지환족 다이안하이드라이드를 이용한 용해성 폴리이미드 공중합체 합성 및 메탄/이산화탄소 분리특성 (Synthesis of Soluble Copolyimides Using an Alicyclic Diahydride and Their CO2/CH4 Separation Properties)

서지정보

· 발행기관 : 한국막학회
· 수록지 정보 : 멤브레인 / 24권 / 1호 / 1 ~ 9페이지
· 저자명 : 박채영, 이용택, 김정훈

초록

지환족 다이안하이드라이드인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride(DOCDA)와 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA)에서 합성된 폴리이미드는 유기용매에 잘 용해되는 폴리이미드로 알려져 있다.
이러한 DOCDA-ODA 폴리이미드의 기체 투과특성을 평가하고 투과선택도를 개선시키기 위해서 DOCDA-ODA 반응물에 세가지 dianhydride 단량체((4,4'-(hexafluoroisoproplidene)diphthalic anhydride (6FDA), 4,4'-biphthalic anhydride (BPDA), 3,3’,4,4’-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA))를 각각 20 mol% 첨가하여 순수중합체 및 공중합체를 합성하였다.
폴리이미드 합성이 성공적으로 이루어졌음을 FT-IR을 통해 확인하였고, 그들의 열적특성은 DSC를 통해 알아보았다. 제조된폴리이미드들의 CO2/CH4에 대한 기체투과도와 선택도는 time-lag법을 이용하여 측정하였다. 그 결과 순수고분자인 DOCDAODA의경우 CO2 투과도는 1.71 barrer, CO2/CH4 선택도는 74.35의 우수한 투과특성을 보였다. 세 가지 공중합체의 경우DOCDA-ODA에 비해 CO2 투과도는 높게 나타난 반면에 CO2/CH4 선택도는 감소하였다. 특히, 6FDA를 첨가한 경우 CO2/CH4 선택도는 DOCDA-ODA보다 다소 낮은 결과를 나타내었지만 CO2 투과도가 크게 증가하였음을 확인할 수 있었다.

영어초록

In this study, four soluble homo- and co-polyimides using 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (DOCDA) and 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA) monomers were synthesized to developthe gas separation membrane with good CO2/CH4 separation properties. To prepare the copolyimides, 20 mol% of three dianhydrides- (4,4'-(hexafluoroisoproplidene)diphthalic anhydride (6FDA), 4,4'-biphthalic anhydride (BPDA), 3,3’,4,4’-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA) - were added in DOCDA-ODA monomer mixture, respectively. All the synthesizedhomo- and co-polyimides were characterized by FT-IR. Their thermal properties were analyzed with differential scanningcalorimeter (DSC). Dense membranes were prepared from these copolyimides to check their gas permeation propertiesfor CO2 and CH4 gases using a time-lag method. The permeation testing results are as follows; DOCDA/ODA homopolymershowed 1.71 barrer of CO2 permeability and 74.35 of CO2/CH4 selectivity. The three polyimide copolymers (DOCDA/6FDA-ODA, DOCDA/BPDA-ODA, DOCDA/BTDA-ODA) showed lower CO2/CH4 selectivities and higher CO2 permeabilitiesthan the homopolymer (DOCDA-ODA). DOCDA/6FDA-ODA showed twice times higher CO2 permeabilitieswithout severe CO2/CH4 selectivity loss than the DOCDA-ODA.

참고자료

· 없음