performed by immersing at 80°C for 45 to 75 minutes. If the above ranges are not satisfied, it may be difficult to introduce sufficient hydrophilic groups and reactive seats to the surface of the nanofiber aggregate at the desired level.

상기 친수화기는 수산기(-OH), 카복시기(-COOH), 에테르(R-O-R'), 에스테르(R-COOR'), 및 아미노기(RNHH) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 수산기(-OH) 및 카복시기(-COOH) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 수산기(-OH)일 수 있다.The hydrophilic group may include one or more of a hydroxyl group (-OH), a carboxylic group (-COOH), an ether (R-O-R'), an ester (R-COOR'), and an amino group (RNHH), preferably may include one or more of a hydroxyl group (-OH) and a carboxy group (-COOH), and more preferably may be a hydroxyl group (-OH).

상기 알칼리 처리를 통해 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인은 평균 두께가 10 ~ 30㎛, 바람직하게는 평균 두께가 15 ~ 25㎛일 수 있다. 만일 상기 나노섬유 멤브레인의 평균 두께가 10㎛ 미만이면 내오염성 나노섬유 분리막의 기계적 강도가 저하되어 고온 및/또는 고압 조건에서 내구성이 저하될 수 있고, 평균 두께가 30㎛를 초과하면 수투과도 및 제거율 등 여과성능이 저하될 수 있다.The nanofiber membrane to which a hydrophilic group is introduced to the surface through the alkali treatment may have an average thickness of 10 to 30 ㎛, preferably 15 to 25 ㎛. If the average thickness of the nanofiber membrane is less than 10㎛, the mechanical strength of the fouling-resistant nanofiber membrane may decrease, which may reduce durability under high temperature and/or high pressure conditions, and if the average thickness exceeds 30㎛, water permeability and removal rate may decrease. Filtration performance may deteriorate.

한편, 상기 알칼리 처리를 수행함으로써, 도 3과 같이 알칼리 처리 수행 전 상대적으로 백색인 나노섬유 집합체가, 알칼리 처리 수행 후 상대적으로 갈색으로 변화한 것을 볼 수 있으며, 이러한 현상은 알칼리 처리에 의한 나노섬유를 형성한 고분자 물질 내 이중결합 형성과 수산기 형성에 기인한 것으로 볼 수 있다.On the other hand, by performing the alkali treatment, it can be seen that the relatively white nanofiber aggregate before the alkali treatment changed to relatively brown after the alkali treatment, as shown in Figure 3, and this phenomenon is due to the nanofibers due to the alkali treatment. It can be seen that this is due to the formation of double bonds and hydroxyl groups in the polymer material that formed.

다음, 상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 친수화 코팅층을 형성시키는 단계에 대하여 설명한다.Next, the step of forming a hydrophilic coating layer on at least some areas on the nanofiber membrane will be described.

상기 친수화 코팅층은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 코팅층 형성 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 코팅층 형성성분이 용해된 코팅 용액에 상기 나노섬유 멤브레인을 침지 및 건조하여 형성시킬 수 있다.The hydrophilic coating layer can be used without limitation as long as it is a coating layer forming method commonly used in the art, and is preferably formed by immersing and drying the nanofiber membrane in a coating solution in which the coating layer forming component is dissolved.

또한, 상기 친수화 코팅층은 나노섬유 멤브레인을 온도 30 ~ 70℃ 조건에서 코팅용액에 2.5 ~ 5.5시간 동안 침지, 바람직하게는 온도 35 ~ 65℃ 조건에서 코팅용액에 3 ~ 5시간 동안 침지한 후, 온도 40 ~ 80℃ 조건으로 9 ~ 15시간 건조, 바람직하게는 온도 45 ~ 75℃ 조건으로 10 ~ 14시간 건조하여 형성할 수 있다. 상기 조건 범위들을 만족하지 못하는 경우 목적하는 수준의 친수성, 안티 파울링 및 안티바이오필름 효과를 발현하지 못할 수 있다.In addition, the hydrophilic coating layer is created by immersing the nanofiber membrane in a coating solution for 2.5 to 5.5 hours at a temperature of 30 to 70 ℃, preferably for 3 to 5 hours at a temperature of 35 to 65 ℃, It can be formed by drying at a temperature of 40 to 80°C for 9 to 15 hours, preferably at a temperature of 45 to 75°C for 10 to 14 hours. If the above condition ranges are not satisfied, the desired level of hydrophilicity, anti-fouling and anti-biofilm effects may not be achieved.

상기 코팅층 형성성분은 폴리페놀 유도체, 탄닌산 유도체, 및 카테킨 유도체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 탄닌산 유도체 및 카테킨 유도체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 탄닌산 유도체를 포함하는 것이 본 발명의 목적 달성에 더욱 유리할 수 있다. 이때, 탄닌산 유도체를 포함하는 코팅층 형성성분을 통해 형성된 친수화 코팅층은 도 5에 도시된 바와 같이 카테콜 그룹과 갈로일 그룹을 포함할 수 있다.The coating layer forming component may include any one or more of polyphenol derivatives, tannic acid derivatives, and catechin derivatives, and may preferably include any one or more of tannic acid derivatives and catechin derivatives, and more preferably, tannic acid derivatives. Including it may be more advantageous in achieving the purpose of the present invention. At this time, the hydrophilic coating layer formed through the coating layer forming ingredient containing a tannic acid derivative may include a catechol group and a galloyl group, as shown in FIG. 5.

이때, 상기 코팅층 형성성분은 폴리페놀 유도체, 탄닌산 유도체, 및 카테킨 유도체 중 어느 하나 이상과, 가교제를 1 : 0.1 ~ 0.4의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.15 ~ 0.35의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 코팅층 형성성분에 포함되는 폴리페놀 유도체, 탄닌산 유도체, 및 카테킨 유도체 중 어느 하나 이상과, 가교제의 중량비가 1 : 0.1 미만이면 가교반응이 상대적으로 낮아 친수화 코팅층 상의 수산기가 상대적으로 적어질 수 있음에 따라 목적하는 수준의 친수성을 발현하지 못할 수 있고, 중량비가 1 : 0.4를 초과하면 과가교로 물성저하 및 낮은 친수성을 야기할 수 있다.At this time, the coating layer forming component may include one or more of polyphenol derivatives, tannic acid derivatives, and catechin derivatives, and a cross-linking agent at a weight ratio of 1:0.1 to 0.4, preferably 1:0.15 to 0.35. If the weight ratio of any one or more of the polyphenol derivatives, tannic acid derivatives, and catechin derivatives contained in the coating layer forming components and the cross-linking agent is less than 1:0.1, the cross-linking reaction may be relatively low and the hydroxyl groups on the hydrophilic coating layer may be relatively small. Therefore, the desired level of hydrophilicity may not be achieved, and if the weight ratio exceeds 1:0.4, overcrosslinking may cause deterioration of physical properties and low hydrophilicity.

한편, 상기 가교제는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 가교제라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글루타알데히드를 포함하는 것이 본 발명의 목적 달성에 유리할 수 있다.Meanwhile, the cross-linking agent may be used without limitation as long as it is a cross-linking agent commonly used in the art, and preferably includes glutaraldehyde, which may be advantageous for achieving the purpose of the present invention.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples do not limit the scope of the present invention, and should be interpreted to aid understanding of the present invention.

<실시예 1><Example 1>

먼저, 방사 용액을 제조하기 위하여 폴리비닐리덴 플루오리드(PVDF)인 불소계 고분자와 폴리에틸렌이민(PEI)인 아민계 고분자를 1 : 0.05 중량비로 포함하는 섬유 형성 고분자, 및 디메틸아세트아미드와 아세톤을 1 : 0.25의 중량비로 포함하는 제1용매에 방사 용액 전체 중량 기준 18중량%가 되도록 용해시켜서 방사 용액을 제조하였다. 준비된 방사 용액을 방사 노즐팩으로 이송하여 인가전압 20kV, 방사 노즐과 집전체와의 거리 20㎝, 토출량 분당 0.05cc/g/hole, 온도 30℃ 상대습도 60%의 방사 분위기에서 전기방사를 실시하여 평균 섬유 직경 300㎚의 나노섬유를 수득하였다(도 2). 그리고 축적된 상기 나노섬유를 150℃로 가열된 롤러를 통해 캘린더링 공정을 수행해 나노섬유가 열융착된 평균 두께 20㎛의 나노섬유 집합체를 제조했다.First, to prepare a spinning solution, a fiber-forming polymer containing a fluorine-based polymer, which is polyvinylidene fluoride (PVDF), and an amine-based polymer, which is polyethyleneimine (PEI), at a weight ratio of 1:0.05, and dimethylacetamide and acetone at a weight ratio of 1:0.05. A spinning solution was prepared by dissolving it in a first solvent containing a weight ratio of 0.25 to 18% by weight based on the total weight of the spinning solution. The prepared spinning solution is transferred to the spinning nozzle pack, and electrospinning is performed in a spinning atmosphere with an applied voltage of 20kV, a distance between the spinning nozzle and the current collector of 20cm, a discharge rate of 0.05cc/g/hole per minute, and a temperature of 30℃ and a relative humidity of 60%. Nanofibers with an average fiber diameter of 300 nm were obtained (Figure 2). Then, a calendaring process was performed on the accumulated nanofibers through a roller heated to 150°C to produce a nanofiber aggregate with an average thickness of 20㎛ in which the nanofibers were heat-fused.

그리고, 상기 제조된 나노섬유 집합체를, 제2용매로 물을 포함하고 수산화 나트륨인 염기성 성분을 40 중량% 포함하는 온도 80℃의 염기성 용액에 60분 동안 침지하고 초순수로 세척 및 건조하여 나노섬유 집합체의 표면에 친수화기인 수산기(-OH)를 도입하여 도 3과 같은 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.Then, the prepared nanofiber assembly was immersed in a basic solution at a temperature of 80°C containing water as a second solvent and 40% by weight of a basic component such as sodium hydroxide for 60 minutes, washed with ultrapure water, and dried to form a nanofiber assembly. A nanofiber membrane as shown in Figure 3 was manufactured by introducing a hydroxyl group (-OH), a hydrophilic group, to the surface.

이후, 탄닌산 및 가교제로 글루타알데히드를 1 : 0.25 중량비로 포함하는 코팅층 형성성분 25 중량% 및 에탄올 75중량%를 포함하는 코팅용액에 상기 제조한 나노섬유 멤브레인을 침지하고, 온도 50℃에서 4시간 동안 반응시킨 후 수세 및 60℃ 오븐에서 12시간 건조하여 내오염성 나노섬유 분리막을 제조하였다.Thereafter, the prepared nanofiber membrane was immersed in a coating solution containing 25% by weight of a coating layer forming component containing tannic acid and glutaraldehyde as a crosslinking agent at a weight ratio of 1:0.25 and 75% by weight of ethanol, and incubated at a temperature of 50°C for 4 hours. After reacting for a while, a fouling-resistant nanofiber separator was prepared by washing with water and drying in an oven at 60°C for 12 hours.

<실시예 2 ~ 4 및 비교예 1 ~ 4><Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 4>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 불소계 고분자와 아민계 고분자의 중량비, 알칼리 처리유무 및 탄닌산 처리유무 등을 변경하여 표 1과 같은 나노섬유 분리막을 제조하였다.A nanofiber separator as shown in Table 1 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of the fluorine-based polymer and the amine-based polymer, the presence or absence of alkali treatment, and the presence or absence of tannic acid treatment were changed as shown in Table 1 below.

<실험예><Experimental example>

1. 접촉각 측정1. Contact angle measurement

실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 나노섬유 분리막에 대해서 접촉각(Contact angle, °) 측정 장치로 섬유웹층 표면과 물방울 면이 이루는 접촉각을 측정하였다. 액적의 모양을 CCD 카메라로 찍은 후 최종적으로 촬영된 액적의 모양에 최적화 된 계면장력(γ)을 계산하는 방법을 사용하였다. 마이크로 실린지를 통해 주입 용량은 0.05mL로 하였으며 2차 증류수를 이용하였다. 접촉각은 표면 상에 액적 생성 후 20초내 측정하였다.For each nanofiber separator prepared in Examples and Comparative Examples, the contact angle formed between the surface of the fiber web layer and the surface of the water droplet was measured using a contact angle (°) measuring device. After capturing the shape of the droplet with a CCD camera, a method was used to calculate the interfacial tension (γ) optimized for the shape of the final imaged droplet. The injection volume was set to 0.05 mL using a micro syringe, and double distilled water was used. The contact angle was measured within 20 seconds after droplet formation on the surface.

이 중 비교예 1의 사진을 도 4a, 비교예 2의 사진을 도 4b 및 실시예 4의 사진을 도 4c에 나타내었으며, 모든 실시예 및 비교예에 대한 결과 값 수치를 표 1에 나타내었다.Among these, the photograph of Comparative Example 1 is shown in Figure 4a, the photograph of Comparative Example 2 in Figure 4b, and the photograph of Example 4 in Figure 4c, and the result values for all Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.

2. 황색 포도상구균 항균 테스트2. Staphylococcus aureus antibacterial test

실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 나노섬유 분리막에 대해서 항균 테스트를 진행하였다. 먼저, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 나노섬유 분리막을 0.4g 커팅하여 준비하였다. 상기 커팅한 나노섬유 분리막에 황색 포도상구균이 배양된 용액 4㎖를 접종하였다. 이때 황색 포도상구균 농도는 106 CFU였다. 접종 후 용액 접종된 나노섬유 분리막을 진탕배양기(shaking incubator)를 이용하여 37℃에서 21 시간 동안 현탁 배양한 후, 1X PBS 16㎖를 첨가하여 5배 희석한 뒤, 30분 동안 볼텍싱(vortexing)시켰다. 볼텍싱이 완료된 후 100㎕씩 한천(agar) 고체 배지에 접종한 뒤 배지에 흡수될 때까지 도말하였다. 이후 고체 배지를 37℃에서 24 시간 동안 정치 배양하였다. 그리고, OD450㎚ 파장에서 흡광도를 측정하여 항균 효과를 테스트하였다(OD450 값이 0.05 이하인 경우: ○○, 0.2 이하인 경우: ○, 0.2를 초과하는 경우: ×).An antibacterial test was performed on each nanofiber separator prepared in Examples and Comparative Examples. First, each nanofiber separator prepared in the above examples and comparative examples was prepared by cutting 0.4 g. The cut nanofiber membrane was inoculated with 4 ml of a solution in which Staphylococcus aureus was cultured. At this time, the Staphylococcus aureus concentration was 106 CFU. After inoculation, the inoculated nanofiber membrane was cultured in suspension at 37°C for 21 hours using a shaking incubator, then diluted 5-fold by adding 16 ml of 1X PBS, and then vortexed for 30 minutes. I ordered it. After vortexing was completed, 100㎕ each was inoculated onto agar solid medium and smeared until absorbed into the medium. Afterwards, the solid medium was incubated at 37°C for 24 hours. Then, the antibacterial effect was tested by measuring the absorbance at a wavelength of OD450㎚ (if the OD450 value is 0.05 or less: ○○, if 0.2 or less: ○, if it exceeds 0.2: ×).

이 중 비교예 1 및 실시예 3의 사진 및 그래프를 도 6 및 도 8에 나타내었으며, 모든 실시예 및 비교예에 대한 결과 값 수치를 표 1에 나타내었다.Among these, photographs and graphs of Comparative Example 1 and Example 3 are shown in Figures 6 and 8, and the numerical results for all Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.

3. 상대적 수투과도3. Relative water permeability

실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 나노섬유 분리막에 대하여, 운전압력을 50kPa로 가하여 시편 면적 0.5㎡ 당 수투과도를 측정한 후, 실시예 1의 나노섬유 분리막의 수투과도를 100으로 기준하여 나머지 실시예 및 비교예에 따른 나노섬유 분리막의 수투과도를 측정하였다.For each nanofiber separator prepared in Examples and Comparative Examples, an operating pressure of 50 kPa was applied to measure the water permeability per 0.5 m2 of specimen area, and the remaining water permeability was based on 100 for the nanofiber separator of Example 1. The water permeability of the nanofiber membrane according to Examples and Comparative Examples was measured.

4. 여과효율 평가4. Filtration efficiency evaluation

실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 나노섬유 분리막에 대하여, 시험용 분진(ISO Test dust A2 fine grades)를 순수에 분산시켜 100 NTU의 탁도를 갖는 혼탁액을 제조하여 여과 전 후의 탁도 측정을 통한 여과효율을 측정하였다.For each nanofiber membrane prepared in the Examples and Comparative Examples, test dust (ISO Test dust A2 fine grades) was dispersed in pure water to prepare a turbidity with a turbidity of 100 NTU, and then filtered by measuring the turbidity before and after filtration. Efficiency was measured.

5. 고온 및 고압 조건 내구성 평가5. Durability evaluation under high temperature and pressure conditions

실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 나노섬유 분리막에 대하여, 온도 80℃ 조건에서, 운전압력 100kPa로 24시간 동안 운전하여 고온 및 고압 조건 내구성을 평가하였다. 어떠한 이상도 발생하지 않는 경우 - ○, 나노섬유 분리막 상 나노섬유의 탈리 및/또는 분리, 나노섬유 분리막의 파단, 친수화 코팅층의 박리 등의 어떠한 문제라도 발생하는 경우 - ×로 하여 고온 및 고압 조건 내구성을 평가하였다.For each nanofiber separator prepared in Examples and Comparative Examples, durability under high temperature and pressure conditions was evaluated by operating at a temperature of 80°C and an operating pressure of 100 kPa for 24 hours. If no abnormality occurs - ○, if any problems such as detachment and/or separation of nanofibers on the nanofiber separator, fracture of the nanofiber separator, peeling of the hydrophilic coating layer, etc. occur - ×, high temperature and high pressure conditions Durability was evaluated.

구분division 실시예
1
Example
One
실시예
2
Example
2
실시예
3
Example
3
실시예
4
Example
4
비교예
1
Comparative example
One
비교예
2
Comparative example
2
비교예
3
Comparative example
3
비교예
4
Comparative example
4
불소계 고분자 및 아민계 고분자 중량비Weight ratio of fluorine-based polymer and amine-based polymer 1:0.051:0.05 1:0.151:0.15 1:0.251:0.25 1:0.451:0.45 1:0.151:0.15 1:0.251:0.25 1:0.251:0.25 1:0.01:0.0 알칼리처리Alkaline treatment ×× ×× 친수화 코팅
(탄닌산처리)
Hydrophilic coating
(tannic acid treatment)
×× ××
접촉각(°)Contact angle (°) 00 00 00 00 120120 6060 6060 00 항균 테스트antibacterial test ×× ○○○○ ○○○○ ○○○○ ×× ×× ×× 상대적 수투과도(%)Relative water permeability (%) 100100 9898 9898 9898 9191 9696 9696 100100 여과효율(%)Filtration efficiency (%) 9595 9797 9797 9898 9090 9292 9292 9191 고온/고압 내구성 평가High temperature/high pressure durability evaluation ×× ×× ×× ×× ××

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 불소계 고분자와 아민계 고분자의 중량비, 알칼리 처리 유무 및 탄닌산 여부 등을 모두 만족하는 실시예 2 및 실시예 3이, 이 중에서 하나라도 만족하지 못하는 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1 ~ 4에 비하여 친수성, 항균성, 상대적 수투과도, 여과효율 및 고온/고압 조건 내구성 평가 결과가 모두 동시에 현저히 우수한 것을 알 수 있었다.한편, 나노섬유 분리막에 친수화 처리 및 친수화 코팅층을 형성하지 않은 비교예 1은 항균 테스트 결과, 대조군(bacteria culture only, 약 1.22) 보다도오히려 더 많은 황색 포도상 구균이 확인되었다.As can be seen from Table 1 above, Examples 2 and 3 satisfy all of the weight ratio of the fluorine-based polymer and the amine-based polymer according to the present invention, presence or absence of alkali treatment, presence of tannic acid, etc., while examples do not satisfy any one of them. 1, Example 4 and Comparative Examples 1 to 4, it was found that the hydrophilicity, antibacterial properties, relative water permeability, filtration efficiency, and durability evaluation results under high temperature/high pressure conditions were all significantly superior at the same time. Meanwhile, the hydrophilic treatment on the nanofiber separator And Comparative Example 1, in which no hydrophilic coating layer was formed, showed more Staphylococcus aureus than the control group (bacteria culture only, about 1.22) as a result of the antibacterial test.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , other embodiments can be easily proposed by change, deletion, addition, etc., but this will also be said to be within the scope of the present invention.

Claims (9)

섬유 형성 고분자로 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 포함하는 나노섬유가 축적되어 형성되고, 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인; 및
상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 형성된 친수화 코팅층;을 포함하는 내오염성 나노섬유 분리막.
A nanofiber membrane formed by accumulating nanofibers containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer as a fiber-forming polymer, and having a hydrophilic group introduced to the surface; and
A fouling-resistant nanofiber separator comprising a hydrophilic coating layer formed on at least a portion of the nanofiber membrane.
제1항에 있어서,
상기 섬유 형성 고분자는 불소계 고분자 및 아민계 고분자를 1 : 0.1 ~ 0.4의 중량비로 포함하는 내오염성 나노섬유 분리막.
According to paragraph 1,
The fiber-forming polymer is a fouling-resistant nanofiber separator containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer at a weight ratio of 1:0.1 to 0.4.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유는 평균 직경이 100 ~ 500㎚이고,
상기 나노섬유 멤브레인은 평균 두께가 10 ~ 30㎛인 내오염성 나노섬유 분리막.
According to paragraph 1,
The nanofibers have an average diameter of 100 to 500 nm,
The nanofiber membrane is a fouling-resistant nanofiber separator with an average thickness of 10 to 30㎛.
제1항에 있어서,
상기 친수화기는 수산기(-OH), 카복시기(-COOH), 에테르(R-O-R'), 에스테르(R-COOR') 및 아미노기(RNHH) 중 어느 하나 이상을 포함하는 내오염성 나노섬유 분리막.
According to paragraph 1,
The hydrophilic group is a fouling-resistant nanofiber separator containing one or more of a hydroxyl group (-OH), a carboxylic group (-COOH), an ether (RO-R'), an ester (R-COOR'), and an amino group (RNHH).
제1항에 있어서,
상기 친수화 코팅층은 폴리페놀계 유도체, 탄닌산 유도체 및 카테킨계 유도체 중 어느 하나 이상을 포함하는 내오염성 나노섬유 분리막.
According to paragraph 1,
The hydrophilic coating layer is a fouling-resistant nanofiber separator containing at least one of polyphenol-based derivatives, tannic acid derivatives, and catechin-based derivatives.
불소계 고분자와 아민계 고분자를 포함하는 섬유 형성 고분자, 및 제1용매를 포함하는 방사 용액을 전기방사하여 형성된 나노섬유를 열융착하여 나노섬유 집합체를 형성하는 단계;
상기 나노섬유 집합체를 알칼리 처리하여, 표면에 친수화기가 도입된 나노섬유 멤브레인을 형성하는 단계; 및
상기 나노섬유 멤브레인 상 적어도 일부 영역에 친수화 코팅층을 형성시키는 단계;를 포함하는 내오염성 나노섬유 분리막 제조방법.
Forming a nanofiber aggregate by heat-sealing nanofibers formed by electrospinning a spinning solution containing a fiber-forming polymer containing a fluorine-based polymer and an amine-based polymer, and a first solvent;
Treating the nanofiber aggregate with alkali to form a nanofiber membrane with a hydrophilic group introduced to the surface; and
A method of manufacturing a fouling-resistant nanofiber separator comprising: forming a hydrophilic coating layer on at least a portion of the nanofiber membrane.
제6항에 있어서,
상기 전기방사는 인가전압 10 ~ 30 kV, 방사노즐과 집전체와의 거리 10 ~ 30㎝, 분당 토출량 0.02 ~ 0.08 cc/ghole, 온도 10 ~ 50℃ 및 상대습도 40 ~ 80%의 조건으로 수행하는 내오염성 나노섬유 분리막 제조방법.
According to clause 6,
The electrospinning is performed under the conditions of an applied voltage of 10 to 30 kV, a distance between the spinning nozzle and the current collector of 10 to 30 cm, a discharge rate of 0.02 to 0.08 cc/ghole per minute, a temperature of 10 to 50°C, and a relative humidity of 40 to 80%. Method for manufacturing fouling-resistant nanofiber separator.
제6항에 있어서,
상기 알칼리 처리는 온도 65 ~ 95℃의 염기성 용액에 40 ~ 80분 동안 침지하여 수행하는 내오염성 나노섬유 분리막 제조방법.
According to clause 6,
The alkali treatment is a method of manufacturing a fouling-resistant nanofiber separator performed by immersing in a basic solution at a temperature of 65 to 95°C for 40 to 80 minutes.
제6항에 있어서,
상기 친수화 코팅층은 온도 30 ~ 70℃ 조건으로, 코팅층 형성성분이 용해된 코팅 용액에 나노섬유 멤브레인을 2.5 ~ 5.5시간 동안 침지한 후, 온도 40 ~ 80℃ 조건으로 9 ~ 15시간 건조하여 형성시키는 내오염성 나노섬유 분리막 제조방법.
According to clause 6,
The hydrophilic coating layer is formed by immersing the nanofiber membrane in a coating solution in which the coating layer forming components are dissolved at a temperature of 30 to 70°C for 2.5 to 5.5 hours, and then drying the nanofiber membrane for 9 to 15 hours at a temperature of 40 to 80°C. Method for manufacturing fouling-resistant nanofiber separator.
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