올레핀 가스는 다양한 석유화학물질의 합성에 사용되는 산업적으로 매우 중요한 물질로, 합성 과정에서 미반응된 올레핀은 다량의 질소와 함께 배출된다. 이러한 화학 공정의 경제성을 향상시키기 위해서는 미반응한 올레핀을 질소로부터 효 율적으로 회수해야 한다. 본 연구에서는 올레핀 중 프로필렌을 질소로부터 효과적으로 분리하기 위해 PGMA-co-PMMA (PGM) 가지형 공중합체를 합성하고, 4,4’-diaminoazobenzene (DAAB)를 도입하여 가교된 멤브레인을 제조하였다. PGM과 DAAB는 상온에서 에폭사이드-아민 반응을 통해 쉽게 반응하여 별도의 열처리 없이도 가교 구조의 멤브레인을 형성하였다. 유리상 고 분자인 PGM 기반의 멤브레인은 C3H6에 비해 N2를 더 빠르게 투과시키는 결과를 나타내었는데, 순수 PGM 멤브레인의 경우, 0.12 barrer의 N2 투과도와, 32.4의 높은 N2/C3H6 선택도를 보고하였다. DAAB가 가교제로 도입됨에 따라 멤브레인의 열적 안 정성이 크게 향상된 것을 TGA 결과로부터 확인하였다. 1 wt%의 DAAB 함량에서 N2/C3H6 선택도는 감소하였으나, N2 투과도가 약 4.7배 증가하는 결과를 나타내었다. 본 연구에서는 많이 연구되지 않은 유리상 고분자 기반의 멤브레인에서의 N2/C3H6 기체 분리 특성을 분석하였으며, 가교를 통해 멤브레인의 열적 안정성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

Olefins are industrially important materials used for the synthesis of various petrochemicals. During the polymerization process, unreacted olefin monomers are discharged together with a large amount of nitrogen. For economic benefits, these olefin gases should be efficiently separated from nitrogen. In this study, a poly(glycidyl methacrylate-co-methyl methacrylate) (PGM) comb-like copolymer was synthesized and 4,4’-diaminoazobenzene (DAAB) was introduced to the copolymer to prepare a cross-linked membrane for C3H6/N2 separation. PGM and DAAB were readily reacted at room temperature through an epoxide-amine reaction without additional thermal treatment. PGM-based membrane, which is a glassy polymer, showed a faster permeation of N2 compared to C3H6. The pristine PGM membrane exhibited the N2 permeability of 0.12 barrer and the high N2/C3H6 selectivity of 32.4. As DAAB was introduced as a cross-linker, the thermal stability of the membrane was significantly improved, which was confirmed by TGA result. The N2/C3H6 selectivity was decreased at 1 wt% of DAAB content, but the N2 permeability increased by approximately 4.7 times. We analyzed N2/C3H6 gas separation properties through a glassy polymer-based membrane, which has not been widely studied. Also, we proposed that thermal stability of the membrane can be greatly improved by the cross-linking method.

요 약
Abstract
1. 서 론 
2. 실험방법
    2.1. 재료 및 시약
    2.2. PGMA-co-PMMA (PGM) 가지형 공중합체 합성
    2.3. PGM/DAAB 가교 멤브레인 제조
    2.4. 기체 투과 실험
    2.5. 분석 장비
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
Reference

• 김나운(연세대학교 화공생명공학과) | Na Un Kim (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University)
• 박병주(연세대학교 화공생명공학과) | Byeong Ju Park (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University)
• 김종학(연세대학교 화공생명공학과) | Jong Hak Kim (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University) Corresponding author