Carbon Molecular Sieve Membranes Derived from Thermally Labile Polymer Containing Polyimide and Their Gas Separation Properties

Carbon molecular sieve (CMS) membranes were prepared by the pyrolysis of polyvinylpyrrolidone containing polyimide precursors. We have prepared the polymer precursors, pyrolyzed polymer and investigated the effect of pyrolyzing polymer on the characteristics of carbon structures and gas separation properties of the CMS membranes. Thermogravimetric analysis (TGA) showed the two-step decomposition of polymer precursor. First decomposition of the pyrolyzing polymer began around $400^{\circ}C$ while carbonizing polymer showed the decomposition around $550^{\circ}C$. The gas permeabilities through the CMS membranes were enhanced by the introduction of the pyrolyzing polymer and decreased with increased final pyrolysis temperature. The CMS membrane pyrolyzed at $550^{\circ}C$. derived from precursor containing 5wt% PVP as a pyrolyzing polymer showed gas permeability for $O_2$ of 808 Barrers [$10^{-10}cm^3 (STP)cm/cm^2scmHg]$ and $O_2/N_2$ selectivity of 7.

열분해성 고분자 도입에 따른 탄소분자체막의 기체 투과 특성

Polyvinylpyrrolidone을 포함하는 폴리이미드 전구체의 열분해 공정을 통해 탄소분자체막을 제조하였으며 열분해성 고분자를 포함하는 전구체를 통해 제조된 막의 구조 및 기체 투과 특성에 대해 연구 하였다. 열분해성 고분자를 포함하는 전구체의 열적 특성을 조사한 결과 열적으로 안정한 폴리이미드의 경우 $550^{\circ}C$에서 분해되는 것을 확인할 수 있었으며 열분해성 고분자의 경우 $400^{\circ}C$에서 분해가 시작되는 것을 TCA를 통해 확인하였다 제조된 탄소분자체막의 기체 투과 특성을 조사한 결과 최종 열분해 온도가 증가됨에 따라 기체 투과도는 감소하였으며 열분해성 고분자를 포함한 전구체로부터 제조된 탄소분자체막의 경우 기체 투과가 향상됨을 알 수 있었다. 열분해성 고분자를 함유하는 전구체로부터 $550^{\circ}C$에서 열분해를 통해 제조된 탄소분자체막의 경우 $O_2$ 투과도 808 Barrer $[10^{-10}cm^3 (STP)cm/cm^2scmHg]$과 $O_2$/$N_2$선택도 7을 나타내었다.