Abstract
Polyimide-silica hybrid membranes were prepared and the effect of silica content on the structural properties and the gas transport properties was studied. The hybrid membranes were obtained by the sol-gel process starting from 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride(PMDA), 4,4`-diamino- diphenyl oxide(ODA) and tetraethoxysilane(TEOS) in N,N` dimethylacetatmide (DMAc) solvent. The structural characterizations of the membrane were performed by FT-IR, EDX, TGA and SEM. The gas permeation experiments with ${N_2}, {O_2}, {H_2}, {CO_2}and ${CH_4}$ were carried out at the temperature of $25^{\circ}C$ and in the range of pressure from 3atm to 7atm. the hybrid membranes showed higher thermal stability than PI membranes. The silica patricles were uniformly embedded in the polyimide matrix and the size of silica particles increased with increasing silica content. The permeability coefficients of ${N_2}, {O_2}, {H_2}, {CO_2}and ${CH_4}$ increased with increasing silica content but the diffusion coefficients might appear to be a result of a solubility enhancement. In spite of the permeability enhancement, an increase in the selectivities of ${H_2}/{N_2}, ${H_2}/{O_2} and ${H_2}/{CO_2} was observed.
Polyimide-silica 하이브리드막을 제조하고 silica 함량이 막의 구조적 특성과 기체의 투과특성에 미치는 영향을 연구하였다. 하이브리드막은 N,N`-dimethyl acetamide(DMAc) 용매 속에서 1,2,4,5-benzenetetracarboxylicdianhydride(PMDA)와 4,4`-diaminodiphenyl oxide(ODA) 및 tetraethyoxysilane(TEOS)를 출발물질로 하여 졸-겔 공정으로 제조하였다. 제조한 막은 FT-IR, EDX, TGA 및 SEM에 의하여 구조적 특성을 분석하고, $25^{\circ}C$에서 ${N_2}, {O_2}, {H_2}, {CO_2} 및 ${CH_4}$ 기체에 대한 투과특성을 조사하였다. 하이브리드막은 높은 열적 안정성을 나타내었으며, polymide matrix에 silica입자가 균일하게 분포되어 있었고 silica 함량이 증가할수록 silica 입자의 크기가 증가하였다. 기체의 투과도계수는 silica 함량이 증가할수록 증가하였으나, 확산계수는 silica 함량에 무관하게 거의 일정하였다. 따라서 하이브리드막에 의한 투과도계수의 증가는 용해도계수가 증가하기 때문으로 생각되었다. 이들 기체에 대한 투과도계사구 증가함에도 불구하고, ${H_2}/{N_2}, ${H_2}/{O_2}와 ${H_2}/{CO_2}의 선택도가 증가하였다.
