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무분별한 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화는 이상기후와 생태계 파괴 등을 초래함으로써 인간의 삶에 심각한 영향을 미치고 있다. 이러한 문제의 근본 원인인 이산화탄소 배출을 저감하는 방법으로 본 연구에서는 자가-가교 성질이 있는 P(GMA-g-PPG)-co-POEM) (SP) 공중합체와 상용 고분자인 polyvinylpyrrolidone (PVP)를 혼합하여 블렌드 고분자 분리막을 제조하는 방법을 제시하였다. PVP 함량에 따른 분리막의 이산화탄소/질소 투과 특성을 확인하였으며, PVP의 함량이 증가 할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하는 결과를 보였다. 특히 PVP 함량이 30 wt%인 경우, 투과도는 순수 SP 고분자의 CO2 투과도인 72.9 GPU에서 12.6 GPU로 감소하였으나, CO2/N2 선택도는 28.1에서 50.4로 약 79% 증가하였다. 이는 SP 공중합체와 PVP 사이의 수소결합으로 인해 고분자 사슬이 더욱 조밀하게 배열되기 때문인 것으로 볼 수 있으며, 이를 FT-IR, TGA, XRD, SEM을 통해 분석하였다. 따라서, 본 연구에서는 SP/PVP 고분자 블렌드 내 PVP의 함량을 조절함으로써 분리막의 투과도 및 선택도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다.
Global warming due to indiscriminate carbon dioxide emissions has a profound impact on human life by causing abnormal climate change and ecosystem destruction. As a way to reduce carbon dioxide emissions, in this study, we presented a polymeric membrane prepared by blending a self-crosslinkable P(GMA-g-PPG)-co-POEM (SP) copolymer and commercial polymer polyvinylpyrrolidone (PVP). As the content of PVP increased, it was observed that the gas permeance decreased and CO2/N2 selectivity increased. At 30 wt% PVP content, the CO2 permeance of the membrane decreased from 72.9 GPU of pure SP polymer to 12.6 GPU, while CO2/N2 selectivity improved by 79% from 28.1 to 50.4. It results from the hydrogen bonding between the SP copolymer and PVP, leading to more compact structure of the polymer chains, which was confirmed by FT-IR, TGA, XRD and SEM analysis. Therefore, we suggest that the permeance and selectivity of the membranes can be easily adjusted as desired by controlling the PVP content in the SP/PVP polymer blend.
Abstract
1. 서 론
2. 실험방법
2.1. 재료 및 시약
2.2. 고분자 제조
2.3. 분리막 제조
2.4. 기체 투과 실험
2.5. 분석 장비
3. 결과 및 고찰
3.1. 공중합체 합성 및 상호작용 분석
3.2. 열적 특성 및 구조 분석
3.3. 분리막 제조 및 기체 분리 특성 평가
4. 결 론
