사슬 길이가 다른 지방족 디아민으로 가교된 폴리이미드 분리막의 기체 투과 특성

초록

폴리이미드 기체 분리막의 기체 분리 성능을 향상시키기 위해서 2,3,5,6-Tetramethyl-1,4-phenylenediamine(TMPD) 구조를 지닌 폴리이미드를 1,2-Diaminoethane (DAE)과 1,6-Diaminohexane (DAH)으로 가교시켜 분리막을 제조하였다. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)를 이용해 가교 후 이미드 고리가 아미드 그룹으로 전환됨을 확인하였다. 폴리이미드의 열분해 온도는 가교 후 감소하였으며, 이는 가교제의 알킬기 분해 때문이다. 가교된 폴리이미드 분리막의d-spacing은 가교 시간이 증가함에 따라 감소하였다. 가교 후 CH4, N2, O2, CO2 기체의 투과도는 가교 전 보다 감소하였으며,DAH로 가교된 분리막이 DAE보다 더 높은 투과도를 나타냈다. 투과도와 달리 CO2/CH4, CO2/N2, O2/N2 기체 선택도 모두가교 시간이 길어질수록 증가된 결과가 나타났다. CO2/CH4 기체의 선택도는 DAE로 6분 가교 시 최대 증가치를 나타냈으며39.5%까지 증가하였다. O2/N2 선택도 또한 DAE로 6분 가교 시 최대 증가치를 가지며 20.5%까지 증가하였다. 이를 통해서DAE가 DAH보다 선택도 증가에 적합한 가교제임을 예상할 수 있으며 이와 달리 CO2/N2 선택도는 DAE로 3분 가교 시 감소해 CO2/N2 분리에는 적합하지 않은 결과가 나타났다.

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